WO2007097227A1 - フレネルレンズシート、背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置 - Google Patents

フレネルレンズシート、背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置 Download PDF

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WO2007097227A1
WO2007097227A1 PCT/JP2007/052564 JP2007052564W WO2007097227A1 WO 2007097227 A1 WO2007097227 A1 WO 2007097227A1 JP 2007052564 W JP2007052564 W JP 2007052564W WO 2007097227 A1 WO2007097227 A1 WO 2007097227A1
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WO
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pitch
lens
fresnel lens
fresnel
lens sheet
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/052564
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuo Funazaki
Yoshihiro Kumagai
Youji Ono
Original Assignee
Kuraray Co., Ltd.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62—Translucent screens
    • G03B21/625—Lenticular translucent screens

Definitions

  • the present invention relates to a Fresnel lens sheet, a rear projection type screen, and a rear projection type display device.
  • a rear projection display device uses a projection lens and uses a cathode ray tube (CRT; Cathode).
  • CRT cathode ray tube
  • This rear projection screen generally has a Fresnel lens sheet and a lenticular lens sheet.
  • the Fresnel lens sheet has a function of condensing light rays in the direction of the observer
  • the lenticular lens sheet has a function of diffusing light rays from the Fresnel lens sheet in the horizontal direction and the vertical direction.
  • a Fresnel lens sheet is usually produced by a 2P (Photo-polymer) method or a press method using a mold.
  • the mold used here is obtained by cutting a metal plate or the like with a lathe so that the groove has a constant pitch, and this mold has a cutting edge angle of about 30 ° to 90 °. Bytes are used.
  • the shape of the cutting surface of the mold cut immediately after the start of cutting and the cutting surface of the mold cut immediately before the end of cutting The shape may differ.
  • the shape of the mold may not be accurately transferred. In any of these cases, the shape of the Fresnel surface of the manufactured Fresnel lens sheet may be slightly different from the design value designed as optically optimal.
  • an unexpected unnecessary light beam may be generated when the Fresnel lens sheet cannot have a Fresnel surface shape as designed. If this unwanted light is generated near the center of the Fresnel lens sheet (near the center of the concentric circles), it appears as a so-called white spot that is unpleasant to the observer. For example, when an all white signal is input to the rear projection display and the screen is observed at a position 1.5 m from the front, the diameter is 5 mm to 15 mm slightly above the center of the concentric circle of the Fresnel lens sheet. An elliptical white spot may be observed.
  • the Fresnel lens of the Fresnel lens sheet is formed concentrically with a constant pitch (hereinafter abbreviated as PFO), and the lenticular lens has a constant arrangement period, that is, a constant pitch (hereinafter referred to as this).
  • PFO and PL ratios are generally set to values that reduce the occurrence of moire.
  • An example of this set value is disclosed in Patent Document 1.
  • the ratio between PF0 and PL is N + 0.35 to 0.43 or 1 / ( ⁇ + 0.35 to 0.43) (where , N is set to be in the range of 2 to 12).
  • Patent Document 2 discloses a technique for increasing the pitch PF in the central region of the concentric circles.
  • Patent Document 2 discloses that the moire position observed on the rear projection type screen is only the peripheral portion in the horizontal direction, and no moire is observed near the center portion of the screen. Furthermore, since there are few areas where light from the Fresnel lens does not pass at the center of this Fresnel lens sheet, it is difficult to observe the moiré, so the lens pitch at the center of the Fresnel lens is the same as the black stripe period of the lenticular lens sheet. It is suggested that there is no necessity to set the conditions so that moire does not occur.
  • the pitch of lenticular lenses for microdisplays is becoming finer.
  • the pitch of the lenticular lens is about 0.7 mm
  • the pitch of the Fresnel lens is about 0.1 mm
  • the ratio is about 7.
  • the pitch of the lenticular lens for micro display is about 0.05 mm
  • the pitch of the Fresnel lens is about 0.05 mm
  • the ratio is about 2.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-95525
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-171613
  • the conventional Fresnel lens sheet has a problem that moire is conspicuous at the radial position where the ratio of PF to PL is close to an integral multiple.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and provides a Fresnel lens sheet, a rear projection screen, and a rear projection display device capable of preventing the occurrence of moire near the center. Objective.
  • Fresnel lens sheet used for a display screen together with a lenticular lens sheet in which lenticular lenses are arranged at a lens pitch PL, and the Fresnel lens has a predetermined lens pitch.
  • PL> PF there are a peripheral region disposed in the vicinity of the optical center, and a central region disposed near the optical center and having a Fresnel lens disposed at a lens pitch PF larger than the predetermined lens pitch.
  • the pitch ratio PLZPF is 1 ⁇ PLZPF ⁇ 1.05, n— 0.05.
  • ⁇ PL / PF The total distance range from the optical center satisfying any of n + 0.05 is 3 ⁇ 4 ⁇ .
  • the pitch ratio PFZPL is 1 ⁇ PFZPL ⁇ 1.05, n —O. 05 PFZPL n + 0.
  • the optical center force is R
  • the distance from the lens pitch PF to the outermost periphery is R
  • rZR is 0.1.
  • the lens pitch PF decreases in a curved shape from the central region to the peripheral region.
  • the lens pitch PF can be reduced to / J in a stepped manner with the central region force also extending to the peripheral region.
  • the stepped portion changed to the stepped shape may be inclined in a polygonal line shape.
  • the step-like lens pitch PF can partially protrude.
  • the lens pitch PF is constant in the vicinity of the optical center of the central region.
  • the pitch ratio PLZPF is n + 0.4 or n + O.6 with respect to the integer n
  • the pitch ratio PFZP L is n + O.4 or n + O.6.
  • the Fresnel lens in the central region is r / (R— rr) ⁇ 0.1.
  • One aspect of the rear projection screen according to the present invention includes the lenticular lens sheet and such a Fresnel lens sheet. This makes the screen center It is possible to prevent the occurrence of moire in the vicinity, and a good screen can be realized.
  • One aspect of the rear projection type display device according to the present invention includes such a rear projection type screen. As a result, it is possible to realize a rear projection display device in which moire generated near the center is reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a rear projection screen according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a structural example of a Fresnel lens sheet according to the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining a lens pitch of a Fresnel lens according to Embodiment 1.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 1.
  • FIG. 4A is a diagram for explaining the lens pitch of a Fresnel lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 2.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining a lens pitch of a Fresnel lens according to Embodiment 3.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 3.
  • FIG. 5C is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 3.
  • FIG. 6A is a diagram for explaining the lens pitch of a Fresnel lens according to Embodiment 4.
  • FIG. 6B is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 4.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the lens pitch of a Fresnel lens according to Embodiment 5.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 5.
  • FIG. 8A is a diagram for explaining the lens pitch of a Fresnel lens according to Embodiment 6.
  • FIG. 8B is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 6.
  • FIG. 8C is a diagram for explaining the lens pitch of the Fresnel lens according to Embodiment 6.
  • FIG. 9A is a diagram for explaining the lens pitch of a conventional Fresnel lens.
  • FIG. 9B is a diagram for explaining the lens pitch of a conventional Fresnel lens.
  • FIG. 10A is a diagram for explaining a lens pitch of a conventional Fresnel lens.
  • FIG. 10B is a diagram for explaining the lens pitch of a conventional Fresnel lens.
  • FIG. 10C is a diagram for explaining the lens pitch of a conventional Fresnel lens.
  • the Fresnel lens sheet of the present invention forms a screen by being combined with a lenticular lens sheet, and a rear projection display device is formed by combining a projection lens such as a CRT or a liquid crystal panel with the screen. To do.
  • X to Y mean X or more and ⁇ or less.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing one structural example of a rear projection display screen according to the present invention.
  • the rear projection display screen 1 includes a Fresnel lens sheet 11 and a lenticular lens sheet 12.
  • the Fresnel lens sheet 11 has, for example, a sheet shape and is made of plastic.
  • the Fresnel lens 112 of the Fresnel lens sheet 11 has a sawtooth shape with a sharp tip, and has a shape in which the lens pitch PF changes in a curved shape or in a step shape, as will be described in detail later.
  • the Fresnel lens sheet 11 is disposed on one side of the lens sheet base material 111 and is unevenly projected toward the image light emitting side.
  • the lenticular lens sheet 12 has, for example, a sheet shape and is made of plastic.
  • the lenticular lens 122 has a bowl-like convex shape and is disposed on one side of the lens sheet substrate 121 of the lenticular lens sheet 12. More specifically, the lenticular lens 122 extends in the vertical direction as shown in FIG. 1, and the lenticular lens sheet 12 diffuses light rays in the horizontal direction.
  • the lenticular lens 122 The projection is uneven on the image light projection side. Accordingly, the lenticular lens 122 of the lenticular lens sheet 12 faces the Fresnel lens 112 of the Fresnel lens sheet 11. In other words, the lens sheets 11 and 12 are overlapped with the lenses 112 and 122 facing each other.
  • the black stripe 123 is a light blocking layer having a function of blocking light, and is formed in a non-condensing region where the image light does not pass and is arranged side by side on a flat surface opposite to the lens surface of the lenticular lens 122.
  • the black stripes 123 extend in the vertical direction on the viewer side, and the period thereof is arranged at the same period as the period of the lenticular lens 122. With this black stripe 123, unnecessary light can be absorbed and contrast can be improved.
  • the rear projection display screen 1 can be provided with a front plate having a function of protecting the front surface of the panel.
  • a Fresnel lens sheet 11, a lenticular lens sheet 12, and a front plate are sequentially arranged from the image light projection side to the image light emission side.
  • these members are arranged in order with the back force of the rear projection type display screen 1 also directed to the front surface.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a specific configuration of the Fresnel lens sheet 11 according to the present invention, in which the upper part of FIG. 2 is a side view and the lower part of FIG. 2 is a cross-sectional view.
  • the Fresnel lens sheet 11 has a structure in which a triangular lens surface is divided into concentric circles and arranged on a flat plate, and functions as a convex lens.
  • the lens surface of the Fresnel lens sheet 11 has a Fresnel surface 113 and a rise surface 114.
  • the Fresnel surface 113 corresponds to a lens surface of a convex lens, and the rise surface 114 is located between the divided Fresnel surfaces.
  • the concentric Fresnel lens 112 has a lens pitch PF force, a central region force, and a shape that decreases toward the peripheral region according to the distance from the center.
  • the concentric Fresnel lens 112 can be formed to have a lens pitch PF force that gradually decreases in accordance with the distance from the center thereof.
  • the lens pitch can be reduced by making it as small as possible. The degree of change can be reduced, which makes it possible to approximate the shape when continuously reduced.
  • the Fresnel lens sheet 11 according to the present invention has an rZR in the center region when the distance from the optical center to the outermost periphery of the lens pitch PF is R and an integer of 2 to 10 is n. ⁇ 0.1 is satisfied.
  • the Fresnel lens sheet 11 When the Fresnel lens sheet 11 is designed in this manner, the radius region where the value of the pitch ratio PLZPF is close to an integral multiple can be reduced. Therefore, by selecting the PF value so as to satisfy this and designing the shape of the Fresnel lens 112, it is possible to prevent the occurrence of moire.
  • FIG. 3A and 3B show an example of a specific configuration of the Fresnel lens 112.
  • FIG. 3A shows the lens pitch PF
  • FIG. 3B shows the value of the pitch ratio PL / PF.
  • 3A and 3B show an example in which the lens pitch PF in the central region of the Fresnel lens 112 changes in a stepped manner.
  • the wrench pitch PL 0.
  • the Fresnel lens 112 has a stepped shape from 0.0588 mm force to 0.125 mm when the lens pitch PF in the central region is directed from the periphery to the inside (central region). Changed shape.
  • the value of the pitch ratio PLZPF changes stepwise as the peripheral force also moves inward (center area).
  • the Fresnel lens sheet 11 of the present embodiment is effective when the lens pitch PF of the central region is 1.5 times or more of the lens pitch PF of the peripheral region, and o when it is 2.0 or more.
  • the range of the central region is 20 mm or more.
  • the case where it is 4 Omm or more is more effective, and the case where it is 50 mm is particularly effective.
  • the range of the central region may be 100 mm or more.
  • the Fresnel lens 112 of the Fresnel lens sheet 11 has a stepped shape with the lens pitch PF.
  • the value of the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 is selected so that the radius region in which the value of the pitch ratio PLZPF is close to an integral multiple becomes small.
  • this makes it possible to reduce unnecessary rays generated near the center of the concentric lens of the Fresnel lens sheet 11 and to eliminate the occurrence of a white spot at the center of the screen.
  • the central region of the conventional Fresnel lens sheet 11 has a radius of 20 mm to 30 mm, for example, because moire between the Fresnel lens and the lenticular lens is more conspicuous in the peripheral part.
  • moire becomes conspicuous when the lens pitch is larger than this range.
  • the lens pitch P o of the center region with respect to the lens pitch PF of the peripheral region is increased.
  • the Fresnel lens 112 having the Fresnel lens 112 arranged concentrically has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is a linear having a Fresnel lens arranged linearly. It can also be applied to a Fresnel lens sheet.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a lens array sheet in which prism sheets and microlenses are arranged. is there.
  • FIG. 4A and 4B show an example of a specific configuration of the Fresnel lens 112.
  • FIG. 4A shows the lens pitch PF
  • FIG. 4B shows the pitch ratio PL / PF.
  • 4A and 4B show the Fresnel lens 1
  • the shape of the Fresnel lens 112 is such that the lens pitch PF in the central region is stepped from 0.0588mm force to 0.125mm in order from the periphery toward the inside (central region).
  • the shape has changed.
  • the pitch ratio PLZPF value changes stepwise from 3.4 to 1.6 in order from the periphery to the inside.
  • the positions of the radii that change in a staircase pattern can be set at uneven intervals. In this way, it is possible to further prevent moiré from occurring by relatively reducing the radius region where the value of the pitch ratio PLZPF is close to an integral multiple.
  • the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 is changed stepwise. Although the example has been described, in this case, there is a risk that a difference is noticeable at the boundary where the lens pitch PF changes. In the third embodiment, a configuration example for preventing this step from conspicuous will be described.
  • FIGS. 5A, 5B, and 5C show an example of a specific configuration of the Fresnel lens 112 in Embodiment 3.
  • FIG. 5A shows the lens pitch PF
  • FIG. 5B shows the pitch ratio PLZPF
  • FIG. 5C shows the PF.
  • the lens pitch PF in the central region of the Fresnel lens 112 changes in stages, but in detail, changes in a polygonal line shape.
  • a wrench pitch PL for example, a wrench pitch PL
  • Fresnel pitch PF in the peripheral area of Fresnel lens sheet 11 0.
  • the Fresnel lens 112 has a shape in which the lens pitch PF in the central region is bent from 0.0556mm force to 0.28mm as it is directed from the periphery to the inside (central region). It is the shape changed into a shape. Therefore, as shown in FIG. 5B, the value of the pitch ratio PLZPF changes in a polygonal line between 3.4 and 0.7 from the periphery to the inside. At this time, as shown in FIG. 5C, the value of PFZPL changes in a polygonal line between 0.3 and 1.4.
  • the shape of the polygonal line Fresnel lens 112 shown in FIG. 5A is set so that the radius region where the value power integer ⁇ 0.05 of the pitch ratio PLZPF in FIG. 5B is small. As a result, the pitch ratio at which moiré is likely to occur can be reduced, and moiré can be prevented from occurring.
  • the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 is changed to a polygonal line.
  • the radius region where moiré is likely to occur is small, the occurrence of moiré can be prevented.
  • the value of the lens pitch PF continuously changes between the steps, it is possible to prevent the steps that change the lens pitch PF from being noticeable.
  • FIG. 6A and 6B show an example of a specific configuration of the Fresnel lens 112 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6A shows the lens pitch PF
  • FIG. 6B shows the value of the pitch ratio PL / PF.
  • the lens pitch PF in the central region of the Fresnel lens 112 has a portion that rises in a pulse form locally as a force that gradually changes in steps.
  • the Fresnel lens 112 has a shape in which the lens pitch PF in the center region is 0.0588mm, 0.0769mm, 0.125mm in order from the periphery to the inside (center region). It has a shape that gradually decreases.
  • the Fresnel lens 112 has a shape in which a region in which a plurality of pitches are mixed is provided between a radius of 40 mm to 30 mm and a radius of 20 mm to: LO mm. Therefore, as shown in Fig. 6B, the pitch ratio PL / PF values are 3.4, 2.6, 1.6 from the periphery to the inside, and the radius is 40mn! Multiple pitch ratios are mixed between ⁇ 30mm and radius 20mm ⁇ 10mm.
  • an area in which the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 is mixed with a plurality of lens pitches PF is provided. Accordingly, since the radius region in which the value of the pitch ratio PL / PF where moiré is likely to occur is close to an integral multiple is small, the occurrence of moiré can be more reliably prevented. Furthermore, since there is a region where the pitch ratio PLZPF is mixed, it is possible to prevent a step that changes the lens pitch PF from being noticeable.
  • a step may be conspicuous in the boundary portion where the lens pitch PF changes. Therefore, in the fifth embodiment, a configuration example in which the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 continuously changes in a gentle broken line shape without a step will be described in order to prevent the step from being noticeable.
  • FIGS. 7A and 7B show an example of a specific configuration of the Fresnel lens 112 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7A shows the lens pitch PF
  • FIG. 7B shows the pitch ratio PL / PF.
  • the lens pitch PF in the central region of the Fresnel lens 112 is a force changing with a gentle inclination in a wide area. Specifically, the lens pitch PF changes in a loose polygonal line.
  • the wrench pitch PL 0.093 mm
  • the Fresnel lens 112 has a polygonal line shape in which the lens pitch PF in the center region is directed from the periphery to the inside (center region) from 0.051mm force to 0.0715mm. It has a continuously changing shape. Therefore, as shown in FIG. 7B, the value of the lens pitch PLZPF continuously changes in a polygonal line between 1.6 and 1.3 from the periphery to the inside.
  • the radius region where the PL / PF value is close to an integer is small, it is possible to prevent the occurrence of moire. Furthermore, since the value of the lens pitch PF is continuously changing, it is possible to prevent a step that changes the lens pitch PF from being noticeable.
  • Embodiments 1 to 5 the configuration example used only for a lenticular lens sheet having one type of pitch has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention can be used in combination with a lenticular lens sheet having a different pitch. is there. In the sixth embodiment, a configuration example combined with lenticular lens sheets having different pitches will be described.
  • Embodiment 6 will be described using a configuration example in which the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 is changed stepwise as in Embodiments 1 to 4, but is not limited to this, and Embodiment 5 As described above, the present invention can also be applied to a configuration example in which the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 continuously changes without a step.
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C show an example of a specific configuration of the Fresnel lens 112 according to the sixth embodiment.
  • Fig. 8A shows the lens pitch PF
  • Fig. 8B shows the value of the pitch ratio PL / PF in the region combined with lenticular lens sheet A
  • Fig. 8C shows the combination with lenticular lens sheet B. This is the value of the pitch ratio PLZPF in the area to be measured.
  • the shape of the Fresnel lens 112 is such that the lens pitch PF of its central region is stepwise from 0.0556 mm, 0.0833 mm, and 0.125 mm in order from the periphery to the inside (central region). Has a changed shape.
  • the PL1 / PF values for lenticular lens sheet A change stepwise in the order of 5.4, 3.6, and 2.4 as the peripheral force also moves inward.
  • the PL2 / PF value for lenticular lens sheet B changes in steps from 3.6 to 2.4 and 1.6 in order from the periphery to the inside. is doing.
  • a constant PF value may be provided near the center of the center region of the Fresnel lens sheet 11. That is, the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 arranged in the center region of the Fresnel lens sheet 11 can be made constant.
  • a range where the lens pitch PF of the Fresnel lens 112 is a constant value is called a nucleus region.
  • Embodiment 1 in which the lens pitch PF in the central region of the Fresnel lens sheet 11 was changed in a stepped manner was performed.
  • the wrench pitch PL 0.20 mm
  • the fresnel pitch PF 0.0588 mm in the surrounding area.
  • the lens pitch PF in the center region with a radius of 80 mm is applied to the river page by applying force from the periphery to the inner side of 0.0588 mm, 0.0625 mm, 0.0714 mm, 0.0769 mm, 0.0833 mm, 0 0909mm, 0.11111mm, 0.125mm.
  • the pitch itPL / PF value ⁇ , the peripheral force and the inner force J are directed to the river page, 3.4, 3.2, 2. 8, 2, 6, 2 4, 2, 2, 1. 8, and 1.6.
  • the lens pitch PF in the central region with a radius of 30 mm was changed from a peripheral direction to the inner side by a force of 0.0588 mm to 0.125 mm.
  • the value of the pitch ratio PL / PF changes in a polygonal line between 3.4 and 0.7 from the periphery to the inside.
  • the radius range where the pitch ratio PLZPF where moiré is likely to occur is an integer ⁇ 0.05 is approximately 25.6 mm to 25.4 mm, 15.6 mm to 15.4 and 5.6 mm to 5. Between 5mm. Furthermore, the radius region where the value of the pitch ratio PFZPL is an integer ⁇ 0.05 is approximately 5.5 mm to 5.4 mm (7) f3 ⁇ 4.
  • Example 2 As in Example 2, by changing the lens pitch PF, the radius region where the pitch ratio PLZPF is close to an integer is small, so that the occurrence of moire can be prevented, and the value of PF is changed between steps. Since it is changing continuously, the step where the PF changes is not noticeable.
  • a 0588 mm Fresnel lens was used.
  • the lens pitch PF in the center area with a radius of 80 mm is applied to the river page by force from the periphery to the inside, 0.0588 mm, 0.0625 mm, 0.066 mm, 0.0714 mm, 0.0769 mm, 0 0833mm, 0.0909mm, 0.100mm, 0.11111mm, 0.125mm.
  • the PLZPF value changes by 0.2 from 3.4 to 1.6 in order from the periphery to the inside.
  • the radius region where the value of PLZPF is an integer ⁇ 0.05 is between 70mm and 60mm and between 20mm and: LOmm.
  • the total distance range r (mm) from the optical center in the present invention is 2 Omm, and the distance R from the optical center to the outermost periphery is 80 mm. 25> 0.
  • the lens pitch PF in the central region with a radius of 30 mm was linearly changed from 0.0588 mm force to 0.125 mm from the periphery toward the inner edge J.
  • the value of PLZPF continuously changes between 3.4 and 0.7 from the periphery to the inside.
  • the pitch ratio at which moiré is likely to occur, and the radius range where the PL / PF value is an integer ⁇ 0.05 is approximately 29.2 mm to 29. Omm, 25.6 mm to 25.0 and 15. lmm ⁇ 14. Omm.
  • the radius region where the value of PFZPL is an integer ⁇ 0.05 is approximately between 14.0 mm and 12.8 mm.
  • the Fresnel lens sheet according to the present invention is used for a rear projection type screen and a rear projection type display device.

Abstract

 モアレが中心付近に発生するのを防止することができるフレネルレンズシートを提供することを目的とする。  本発明に係るフレネルレンズシートは、レンズピッチＰＬのレンチキュラーレンズシート１２とともに背面投射型スクリーン１に用いられるレンズピッチＰＦのフレネルレンズシート１１である。そして、ＰＬ>ＰＦの場合には１<ＰＬ／ＰＦ<１．０５、ｎ－０．０５<ＰＬ／ＰＦ<ｎ＋０．０５（ｎ＝２，３，…，１０）のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合計をｒとし、ＰＦ>ＰＬの場合には１<ＰＦ／ＰＬ<１．０５、ｎ－０．０５<ＰＦ／ＰＬ<ｎ＋０．０５のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合計をｒとし、光学中心からレンズピッチＰＦのうち最外周までの距離をＲとしたとき、中心領域においてｒ／Ｒ<０．１を満たす。

Description

明 細 書
フレネルレンズシート、背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置 技術分野
[0001] 本発明は、フレネルレンズシート、背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置 に関する。
背景技術
[0002] 従来、背面投射型表示装置では、投射レンズを用いて、ブラウン管 (CRT; Cathode
Ray Tube)や液晶パネル等からの光学像を背面投射型スクリーンの背面カゝら拡大し て投射し、これによつて大画面の映像が表示される。この背面投射型スクリーンは、 一般に、フレネルレンズシートとレンチキュラーレンズシートとを有する。フレネルレン ズシートは、光線を観察者の方向に集光する機能を有し、レンチキュラーレンズシー トは、フレネルレンズシートからの光線を水平方向および垂直方向に拡散させる機能 を有する。
[0003] フレネルレンズシートは、通常、金型を使用した 2P (Photo -polymer)法またはプ レス法等によって作製される。ここで使用される金型は、金属板等を溝が一定のピッ チになるように旋盤で切削して得られ、この金型の切削には、約 30° 〜90° の刃先 角を有するバイトが用いられる。
バイトを用いた金型の切削時には、バイトの摩耗、金型の変形等が生じ、切削開始 直後に切削された金型の切削面の形状と、切削終了直前に切削された金型の切削 面の形状とが異なる場合がある。また、 2P法またはプレス法によってフレネルレンズ シートを作製するとき、金型の形状を正確に転写することができない場合もある。これ らいずれの場合でも、作製されたフレネルレンズシートのフレネル面の形状は、光学 的に最適なものとして設計された設計値通りの形状とは微妙に異なったことがある。
[0004] このように、フレネルレンズシートのフレネル面の形状が設計値通りのものが得られ ないことによって、予期しない不要な光線が発生することがある。この不要光線がフレ ネルレンズシートの中央付近（同心円の中心付近)で発生すると、観察者には不快な 明るさのムラ、いわゆるホワイトスポットとなって見える。 例えば、背面投射型表示装置に全白色信号を入力し、正面から 1. 5mの位置に立 つてスクリーンを観察した時、フレネルレンズシートの同心円の中心からやや上方に 直径が 5mmから 15mmの位置に楕円状のホワイトスポットが観察されることがある。
[0005] 他方、フレネルレンズシートのフレネルレンズは同心円状に一定のピッチ（以下、こ れを PFOと略記す)で形成され、レンチキュラーレンズは一定の配列周期、つまり一 定のピッチ（以下、これを PLと略記す)で配列されている。これら PFO、 PLの比は、一 般に、モアレの発生が軽減されるような値に設定されている。この設定値の一例が、 特許文献 1に開示されている。この特許文献 1に開示の技術では、 PF0と PLとの比 は、モアレ低減のために、 N + 0. 35〜0. 43または 1/ (Ν + 0. 35〜0. 43) (ここで 、 Nは、 2〜 12の自然数)の範囲となるように設定される。
[0006] 近年、ハイビジョン映像等の高画質の画像に対応するために、レンチキュラーレン ズの配列周期を小さくすることが行われている。このような配列周期が小さなレンチキ ユラ一レンズを用いた場合でもモアレの発生を回避するため、フレネルレンズシート における同心円状レンズピッチの微細化が行われている。
フレネルレンズシートにおける同心円状レンズピッチの微細化により、フレネルレン ズシートにおける単位長さあたりの同心円状溝の本数が増える。それにともなって、ホ ワイトスポットの原因となる不要光線を発生させるフレネル面変形部も増加する。従つ て、フレネルレンズシートにおける一定ピッチの同心円状レンズの微細化が進展する のにともなって、ホワイトスポットの問題がますます重要になってきている。
[0007] このホワイトスポットを解消するために、例えば特許文献 2に、同心円の中心領域に おいてピッチ PFを大きくする技術が開示されている。特許文献 2では、背面投射型ス クリーン上に観察されるモアレの位置は水平方向の周辺部だけであり、スクリーンの 中央部付近にはモアレが観察されないことが開示されている。さらに、このフレネルレ ンズシートの中心部には、フレネルレンズの光線が通過しない領域が少ないため、モ ァレが観察されにくいので、フレネルレンズ中心部ではレンズピッチを、レンチキユラ 一レンズシートのブラックストライプ周期との関係でモアレが発生しないような条件に 設定する必然性がな 、ことが提示されて 、る。
[0008] 近年、液晶パネルやマイクロミラーデバイス（DMD； Micro Mirror Display)に対応 するために、マイクロディスプレイ用レンチキュラーレンズのピッチの微細化が進んで いる。例えば、従来からの CRT用スクリーンでは、レンチキュラーレンズのピッチは 0. 7mm程度であり、フレネルレンズのピッチが 0. 1mm程度であり、その比は 7程度で あった。これに対して、マイクロディスプレイ用レンチキュラーレンズのピッチは 0. lm m程度であり、フレネルレンズのピッチが 0. 05mm程度であり、その比は 2程度であ る。
[0009] このようにレンチキュラーレンズのピッチの微細化が進み、比率が 1に近づくにつれ て、中心領域においてもモアレが目立つ。このようなモアレの問題は、特許文献 2に 開示の技術を用いたとしても解消せず、フレネルレンズシートの中心領域にぉ 、て、 レンズピッチ PFと PLとのピッチ比が整数倍付近となる半径位置に発生する。
また同心円状レンズのレンズピッチの微細化が進み、レンズの単位ピッチあたりに おけるフレネル面変形部の割合が増えたこと等も、モアレの原因となっている。
特許文献 1：特開昭 59 - 95525号公報
特許文献 2：特開 2000 - 171613号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] このように、従来のフレネルレンズシートでは、 PFと PLとの比が整数倍付近となる 半径位置にモアレが目立つという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、モアレが中心付近に発生 するのを防止することができるフレネルレンズシート、背面投射型スクリーン及び背面 投射型表示装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明に係るフレネルレンズシートの一態様は、レンズピッチ PLでレンチキュラー レンズが配置されたレンチキュラーレンズシートとともに表示スクリーンに用いられるフ レネルレンズシートであって、フレネルレンズが所定のレンズピッチで配設された周辺 領域と、光学中心付近に配置され、前記所定のレンズピッチよりも大きなレンズピッチ PFでフレネルレンズが配設された中心領域とを有し、 PL〉PFの場合には、 2以上 10 以下の整数 nに対して、ピッチ比 PLZPFが 1〈PLZPF〈1. 05、 n— 0. 05<PL/PF く n+0. 05のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合計 ¾τとし、 PF〉PLの 場合には、前記整数 nに対して、ピッチ比 PFZPLが 1〈PFZPL〈1. 05、 n—O. 05く PFZPLく n+0. 05のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合計を rとし、 前記光学中心力も前記レンズピッチ PFのうち最も外周までの距離を Rとしたとき、前 記中心領域において rZRく 0. 1を満たす。
このような構成においては、中心領域力 周辺領域にかけて、ピッチ比 PFZPL又 は PFZPLが整数 ±0. 05となるような領域を低減することが可能となる。従って、中 心付近のモアレを低減することができ、モアレが中心付近に発生するのを防止するこ とがでさる。
[0012] 好適には、前記レンズピッチ PFは、前記中心領域から前記周辺領域にかけて曲線 状に小さくなる。
[0013] また、前記レンズピッチ PFを、前記中心領域力も前記周辺領域にかけて階段状に /J、さくすることができる。
[0014] またさらに、前記階段状のレンズピッチ PFのうち、前記階段状に変化した段差部分 は折れ線状に傾斜してもよ 、。
[0015] さらに、前記階段状のレンズピッチ PFは、部分的に突出することができる。
[0016] さらにまた、前記レンズピッチ PFを、前記中心領域の光学中心付近において一定 にするのが好ましい。
[0017] より好ましくは、 PL〉PFの場合には、前記整数 nに対して、ピッチ比 PLZPFが n+ 0. 4又は n+O. 6であり、 PF〉PLの場合には、前記整数 nに対して、ピッチ比 PFZP Lが n+O. 4又は n+O. 6である。これにより、モアレが発生しやすいピッチ比となる 整数 ±0. 05を確実に回避することができる。
[0018] さらに好ましくは、前記レンズピッチ PFが一定の領域のうち、前記光学中心から最 も外周までの距離を rr (mm)としたとき、前記中心領域におけるフレネルレンズは、 r / (R— rr)≤0. 1を満たす。これにより、モアレが発生しやすい領域をより低減するこ とができ、モアレが発生するのをより確実に防止することができる。
[0019] 本発明に係る背面投射型スクリーンの一態様は、前記レンチキュラーレンズシートと 、このようなフレネルレンズシートとを備えたものである。これによつて、スクリーン中心 付近にモアレが発生するのを防止することが可能となり、良好なスクリーンを実現する ことができる。
[0020] 本発明に係る背面投射型表示装置の一態様は、このような背面投射型スクリーンを 備えたものである。これにより、中心付近に発生するモアレが低減された背面投射型 表示装置を実現することが可能である。
発明の効果
[0021] 本発明の好適な実施形態によれば、モアレが中心付近に発生するのを防止するこ とができるフレネルレンズシート、背面投射型スクリーン及び背面投射型表示装置を 提供することができる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明に係る背面投射型スクリーンの一構成例を示す模式図である。
[図 2]本発明に係るフレネルレンズシートの一構成例を示す模式図である。
[図 3A]実施形態 1に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 3B]実施形態 1に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 4A]実施形態 2に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 4B]実施形態 2に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 5A]実施形態 3に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 5B]実施形態 3に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 5C]実施形態 3に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 6A]実施形態 4に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 6B]実施形態 4に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 7A]実施形態 5に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 7B]実施形態 5に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 8A]実施形態 6に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 8B]実施形態 6に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 8C]実施形態 6に係るフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 9A]従来のフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 9B]従来のフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。 [図 10A]従来のフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 10B]従来のフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
[図 10C]従来のフレネルレンズのレンズピッチを説明するための図である。
符号の説明
[0023] 1…背面投射型スクリーン、 11· ··レンチキュラーレンズシート、
110· ··レンチキュラーレンズ、 12· ··フレネルレンズシート、 120· ··フレネルレンズ、 121· ··入射面、 122· ··フレネル面、 13· ··ブラックストライプ
発明を実施するための最良の形態
[0024] 本発明のフレネルレンズシートは、レンチキュラーレンズシートと組合せられることに よってスクリーンを構成し、このスクリーンに、 CRTあるいは液晶パネル等、投射レン ズが組合せられることによって背面投射型表示装置を構成する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照して説明する。また、 以下の説明において、 X〜Yは、 X以上 Υ以下を意味する。
実施形態 1.
まず、図 1〜3Βを用いて、本発明に係る背面投射型表示スクリーンについて説明 する。図 1は、本発明に係る背面投射型表示スクリーンの一構成例を示す斜視模式 図である。図 1に示すように、背面投射型表示スクリーン 1は、フレネルレンズシート 1 1、レンチキュラーレンズシート 12を備える。
[0025] フレネルレンズシート 11は、例えばシート状の形状を有し、プラスチックから構成さ れている。フレネルレンズシート 11のフレネルレンズ 112は、先端が鋭利な鋸歯形状 を有し、後に詳細に説明するように、そのレンズピッチ PFが曲線状に変化したり階段 状に変化したりした形状を有する。このフレネルレンズシート 11のレンズシート基材 1 11の片面に配設され、映像光の出射側に向かって凹凸して!/、る。
[0026] レンチキュラーレンズシート 12は、例えばシート状の形状を有し、プラスチックから 構成されている。レンチキュラーレンズ 122は、蒲鋅状の凸形状を有し、レンチキユラ 一レンズシート 12のレンズシート基材 121の片面に配設されている。より具体的には 、レンチキュラーレンズ 122は、図 1に示すように垂直方向に延在し、レンチキュラー レンズシート 12は、光線を水平方向に拡散させる。また、レンチキュラーレンズ 122は 、映像光の投射側に向力つて凹凸している。従って、レンチキュラーレンズシート 12 のレンチキュラーレンズ 122は、フレネルレンズシート 11のフレネルレンズ 112に対 向している。換言すれば、両レンズシート 11, 12は、各レンズ 112, 122が対向した 状態で重ね合わせられて 、る。
[0027] ブラックストライプ 123は、光を遮断する機能を有する光遮断層であり、レンチキユラ 一レンズ 122のレンズ面と反対側の平坦面に並設され、映像光が通過しない非集光 領域に形成されている。より具体的には、ブラックストライプ 123は、観察者側には垂 直方向に延設され、その周期がレンチキュラーレンズ 122の周期と等周期で配列さ れている。このブラックストライプ 123によって、不要な光を吸収させることができ、コン トラストを改善することができる。
また、背面投射型表示スクリーン 1に、このパネル前面を保護する機能を有する前 面板を設けることができる。
[0028] このような背面投射型表示スクリーン 1では、映像光の投射側から映像光の出射側 に向かって、フレネルレンズシート 11、レンチキュラーレンズシート 12、図示しない前 面板が順次配置されている。換言すれば、これら各部材は、背面投射型表示スクリー ン 1の背面力も前面に向力つて順に配設されている。
[0029] 続いて、図 2,図 3A,図 3Bを用いて、本発明に係るフレネルレンズシート 11の詳細 な構成について説明する。図 2は、本発明に係るフレネルレンズシート 11の具体構 成の一例を示す模式図であり、図 2上段は側面図、図 2下段は断面図である。図 2に 示すように、フレネルレンズシート 11は、三角形状のレンズ面を同心円状に分割し、 これを平板上に配置した構造を有し、凸レンズとして機能する。フレネルレンズシート 11のレンズ面にはフレネル面 113とライズ面 114がある。フレネル面 113は、凸レン ズのレンズ面に相当し、ライズ面 114は、分割された各フレネル面の間に位置する。
[0030] 本発明に係るフレネルレンズシート 11では、同心円状のフレネルレンズ 112は、レ ンズピッチ PF力 その中心領域力 周辺領域に向かって、その中心からの距離に応 じて小さくなるような形状を有する。また、この同心円状のフレネルレンズ 112で、レン ズピッチ PF力 その中心からの距離に応じて段階的に小さくなるような形状とすること もできる。この場合には、可能な限り多段階で小さくすることによって、レンズピッチの 変化の程度を小さくすることができ、これによつて連続的に小さくした場合の形状に近 似させることが可會となる。
[0031] 詳細には、本発明に係るフレネルレンズシート 11は、光学中心からレンズピッチ PF のうち最外周までの距離を R、 2以上 10以下の整数を nとしたとき、中心領域におい て rZR〈0. 1を満たしている。
ここで、 PL〉PFの場合には、
1<PL/PF<1. 05、
n-O. 05く PLZPFく n+O. 05
のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合計 ¾τとし、
PF〉PLの場合には、
1<PF/PL<1. 05、
n-O. 05く PFZPLく n+O. 05
のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合計 とする。
このようにフレネルレンズシート 11が設計された場合には、ピッチ比 PLZPFの値が 整数倍付近になる半径領域を小さくすることができる。従って、これを満たすように PF の値を選択してフレネルレンズ 112の形状を設計することによって、モアレの発生を 防止することが可能となる。
[0032] 図 3A, 3Bに、このフレネルレンズ 112の具体構成の一例が示され、図 3Aはレンズ ピッチ PF、図 3Bはピッチ比 PL/PFの値である。この図 3A, 3Bは、フレネルレンズ 1 12の中心領域でのレンズピッチ PFが階段状に変化した場合の一例を示している。こ こで、図 3A, 3Bに示されたフレネルレンズ 112では、例えば、レンチピッチ PL = 0.
20mm、フレネルレンズシート 11の周辺領域におけるフレネルピッチ PF =0. 06m
o
mとすることができる。
[0033] 図 3Aに示すように、例えば、フレネルレンズ 112の形状は、その中心領域のレンズ ピッチ PFが周辺から内側（中心領域）へ向力つて 0. 0588mm力ら 0. 125mmまで 階段状に変化した形状である。このとき、ピッチ比 PLZPFの値は、図 3Bに示すよう に、周辺力も内側（中心領域)へ向力つて階段状の変化となる。このピッチ比 PLZP Fの値が整数倍付近になる半径領域が小さくなるように PFの値を選択することによつ て、モアレの発生を防止することができる。本実施形態 1のように、階段状に変化する 半径の位置は均等な間隔とすることができる。
[0034] 本実施形態のフレネルレンズシート 11は、中心領域のレンズピッチ PFが周辺領域 のレンズピッチ PF の 1. 5倍以上である場合に有効であり、 2. 0倍以上である場合に o
特に有効である。さらに、中心領域の範囲が 20mm以上である場合に有効である。 4 Omm以上である場合がより有効であり、 50mmである場合が特に有効である。また、 中心領域の範囲が 100mm以上であってもよい。
[0035] 以上のように、本実施形態では、フレネルレンズシート 11のフレネルレンズ 112の 形状は、レンズピッチ PFが階段状の形状を有する。このとき、ピッチ比 PLZPFの値 が整数倍付近になる半径領域が小さくなるようにフレネルレンズ 112のレンズピッチ P Fの値を選択する。これによつて、中心領域においてもモアレが発生しやすいピッチ 比の範囲をなくすことができる。従って、モアレが発生するのを防止することができる。 また、これによつて、フレネルレンズシート 11の同心円状レンズの中心付近に発生す る不要光線を低減させ、スクリーン中央部でのホワイトスポットの発生を解消すること が可能である。
[0036] 従来のフレネルレンズシート 11の中心領域は、フレネルレンズとレンチキュラーレン ズとのモアレが周辺部ほど目立ちやすいため、例えば半径 20mm〜30mmであった 。特に、レンズピッチ PFが大きい中心領域では、この範囲より大きい場合にはモアレ が目立ちやすくなる。これに対して、本発明では、フレネルレンズシート 11の中心領 域においてモアレが発生するのを防止することができるので、中心領域をより広くす ることがでさる。
[0037] さらに、従来のフレネルレンズシート 11では、異なるピッチのレンズが形成された場 合には、レンズピッチ PFが変化する領域が発生する。レンズピッチ PFが急激に変化 すると、異なるフレネルレンズ形状が隣接することによる不快な明暗が観察される場 合がある。
これに対して、本発明では、フレネルレンズシート 11の中心領域をより広くすること ができるので、その周辺領域のレンズピッチ PF に対する中心領域のレンズピッチ P o
Fの比が大きくてもピッチの変化量を小さくすることができる。これによつて、フレネル レンズシート 11上に異なるピッチのレンズを形成した場合であっても、レンズピッチ P Fが変化する領域を目立ちに《することが可能である。
[0038] なお、本実施形態ではフレネルレンズ 112が同心円状に配設されたフレネルレンズ シート 11を用いて説明したが、これに限らず、本発明は直線状に配列されたフレネ ルレンズを有するリニアフレネルレンズシートにも適用可能である。
またなお、本実施形態ではレンチキュラーレンズが円柱状レンズである場合にっ ヽ て説明したが、これに限らず、本発明は、プリズムシートや微小レンズを配列したレン ズアレイシートにも適用可能である。
[0039] 実施形態 2.
実施形態 2では、実施形態 1と同様に、フレネルレンズ 112のレンズピッチ PFが階 段状に変化する他の構成例について説明する。
図 4A, 4Bに、このフレネルレンズ 112の具体構成の一例が示され、図 4Aはレンズ ピッチ PF、図 4Bはピッチ比 PL/PFの値である。この図 4A, 4Bは、フレネルレンズ 1
12の中心領域でのレンズピッチ PFが階段状に変化した場合の一例を示している。こ こで、図 4A, 4Bに示されたフレネルレンズ 112では、レンチピッチ PL = 0. 20mm, 周辺領域のフレネルピッチ PF =0. 0588mmとすることができる。
o
[0040] 図 4Aに示すように、例えば、フレネルレンズ 112の形状は、その中心領域のレンズ ピッチ PFが周辺から内側（中心領域）へ向力つて順に 0. 0588mm力ら 0. 125mm まで階段状に変化した形状である。このとき、図 4Bに示すように、ピッチ比 PLZPF の値は、周辺から内側へ向力つて順に、 3. 4から 1. 6まで階段状に変化している。本 実施形態 2のように、階段状に変化する半径の位置を不均等な間隔とする事もできる 。このように、ピッチ比 PLZPFの値が整数倍付近となる半径領域を比較的少なくす ることで、より一層モアレが発生するのを防止することができる。
このようにレンズピッチ PFの値を階段状に変化させることによって、ピッチ比 PL/P Fの値が整数倍付近になる半径領域が小さいので、モアレの発生を防止することが できる。
[0041] 実施形態 3.
実施形態 1, 2では、フレネルレンズ 112のレンズピッチ PFが階段状に変化する構 成例について説明したが、この場合には、レンズピッチ PFが変化する境界部分に段 差が目立つおそれがある。実施形態 3では、この段差が目立つのを防止するための 構成例について説明する。
図 5A, 5B, 5Cに、本実施形態 3におけるフレネルレンズ 112の具体構成の一例が 示され、図 5Aはレンズピッチ PF、図 5Bはピッチ比 PLZPFの値であり、図 5Cは PF
ZPLの値である。図 5A, 5B, 5Cに示すように、フレネルレンズ 112の中心領域での レンズピッチ PFは、段階的に変化しているが、詳細には、折れ線状に変化している。 ここで、図 5A, 5B, 5Cに示されたフレネルレンズ 112では、例えば、レンチピッチ PL
=0. 20mm、フレネルレンズシート 11の周辺領域におけるフレネルピッチ PF =0.
o
0556mmとすることができる。
[0042] 図 5Aに示すように、例えば、フレネルレンズ 112の形状は、その中心領域のレンズ ピッチ PFが周辺から内側（中心領域）へ向力つて 0. 0556mm力ら 0. 28mmまで折 れ線状に変化した形状である。従って、ピッチ比 PLZPFの値は、図 5Bに示すように 、周辺から内側へ向かって、 3. 4〜0. 7の間で折れ線状に変化する。このとき、図 5 Cに示すように、 PFZPLの値は、 0. 3〜1. 4の間で折れ線状に変化する。ここで、 図 5Bにおけるピッチ比 PLZPFの値力 整数 ±0. 05となる半径領域が小さくなるよ うに、図 5Aに示された折れ線状のフレネルレンズ 112の形状を設定する。これによつ て、モアレが発生しやすいピッチ比を低減することができ、モアレが発生するのを防 止することができる。
[0043] このように、本実施形態 3ではフレネルレンズ 112のレンズピッチ PFを折れ線状に 変化させる。これによつて、モアレが発生しやすい半径領域が小さいので、モアレの 発生を防止できる。さらに。レンズピッチ PFの値が段差の間で連続的に変化している ので、レンズピッチ PFを変化させる段差が目立つのを防止することができる。
[0044] 実施形態 4.
本実施形態 4では、実施形態 3と同様に、レンズピッチ PFが変化する境界部分の 段差が目立つのを防止するための他の構成例について説明する。
図 6A, 6Bに、本実施形態 4におけるフレネルレンズ 112の具体構成の一例が示さ れ、図 6Aはレンズピッチ PF、図 6Bはピッチ比 PL/PFの値である。図 6Aに示すよう に、フレネルレンズ 112の中心領域でのレンズピッチ PFは、大局的には段階的に変 化している力 局所的にはパルス状に立ち上がった部分を有する。ここで、図 6A, 6
Bに示されたフレネルレンズ 112では、例えば、レンチピッチ PL = 0. 20mm,フレネ ルレンズシート 11の周辺領域のフレネルピッチ PF =0. 0588mmとすることができ o
る。
[0045] 図 6Aに示すように、例えば、フレネルレンズ 112の形状は、その中心領域のレンズ ピッチ PFが周辺から内側（中心領域）へ向かって順に 0. 0588mm, 0. 0769mm, 0. 125mmと段階的に小さくなる形状を有する。詳細には、本実施形態 4では、フレ ネルレンズ 112の形状は、半径 40mm〜30mmの間、半径 20mm〜： L Ommの間に 複数のピッチが混在した領域が設けられた形状を有する。従って、図 6Bに示すよう に、ピッチ比 PL/PFの値は、周辺から内側へ向かって順に、 3. 4、 2. 6、 1. 6となり 、さらに半径 40mn！〜 30mmの間、半径 20mm〜 10mmの間に複数のピッチ比が 混在している。
[0046] このように、本実施形態 4ではフレネルレンズ 112のレンズピッチ PFを複数のレンズ ピッチ PFが混在した領域が設けられている。これによつて、モアレが発生しやすいピ ツチ比 PL/PFの値が整数倍付近になる半径領域が小さ 、ので、モアレの発生をよ り確実に防止することができる。さらに、ピッチ比 PLZPFが混在した領域があるので 、レンズピッチ PFを変化させる段差が目立つのを防止することができる。
[0047] 実施形態 5.
本実施形態 1〜4では、フレネルレンズ 112のレンズピッチ PFが階段状に変化する 構成例について説明した力 この場合には、レンズピッチ PFが変化する境界部分に 段差が目立つおそれがある。そこで、実施形態 5では、この段差が目立つのを防止 するために、フレネルレンズ 112のレンズピッチ PFが段差なくなだらかな折れ線状に 連続的に変化する構成例について説明する。
[0048] 図 7A, 7Bに、本実施形態 5におけるフレネルレンズ 112の具体構成の一例が示さ れ、図 7Aはレンズピッチ PF、図 7Bはピッチ比 PL/PFの値である。図 7Aに示すよう に、フレネルレンズ 112の中心領域でのレンズピッチ PFは、広域的にはなだらかな 傾斜で変化している力 詳細には、ゆったりとした折れ線状に変化している。ここで、 図 7A, 7Bに示されたフレネルレンズ 112では、例えば、レンチピッチ PL = 0. 093m mフレネルレンズシート 11の周辺領域のフレネルピッチ PF =0. 0581mmとするこ o
とがでさる。
[0049] 図 7Aに示すように、例えば、フレネルレンズ 112の形状は、その中心領域のレンズ ピッチ PFが周辺から内側（中心領域）へ向力つて 0. 0581mm力ら 0. 0715mmまで 折れ線状に連続的に変化した形状を有する。従って、図 7Bに示すように、レンズピッ チ PLZPFの値は、周辺から内側へ向かって、 1. 6〜1. 3の間で折れ線状に連続 的に変化する。
[0050] このように、本実施形態 5では、 PL/PFの値が整数付近になる半径領域が小さ ヽ ので、モアレの発生を防止することができる。さらに、レンズピッチ PFの値が連続的に 変化しているので、レンズピッチ PFを変化させる段差が目立つのを防止することがで きる。
[0051] 実施形態 6.
実施形態 1〜5では 1種類のピッチのレンチキュラーレンズシートにのみ用いられる 構成例について説明したが、これに限らず、本発明は、異なったピッチのレンチキュ ラーレンズシートと組合せて用いることが可能である。本実施形態 6では、この異なつ たピッチのレンチキュラーレンズシートと組合せる構成例について説明する。
[0052] ここで、本実施形態 6では、実施形態 1〜4のようなフレネルレンズ 112のレンズピッ チ PFが階段状に変化する構成例を用いて説明するが、これに限らず、実施形態 5の ようにフレネルレンズ 112のレンズピッチ PFが段差なく連続的に変化する構成例にも 適用することが可能である。
図 8A, 8B, 8Cに、本実施形態 6におけるフレネルレンズ 112の具体構成の一例が 示されている。本実施形態 6では、例えば、フレネルレンズシート 11の周辺領域のフ レネルピッチ PF =0. 0556mmのフレネルレンズ 112とレンチピッチ PL = 0. 30m o
mのレンチキュラーレンズシート A、レンチピッチ PL = 0. 20mmのレンチキュラーレ ンズシート Bをそれぞれ別々に組合せる構成例で説明する。
[0053] 図 8Aはレンズピッチ PF、図 8Bはレンチキュラーレンズシート Aと組合せられる領域 におけるピッチ比 PL/PFの値であり、図 8Cはレンチキュラーレンズシート Bと組合せ られる領域におけるピッチ比 PLZPFの値である。
図 8Aに示すように、例えば、フレネルレンズ 112の形状は、その中心領域のレンズ ピッチ PFが周辺から内側（中心領域）へ向かって順に 0. 0556mm, 0. 0833mm, 0. 125mmと段階的に変化した形状を有する。
図 8Bに示すように、レンチキュラーレンズシート Aに関する PL1/PFの値は、周辺 力も内側へ向力つて順に、 5. 4、 3. 6、 2. 4と段階的に変化している。これに対して、 図 8Cに示すように、レンチキュラーレンズシート Bに関する PL2/PFの値は、周辺か ら内側へ向力つて順に、 3. 6、 2. 4、 1. 6と段階的に変化している。
[0054] このように、本実施形態 6ではレンズピッチ PL 1、 PL2が異なったレンチキュラーレ ンズシート A, Bの両者と組合せても、 PLlZPF, PL2/PFの値が整数倍付近にな る半径領域が小さいので、モアレの発生を防止することができる。
[0055] その他の実施形態.
本実施形態 1にお 、て、フレネルレンズシート 11の中心領域内の最も中心付近に、 一定の PF値を設けてもよい。すなわち、フレネルレンズシート 11の中心領域に配列 されたフレネルレンズ 112のレンズピッチ PFを一定にすることができる。
この場合には、フレネルレンズ 112のレンズピッチ PFの値は PL/PF=n+0. 4ま たは n+0. 6付近または PFZPL=n+0. 4または n+0. 6付近とするのが好ましい さらに、このフレネルレンズ 112のレンズピッチ PFが一定値である範囲を核領域と 呼ぶ。フレネルレンズ 112の光学中心から、核領域の最も外周までの距離を rr (mm) としたとき、 rZ (R— rr)≤0. 1を満たすことが好ましい。これ〖こよって、中心領域から 外周領域にレンズピッチ PFが変化する部分においてモアレが発生するのを防止す ることがでさる。
実施例
[0056] 実施例 1.
本発明に係る実施例 1として、フレネルレンズシート 11の中心領域でのレンズピッチ PFが階段状に変化した実施形態 1について実施した。具体的には、レンチピッチ PL =0. 20mm,周辺領域のフレネルピッチ PF =0. 0588mmとした。 図 4Aに示すように、半径 80mmの中心領域のレンズピッチ PFを、周辺から内側へ 向力つて川頁に 0. 0588mm、 0. 0625mm, 0. 0714mm, 0. 0769mm, 0. 0833 mm、 0. 0909mm, 0. 1111mm, 0. 125mmとした。このとき、図 4Bに示すように、 ピッチ itPL/PFの値 ίま、周辺力ら内佃 Jへ向力つて川頁に、 3. 4、 3. 2、 2. 8、 2. 6、 2 . 4、 2. 2、 1. 8、 1. 6となる。
[0057] このようにレンズピッチ PFの値を変化させることによって、ピッチ比 PL/PFの値が 整数倍付近になる半径領域が小さいので、モアレの発生を防止することができる。
[0058] 実施例 2.
実施例 2は、フレネルレンズシート 11の中心領域でのレンズピッチ PFが階段状に 変化した実施形態 3について実施したものである。具体的には、レンチピッチ PL = 0
. 20mm,周辺領域のフレネルピッチ PF =0. 0588mmとした。
o
図 5Aに示すように、半径 30mmの中心領域内のレンズピッチ PFを、周辺から内側 へ向力つて 0. 0588mm力ら 0. 125mmまで折れ線状に変ィ匕させた。このとき、図 5 Bに示すように、ピッチ比 PL/PFの値は、周辺から内側へ向かって、 3. 4〜0. 7の 間で折れ線状に変化する。
[0059] ここで、モアレが発生しやすいピッチ比 PLZPFの値が整数 ±0. 05となる半径領 域は、およそ 25. 6mm〜25. 4mm、 15. 6mm〜15. 4および 5. 6mm〜5. 5mm の間である。さらに、ピッチ比 PFZPLの値が整数 ±0. 05となる半径領域は、およそ 5. 5mm〜5. 4mm (7) f¾ ある。
従って、本実施例 2では、本発明における光学中心からの距離範囲の合計 r(mm) の値はおよそ 0. 6mmであり、光学中心力も最外周までの距離 Rは 30mmであるた め、 rZR=0. 02く 0. 1となる。
[0060] 本実施例 2のように、レンズピッチ PFを変化させることによって、ピッチ比 PLZPF が整数付近になる半径領域が小さいので、モアレの発生を防止でき、さらに PFの値 が段差の間で連続的に変化しているので PFが変化する段差が目立ちにくかった。
[0061] 比較例 1.
比較例 1では、レンチピッチ PL=0. 20mm,周辺領域のフレネルピッチ PF =0.
o
0588mmのフレネルレンズを用いた。 図 9Aに示すように、半径 80mmの中心領域のレンズピッチ PFを、周辺から内側へ 向力つて川頁に 0. 0588mm、 0. 0625mm, 0. 0667mm, 0. 0714mm, 0. 0769 mm、 0. 0833mm, 0. 0909mm, 0. 100mm, 0. 1111mm, 0. 125mmとした。 このとき、図 9Bに示すように、 PLZPFの値は、周辺から内側へ向かって順に、 3. 4 から 1. 6まで 0. 2ずつ変化する。
ここで、 PLZPFの値が整数 ±0. 05となる半径領域は、 70mm〜60mmの間およ び 20mm〜： LOmmの間である。
[0062] 本比較例 1では、本発明における光学中心からの距離範囲の合計 r (mm)の値は 2 Ommであり、光学中心から最外周までの距離 Rは 80mmであるため、 rZR=0. 25〉 0. 1となる。
従って、本比較例 1では、図 9Aに示すようにフレネルレンズのレンズピッチ PFを変 化させると、モアレが発生しやすい半径領域が大きいため、モアレが目立つ。
[0063] 比較例 2.
比較例 1では、レンチピッチ PL=0. 20mm,周辺領域のフレネルピッチ PF =0.
o
0588mmのフレネルレンズを用いた。
図 10Aに示すように、半径 30mmの中心領域内のレンズピッチ PFを、周辺から内 佃 Jへ向力つて 0. 0588mm力ら 0. 125mmまで直線状に変ィ匕させた。このとき、図 1 0Bに示すように、 PLZPFの値は、周辺から内側へ向かって、 3. 4〜0. 7の間で連 続的に変化する。
ここで、モアレが発生しやすいピッチ比である、 PL/PFの値が整数 ±0. 05となる 半径領域は、およそ 29. 2mm〜29. Omm、 25. 6mm〜25. 0および 15. lmm〜 14. Ommの間である。 PFZPLの値が整数 ±0. 05となる半径領域は、およそ 14. 0 mm〜12. 8mmの間である。
[0064] 本比較例 2では、本発明における光学中心からの距離範囲の合計 r (mm)の値は およそ 3. 1mmであり、光学中心から最外周までの距離 Rは 30mmであるため、 rZR =0. 103>0. 1となる。
従って、本比較例 2では、図 10Aに示すようにフレネルレンズのレンズピッチ PFを 変化させると、モアレが発生しやすい半径領域が大きいので、モアレが目立ちやす い。
産業上の利用可能性
この発明に係るフレネルレンズシートは、背面投射型スクリーン及び背面投射型表 示装置へ用いられる。

Claims

請求の範囲
[1] レンズピッチ PLでレンチキュラーレンズが配置されたレンチキュラーレンズシートと ともに表示スクリーンに用いられるフレネルレンズシートであって、
フレネルレンズが所定のレンズピッチで配設された周辺領域と、
光学中心付近に配置され、前記所定のレンズピッチよりも大きなレンズピッチ PFで フレネルレンズが配設された中心領域とを有し、
PL〉PFの場合には、 2以上 10以下の整数 nに対して、ピッチ比 PLZPFが KPLZ PF〈1. 05、n— 0. 05く PLZPFく n+0. 05のいずれかを満たす光学中心からの距 離範囲の合計を rとし、
PF〉PLの場合には、前記整数 nに対して、ピッチ比 PFZPLが 1〈PFZPL〈1. 05 , n-0. 05く PFZPLく n+0. 05のいずれかを満たす光学中心からの距離範囲の合 計を rとし、
前記光学中心カゝら前記レンズピッチ PFのうち最も外周までの距離を Rとしたとき、 前記中心領域にぉ 、て rZR〈0. 1を満たすフレネルレンズシート。
[2] 前記レンズピッチ PFは、前記中心領域力 前記周辺領域にかけて曲線状に小さく な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。
[3] 前記レンズピッチ PFは、前記中心領域力 前記周辺領域にかけて階段状に小さく な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。
[4] 前記階段状のレンズピッチ PFのうち、前記階段状に変化した段差部分は折れ線状 に傾斜することを特徴とする請求項 3記載のフレネルレンズシート。
[5] 前記階段状のレンズピッチ PFは、部分的に突出することを特徴とする請求項 3又は
4記載のフレネルレンズシート。
[6] 前記レンズピッチ PFは、前記中心領域の光学中心付近において一定であることを 特徴とする請求項 1記載のフレネルレンズシート。
[7] PL〉PFの場合には、前記整数 nに対して、ピッチ比 PLZPFが n+0. 4又は n+0.
6であり、
PF〉PLの場合には、前記整数 nに対して、ピッチ比 PFZPLが n+0. 4又は n+0. 6であることを特徴とする請求項 6記載のフレネルレンズシート。
[8] 前記レンズピッチ PFが一定の領域のうち、前記光学中心力 最も外周までの距離 を rr (mm)としたとき、前記中心領域におけるフレネルレンズは、 rZ (R— rr)≤0. 1 を満たすことを特徴とする請求項 6又は 7記載のフレネルレンズシート。
[9] 前記レンチキュラーレンズシートと、請求項 1乃至 8のいずれかに記載のフレネルレ ンズシートとを備えた背面投射型スクリーン。
[10] 請求項 9記載の背面投射型スクリーンを備えた背面投射型表示装置。
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