(57)【要約】【課題】迷光による２重像等の障害を生じさせない全反射型フレネルレンズを提供すること。【解決手段】光源（投射装置Ｅ）から投射される光を屈折する屈折面３と当該屈折面で屈折された光を全反射する全反射面４とを有する複数のプリズム２を入射面に備えた全反射型のフレネルレンズ１であって、複数のプリズム２のうち少なくとも一部のプリズム２における出光方向を、当該フレネルレンズのシート面に垂直な方向より光源（投射装置Ｅ）側に傾く方向としてフレネルレンズ１を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から投射される光を屈折する屈折面と当該屈折面で屈折された光を全反射する全反射面とを有する複数のプリズムを入射面に備えた全反射型のフレネルレンズであって、
前記複数のプリズムのうち少なくとも一部のプリズムにおける出光方向を、当該フレネルレンズのシート面に垂直な方向より前記光源側に傾く方向としたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
請求項１に記載のフレンルレンズにおいて、
前記光源から投射される光の入射角度が小さいプリズムほど前記光源側への出光方向の傾け角度を大きくしたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項３】
請求項１に記載のフレネルレンズにおいて、
当該フレネルレンズの出光面の少なくとも前記光源側に傾く方向に全反射された光が通過する領域に低屈折率の材料からなるコーティング層を備えたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項４】
請求項１に記載のフレネルレンズにおいて、
当該フレネルレンズの出光面の少なくとも前記光源側に傾く方向に全反射された光が通過する領域に光拡散要素を備えたことを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項５】
請求項４に記載のフレネルレンズにおいて、
前記光拡散要素は粗面であることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項６】
請求項４に記載のフレネルレンズにおいて、
前記光拡散要素はレンチキュラーレンズであることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のフレネルレンズにおいて、
前記シート面に垂直な方向より前記光源側に傾く方向に全反射された光を前記シート面に垂直な方向の光に調整する複数の第２のプリズムを出光面側に備えたことを特徴とするフレネルレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレネルレンズに関し、特に背面投射型テレビに用いる透過型スクリーンを構成するフレネルレンズに好適に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
大画面テレビの一つとして背面投射型テレビがある。この背面投射型テレビは、透過型スクリーンの反観察者側に配置した投射装置から、当該透過型スクリーンに対して映像光（投射光）を投射して、観察者に映像を提供するものである。
【０００３】
このような背面投射型テレビは、投射装置から投射光を拡大して投射するため、投射装置と透過型スクリーンの距離をある程度確保する必要があり、それゆえ奥行き方向のスペースが大きくなってしまうという問題が生じる。このため、図１３に示すように、透過型スクリーンＡの面に対して斜め方向に投射装置Ｅを配置し、当該投射装置Ｅから投射光を投射するように背面透過型テレビを構成して、奥行き方向の小スペース化を図っている。
【０００４】
そして、図１３に示すように斜め方向から投射光が投射される透過型スクリーンには、全反射型フレネルレンズが好適に用いられる（特許文献１参照）。この全反射型フレネルレンズは、入光面に複数のプリズムを備えて形成され、投射光を該プリズムの第１面（屈折面）で屈折し、次いで第２面（全反射面）で全反射して出光するものである。
【０００５】
このように、全反射型フレネルレンズは、投射光の光路調整に全反射を利用するので、透過型スクリーン（フレネルレンズ）への入射角が大きくなる投射系においても高い透過率を達成することができる。
【特許文献１】
特開昭６１−２０８０４１号公報（第２−３頁、第６図、第８図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来の全反射型フレネルレンズにおいては、以下のような問題が生じる。
【０００７】
すなわち、図１４に示すように、従来の全反射型フレネルレンズでは、入射角が小さくなる領域（投射装置に近い領域）に位置するプリズムにおいて、屈折面で屈折した後に全反射面に到達しない光（迷光）Ｙが発生する。
【０００８】
そして、図１５に示すように、この迷光Ｙは出光面で反射された後に再び屈折面及び全反射面で屈折又は反射されて出光面から出光される。このように、正規に出光されるべき位置とは異なる位置から遅れて出光された光は、観察者に２重像を観察させ、映像の視認性を劣化させることとなる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、全反射型フレネルレンズに斜め方向から映像光を投射する場合に、特に入射角が小さくなる領域において生じる迷光の発生を低減し、２重像等の障害を生じさせない全反射型フレネルレンズを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、光源から投射される光を屈折する屈折面と当該屈折面で屈折された光を全反射する全反射面とを有する複数のプリズムを入射面に備えた全反射型のフレネルレンズであって、複数のプリズムのうち少なくとも一部のプリズムにおける出光方向を、当該フレネルレンズのシート面に垂直な方向より光源側に傾く方向としてフレネルレンズを形成する（請求項１）。
【００１１】
これによれば、プリズムの出光方向を当該フレネルレンズのシート面に垂直な方向より光源側に傾く方向とするので、当該プリズムの頂点は相対的に光源とは反対の方向に移動し、従って、迷光の発生を防止又は低減することができ、ひいては２重像の発生を防止することができる。
【００１２】
なお、複数のプリズムのうち少なくとも光源から投射される光の入射角が小さくなる領域に位置するプリズムの出光方向を、シート面に垂直な方向より光源側に傾く方向として形成すると良い。具体的には、少なくとも光源から投射される光の入射角が４０°以下となる領域に位置するプリズムの出光方向を上記のように形成することが良く、更に望ましくは、同入射角が４５°以下となる領域に位置するプリズムの出光方向を上記のように形成することが良い。入射角が４５°以下、特に４０°以下となる領域で迷光が生じやすいためである。
【００１３】
尤もこの場合、上記領域に位置するプリズムのみに限らず、上記領域を含んだ領域、ひいては全領域に位置するプリズムの出光方向を上記のように形成しても良い。
【００１４】
また、請求項１に記載のフレンルレンズにおいて、光源から投射される光の入射角度が小さいプリズムほど光源側への出光方向の傾け角度を大きくして形成すると良い。（請求項２）。
【００１５】
これによれば、其々のプリズムの出光方向が突然変化することなく、ひいては観察者に違和感を与えることがない。
【００１６】
また、請求項１に記載のフレネルレンズにおいて、当該フレネルレンズの出光面の少なくとも光源側に傾く方向に全反射された光が通過する領域に低屈折率の材料からなるコーティング層を備えると良い（請求項３）。
【００１７】
これによれば、出光面に低屈折率の材料からなるコーティング層を備えたので、光源側に傾く方向に全反射された光が出光面で反射されることを低減でき、反射光が原因で生じるコントラストの低下等を防止することができる。
【００１８】
また、請求項１に記載のフレネルレンズにおいて、当該フレネルレンズの出光面の少なくとも光源側に傾く方向に全反射された光が通過する領域に光拡散要素を備えると良い（請求項４）。
【００１９】
これによれば、光源側に傾く方向に全反射された光が光拡散要素を備えた出光面で拡散を伴って反射されるため、当該反射光が原因で生じるコントラストの低下等を防止することができる。
【００２０】
光拡散要素は粗面又はレンチキュラーレンズで形成すると良い（請求項５、請求項６）。
【００２１】
また、請求項１乃至６の何れか一項に記載のフレネルレンズにおいて、シート面に垂直な方向より光源側に傾く方向に全反射された光をシート面に垂直な方向の光に調整する複数の第２のプリズムを出光面側に備えることが良い（請求項７）。
【００２２】
これによれば、光源側に傾く方向に全反射された光をシート面に垂直な方向の光に調整して出光するので、観察者に鮮明な映像を提供することが可能となる。なお、第２のプリズムは請求項１乃至６のフレネルレンズの出光面に形成しても良いし、請求項１乃至６のフレネルレンズとは別体のシートの入光面又は出光面に形成しても良い。後者の場合は、請求項１乃至６のフレネルレンズと第２のプリズムを備えたシートとでフレンルレンズを構成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係るフレネルレンズについて図面を参照して説明する。
【００２４】
１．第１のフレネルレンズ
本発明に係る第１のフレネルレンズは、後述するように、斜め下方に配置した投射装置Ｅから斜め上方に向けて映像光Ｓが投射される透過型スクリーンに用いられるフレネルレンズであり、迷光の発生を防止するためプリズムの出光方向を部分的に変化させて形成したものである。以下、その構成及び製造方法について詳細に説明する。
【００２５】
Ａ．第１のフレネルレンズの構成
図１は、フレネルレンズ１の全体構成を示す斜視図である。図１に示すように、フレネルレンズ１は、その入光面に、円弧状に延びる複数のプリズム２を備える。複数のプリズム２は、フレネルレンズの下辺の中央から下方に移動した点Ｐを中心とする同心円状に配置される。
【００２６】
図２は、図１の領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃにおけるｘ−ｘ線断面図である。図２に示すように、プリズム２は、断面三角形に形成され、投影装置Ｅから入光する映像光Ｓを屈折する屈折面３と、当該屈折面３で屈折された映像光を全反射する全反射面４とを備える。
【００２７】
ここで、プリズム２は、投射装置Ｅからの映像光Ｓの入射角度θが小さくなるプリズム２ほど、その出光方向が投射装置Ｅ側に傾く方向となるように形成される。すなわち、先ず、入射角度θが大きい、投射装置Ｅから遠い領域Ａに位置するプリズム４ａは、その出光方向がフレネルレンズ面とほぼ垂直となるように形成される（図２（Ａ））。次に、入射角度θが領域Ａより小さい領域Ｂに位置するプリズム２ｂは、その出光方向がフレネルレンズ面に垂直な方向より角度γｂだけ投射装置Ｅ側に傾いた方向となるように形成される（図２（Ｂ））。そして、入射角度θがさらに小さい領域Ｃに位置するプリズム２ｃは、その出光方向がフレネルレンズ面に垂直な方向より角度γｃ（γｃ＞γｂ）だけ投射装置Ｅ側に傾いた方向となるように形成される（図２（Ｃ））。プリズム２ａ、２ｂ、２ｃの其々の間に位置するプリズム２は、入射角度θが小さくなるにつれ、出光方向の傾き角度γが徐々に大きくなるように形成される。
【００２８】
このように入射角度θが小さいプリズム２ほど出光方向が投射装置Ｅ側に傾くように形成したフレネルレンズ１に特有な機能について、図３を用いて説明する。図３（Ａ）は、フレネルレンズ１の入射角度が小さい領域Ｃに位置するプリズム２ｃにおける映像光Ｓの挙動を示す図であり、図３（Ｂ）は、従来のフレネルレンズ１’の同領域Ｃに位置するプリズム２ｃ’における映像光Ｓの挙動を示す図である。
【００２９】
プリズム２ｃの出光方向は投射装置Ｅ側に１０°傾く方向、プリズム２ｃ’の出光方向はフレネルレンズ面に垂直な方向とし、また、プリズム２ｃ及びプリズム２ｃ’への映像光Ｓの入射角θは共に３８°、プリズム頂角（屈折面と全反射面とのなす角）は３８°、屈折率は１．５５として以下説明する。
【００３０】
先ず、図３（Ｂ）に示すように、従来のフレネルレンズ１’では、プリズム２ｃ’に入光する映像光ＳのうちＳ１’領域の光は全反射面４’で全反射され正規に出光されが、Ｓ２’領域の光は全反射面４’に到達せず迷光Ｙとなる。このとき、プリズム２ｃ’に入光する全ての映像光Ｓ（Ｓ１’＋Ｓ２’）に対する、迷光Ｙとなる映像光Ｓ（Ｓ２’）の割合は２５％となり、かなりの割合で迷光Ｙが生じることとなる。
【００３１】
これに対し、図３（Ａ）に示すように、本発明のフレネルレンズ１は、プリズム２ｃの出光方向が投射装置Ｅ側に傾く方向となるように形成されるため、プリズム２ｃの頂点Ｑは従来のフレネルレンズ１’（点線で記載）に比べて相対的に投射装置Ｅと反対方向（図で上方向）に移動する。従って、迷光Ｙとなる映像光Ｓ（Ｓ２）の割合は１３％と大幅に減少する。
【００３２】
以上のように、本発明のフレネルレンズ１は、従来のフレネルレンズに比べて迷光Ｙの生じる割合を大幅に低減することができるという特有な機能を備えることとなる。
【００３３】
更に詳細にフレネルレンズ１の機能を検討するため、入射角度θが其々３５°，３８°，４０°となる位置での迷光Ｙの発生率を表１に示した。ここで、プリズム頂角は３８°、屈折率は１．５５に固定した。また、出光方向を投射装置Ｅ側（下向き）に３°，６．５°，１０°傾けた場合について迷光Ｙの発生率を示し、また比較のため出光方向をフレネルレンズ面に垂直方向とした場合の迷光Ｙの発生率も示した。
【００３４】
【表１】
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表１に示すように、何れの入射角度θの位置においても、従来のフレネルレンズに比べて、本発明のフレネルレンズ１の迷光発生率は小さくなる。特に、本発明のフレネルレンズ１において、投射装置Ｅ側に３°，６．５°，１０°と大きく傾けて出射するにつれ迷光発生割合は小さくなる。
【００３５】
但し、出光方向を投射装置Ｅ側に傾けすぎると、後述する第３のフレネルレンズのように出光方向の傾きを戻す処理をしない限り、観察者へ提供する映像が暗くなってしまうため、フレネルレンズ面に垂直な方向に対しての出光方向の傾け角度は１３°以下とすることが望ましい。
【００３６】
Ｂ．第１のフレネルレンズの製造方法
次に、上述したフレネルレンズ１を製造する方法について説明する。
【００３７】
フレネルレンズ１は、例えば、紫外線硬化樹脂を用いた紫外線硬化樹脂法等で製造される。以下、紫外線硬化樹脂法でのフレネルレンズ１の製造方法について説明する。
【００３８】
先ず、アルミニウム、黄銅、銅などの金型用材料をバイト等によりフレネルレンズ１の入光面に対応する形状に彫り込んで形成した金型Ｃを準備する。次いで、この金型Ｃに紫外線硬化型樹脂を塗布する。紫外線硬化型樹脂の塗布は、ロールコート法、グラビア法、ディスペンサー法、ダイコート法等により行なえばよい。
【００３９】
次いで、塗布した紫外線硬化樹脂の上に、紫外線を透過させる実質的に透明な基板を積層し、加圧ローラ等で加圧して当該基板を紫外線硬化型樹脂に密着させる。そして、積層した基板の上から紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させる。
【００４０】
次いで、硬化した紫外線硬化樹脂を金型Ｃから離型し、所望の大きさに切断してフレネルレンズ１が完成する。
【００４１】
なお、フレネルレンズ１のプリズム２の先端角が小さすぎると、前述のようにバイト等により金型用材料を掘り込む際にバイト等が折れ易く切削が困難となり、また成形品の金型Ｃからの離型が困難となる。従って、フレネルレンズ１の量産を考慮した場合、プリズム２の先端角は３５〜４５°とすることが望ましい。
【００４２】
また、バイト等の先端角度を一定にすると金型Ｃの製造効率が良い。従って、フレネルレンズ１の製造効率を考慮した場合、全てのプリズム２におけるプリズム頂角は一定であることが望ましい。
【００４３】
また、フレネルレンズ１の製造は、上述した紫外線硬化樹脂法に限られることなく、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂等の光透過性の樹脂素材を用いて、▲１▼フレネルレンズ１に対応する形状に形成された金型に溶融状態の光透過性樹脂素材を充填して硬化させ、その後離型する方法（キャスティング法）、▲２▼同金型に加熱した光透過性樹脂素材を充填し加圧して成形した後に離型する方法（熱プレス法）等により製造することができる。
【００４４】
Ｃ．第１のフレネルレンズを用いた透過型スクリーン
図４は、以上に説明したフレネルレンズ１を用いた透過型スクリーンを示す斜視図である。
【００４５】
図４に示すように、透過型スクリーン１０はフレネルレンズ１の出光面側にレンチキュラーレンズ１１を配置して形成される。
【００４６】
レンチキュラーレンズ１１は、入光面に垂直方向に直線状に延びるかまぼこ型レンズ１２を設け、当該かまぼこ型レンズ１２の表面に光吸収層１３を形成し、更に内部に拡散剤１４を分散させて形成される。
【００４７】
この透過型スクリーン１０は、その入光面側の斜め下方に設けた投射装置Ｅから投射された映像光Ｓを投影して、観察者に提供する。このとき、前述のようにフレネルレンズ１は、迷光を生じさせないか又は生じさせたとしてもその量は小さいので、透過型スクリーン１０に映し出される映像は、全体に明るさが均一で、また２重像などの映像劣化を生じることもない。
【００４８】
なお、透過型スクリーン１０には、前述のレンチキュラーレンズ１１以外にも、公知のレンチキュラーレンズを用いることができ、この場合でも同様の効果が得られる。
【００４９】
２．第２のフレネルレンズ
第２のフレネルレンズ２１は、第１のフレネルレンズ１の出光面に光拡散要素を備えて形成したものである。なお、第１のフレネルレンズ１の特定事項と同一の特定事項については同一符号をもって示し、その説明は省略する。
【００５０】
Ａ．第２のフレネルレンズの構造
図５は、第２のフレネルレンズ２１の厚さ方向の断面図である。図５に示すように、第２のフレネルレンズ２１は、出光面にコーティング層２２を備えている。
【００５１】
コーティング層２２は、プリズム２を形成する材料より屈折率の小さい材料で形成される。具体的には、コーティング層２２を形成する材料として、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
【００５２】
このように屈折率の小さい材料で形成されたコーティング層２２を出光面に備えたフレネルレンズ２１に特有な機能について、図５及び図６を用いて説明する。図６は、出光面側にコーティング層２２を備えていないフレネルレンズ１の投射装置Ｅに近い領域に位置するプリズム２における映像光Ｓの挙動を示す図である。
【００５３】
図６に示すように、コーティング層２２を備えていないフレネルレンズ１では、先ず、映像光Ｓが全反射面４でフレネルレンズ面に対して垂直な方向より投射装置Ｅ側に傾いた方向に全反射される。次いで、出光面Ｒに達した映像光Ｓは、その一部（例えば４％程度）が出光面Ｒで入光面側に全反射される。次いで、全反射されて入光面側に出光した映像光Ｓは、後述のようにミラーＭを備えた投射系においては、ミラーＭで反射され再びフレネルレンズ１を通過して出光面Ｒから出光される。このように出光された光は、光路がかなり長くなるため像としては認識されないが、当該部分に正規に出光した映像光とかさなって、画像のコントラストを低下させる原因となる。
【００５４】
一方、図５に示すように、コーティング層２２を備えたフレネルレンズ２１では、全反射面４でフレネルレンズ面に対して垂直な方向より投射装置Ｅ側に傾いた方向に全反射された映像光Ｓは、コーティング層２２に達するが、コーティング層２２は屈折率材料で形成されているため、入光面側に反射される映像光Ｓは僅か（例えば２％程度）となる。従って、フレネルレンズ２１は、ミラーＭを備えた投射系等においても、画像コントラストを低下させない、又は、画像コントラストの低下を減少させるという特有な機能を備える。
【００５５】
なお、コーティング層２２に替えて図７に示すような光拡散要素としての粗面２３を用いても良い。図７に示すように、全反射面４でフレネルレンズ面に対して垂直な方向より投射装置Ｅ側に傾いた方向に全反射された映像光Ｓの一部は粗面２３で入光面側に反射されるが、このとき反射光は粗面２３で散乱される。従って、反射光がミラーＭで反射され再びフレネルレンズ２１’に到達した場合でも当該反射光の量を低減することができ、フレネルレンズ２１と同様に、画像コントラストを低下させない、又は、画像コントラストの低下を減少させるという特有な機能を備える。なお、更に、粗面２３を、プリズム２の屈折面３において迷光Ｙとなる映像光Ｓが通過する領域に設けても良い。当該領域に粗面２３を設けることにより、当該領域を通過する映像光Ｓを拡散させるので、迷光Ｙの影響を低減でき画像コントラストの低下を更に減少させることができる。
【００５６】
更に、コーティング層２２に替えて図８に示すような光拡散要素としてのレンチキュラーレンズ２４を用いても良い。図８に示すように、全反射面４でフレネルレンズ面に対して垂直な方向より投射装置Ｅ側に傾いた方向に全反射された映像光Ｓの一部はレンチキュラーレンズ２４で反射される際に拡散される。従って、反射光がミラーＭで反射され再びフレネルレンズ２１’’に到達した場合でも当該反射光の量を低減することができ、フレネルレンズ２１と同様に、画像コントラストを低下させない、又は、画像コントラストの低下を減少させるという特有な機能を備える。
【００５７】
更に、以上では第２のフレネルレンズ２１（２１’，２１’’）の出光面の全域にコーティング層２２、粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４を形成した場合を示したが、これに限られず、出光面の少なくともフレネルレンズ面に対して垂直な方向より投射装置Ｅ側に傾いた方向に全反射された映像光Ｓが通過する領域にコーティング層２２、粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４を形成すれば良い。このようにすれば、当該投射装置Ｅ側に傾いた方向に全反射された映像光Ｓが原因で生じる画像コントラストの低下を減少させることができる。
【００５８】
Ｂ．第２のフレネルレンズの製造方法
フレネルレンズ２１は、第１のフレネルレンズ１に示した製造方法に引き続いて、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の屈折率の小さい材料をフローコートやディピングコート等により出光面に塗布して製造することができる。また、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の屈折率の異なる無機材料を多層蒸着してコーティング層２１を形成しても良い。
【００５９】
また、コーティング層２２に替えて粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４を用いたフレネルレンズ２１’，２１’’は、紫外線硬化樹脂法においては、片面に粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４を形成した基板を用いて製造することができ、キャスティング法、熱プレス法においては、粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４の形状に掘り込んだ金型を用いて製造することができる。
【００６０】
Ｃ．第２のフレネルレンズを用いた透過型スクリーン
以上に説明したフレネルレンズ２１は、その出光面側に配置したレンチキュラーレンズ１１と共に透過型スクリーン３１として用いられる。
【００６１】
図９は、透過型スクリーン３１を用いた投射系を説明する図である。
【００６２】
図９に示すように、透過型スクリーン３１は、その入光面側の下方に設けた投射装置Ｅから投射され、次いでミラーＭによって反射された映像光Ｓを投影して、観察者に提供する。このとき、フレネルレンズ２１は迷光を生じさせないか又は生じさせたとしてもその量は小さいので、透過型スクリーンに投影される映像は、全体に明るさが均一で、また２重像などの映像劣化を生じることもない点は、第１のフレネルレンズ１を用いた透過型スクリーンと同様である。
【００６３】
更に、第２のフレネルレンズ２１を用いた透過型スクリーン３１は、出光面にコーティング層２２を設けたので、当該コーティング層２２での反射を減少させ、ひいては前述したように、コントラストの高い映像を提供することができる。
【００６４】
なお、コーティング層２２に替えて粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４を用いた場合も、当該粗面２３又はレンチキュラーレンズ２４で反射光を散乱又は拡散するので、コントラストの高い映像を提供することができる。
【００６５】
３．第３のフレネルレンズ
第３のフレネルレンズ４１は、第１のフレネルレンズ１の出光面に複数の第２のプリズムを備えて形成したものである。なお、第１のフレネルレンズ１の特定事項と同一の特定事項については同一符号をもって示し、その説明は省略する。
【００６６】
Ａ．第３のフレネルレンズの構造
図１０は、第３のフレネルレンズ４１の厚さ方向の断面図である。図１０に示すように、第３のフレネルレンズ４１は、出光面に第２のプリズム４２を備えている。
【００６７】
第２のプリズム４２は、垂直方向に直線状に延びる断面三角形状に形成され、全反射面４で投射装置Ｅ側に傾く方向に全反射された光を屈折してフレネルレンズ面に垂直な光とするレンズ面４３と、レンズ面４３同士を接続する非レンズ面４４とを備えて形成される。
【００６８】
このように第２のプリズム４２を出光面に備えたフレネルレンズ４１は、第１のフレネルレンズ１が有する機能に加えて、プリズム２から投射装置Ｅ側に傾く方向に出光された映像光Ｓを、第２のプリズム４２でフレネルレンズ面に対して垂直な光に調整して出光する機能を備える。
【００６９】
なお、図１１に示すように、第２のプリズム４２を別体のシートの表面に設けても良い。すなわち、プリズムシート４５の出光面に上記と同様の構造の第２プリズム４２を形成し、フレネルレンズ１とプリズムシート４５とでフレネルレンズ４６を構成する。このフレネルレンズ４６も、プリズム２から投射装置Ｅ側に傾く方向に出光された映像光Ｓを、第２のプリズム４２でフレネルレンズ面に対して垂直な光に調整して出光する機能を備える。
【００７０】
また、プリズムシート４５の入光面に第２のプリズム４２を設けても良いが、損失光をなくすためには前述のようにプリズムシート４５の出光面に第２のプリズム４２を設けることが望ましい。
【００７１】
Ｂ．第３のフレネルレンズの製造方法
フレネルレンズ４１，４６は、第１のフレネルレンズ１に示した製造方法と同様の方法により製造することができる。例えば、紫外線硬化樹脂法の場合は、先ずフレネルレンズ４１の入光面側を成形し、引き続いて出光面側を成形すれば良い。
【００７２】
Ｃ．第３のフレネルレンズを用いた透過型スクリーン
フレネルレンズ４１，４６は、上記の実施形態と同様に、出光面側に配置したレンチキュラーレンズと共に透過型スクリーンとして用いられる。
【００７３】
このように形成した透過型スクリーンは、上記の実施形態における効果に加えて、上述したようにフレネルレンズ面に対して垂直な光で出光するので、観察者に明るい映像光を提供することができる。
【００７４】
４．変形例
以上の実施形態では、全てのプリズム４について、入射角度θが小さくなるにつれ徐々に出光方向を投射装置Ｅ側に傾けるようにしたが、これに限られることなく、一部（特に入射角度θが小さくなる領域）のプリズム４についてのみ出光方向を投射装置Ｅに傾けるようにしても良い。
【００７５】
また、必ずしも、出射方向を徐々に変化させる必要がなく、一定領域において出光方向を一定に傾けるようにしても良い。更に、全てのプリズム４について出光方向を一定に傾けるようにしても良い。
【００７６】
【実施例】
１．実施例１
以下に示すフレネルレンズとレンチキュラーレンズを用いてスクリーンサイズが５０インチ（４：３）の透過型スクリーンを形成し、スクリーンの水平方向の中央で且つスクリーンの下端より３１２ｍｍ下がった点からスクリーンに垂直な方向に４００ｍｍ移動した地点に投射装置（プロジェクタ）を配置して透過型スクリーンに向かって映像光を投射した。
【００７７】
▲１▼フレネルレンズ
入光面に屈折面と全反射面を有して円弧状に延びるプリズムを、スクリーンの水平方向の中央で且つスクリーンの下端より３１２ｍｍ下がった点を中心とする同心円状に０．１１ｍｍのピッチで配列して形成した。したがて、円弧状のプリズムの半径は３１２〜１１８８ｍｍとなる。また、プリズム頂角は３８°、材料の屈折率は１．５５とした。なお、スクリーンの入射角度は、入射角度が最小となる半径３１２ｍｍのプリズムで３８°、入射角度が最大となる半径１１８８ｍｍのプリズムで７１．４°となった。
【００７８】
そして、プリズムの出光方向は、半径３１２ｍｍのプリズムで下側（投射装置側）に１０°傾くようにして、そこから徐々に傾け角度を小さくして、半径７００ｍｍのプリズムではフレネルレンズ面に垂直（垂直傾け角度を０°）とした。半径７００〜１１８８ｍｍのプリズムはフレネルレンズ面に垂直（垂直傾け角度を０°）とした。なお、図１２には、プリズム半径に対する傾け角度（フレネルレンズ面に垂直方向に対する出光方向の角度）の関係を示した。
【００７９】
▲２▼レンチキュラーレンズ
入光面に垂直方向に直線状に延びるかまぼこ型レンズを０．１４ｍｍのピッチで形成した。レンチキュラーレンズの厚さは１ｍｍとして、レンチキュラーレンズの水平拡散半値角が３０°、垂直拡散半値角が１２°となるように、内部に拡散剤を分散させた。
【００８０】
また、かまぼこ型レンズの表面に厚さ２０μｍの光吸収層を設けた。光吸収層の吸収率は４０％とした。
【００８１】
以上のように、形成した透過型スクリーンに投射装置から映像光を投射して、透過型スクリーンに映し出された映像を観察したところ、迷光による２重像等の映像の劣化がなく良好な映像を観察することができた。
【００８２】
２．実施例２
以下に示すフレネルレンズとレンチキュラーレンズを用いてスクリーンサイズが５０インチ（４：３）の透過型スクリーンを形成した。また、スクリーンの水平方向の中央で且つスクリーンの下端より３１２ｍｍ下がった点からスクリーンに垂直な方向に１００ｍｍ移動した地点に投射装置（プロジェクタ）をスクリーンと逆方向を向くように配置し、更に、スクリーンの水平方向の中央で且つスクリーンの下端より２００ｍｍ下がった点からスクリーンに垂直な方向に２５０ｍｍ移動した地点にミラーを配置した。そして、投射装置からミラーで折り返してスクリーンに対して映像光を投射した。
【００８３】
▲１▼フレネルレンズ
プリズムの構成は実施例１と同様とし、実施例１のフレネルレンズの出光面にコーティング層を形成してフレネルレンズを形成した。出光面（コーティング層）の反射率は１％とした。
【００８４】
コーティング層は、ポリカーボネート製の基板（屈折率１．５８）を用いて紫外線硬化樹脂法により形成したフレネルレンズ本体の当該基板上に、ＴｉＯ２（屈折率２．４）を２５０ｎｍ、更にその上にＳｉＯ２（屈折率１．４６）を１２０ｎｍの厚さで積層して形成した。
【００８５】
▲２▼レンチキュラーレンズ
レンチキュラーレンズは実施例１と同じものを用いた。
【００８６】
以上のように、形成した透過型スクリーンに投射装置から映像光を投射して、透過型スクリーンに映し出された映像を観察したところ、迷光による２重像等の映像の劣化がなく、更にコントラストの低下もない良好な映像を観察することができた。
【００８７】
３．実施例３
以下に示すフレネルレンズとレンチキュラーレンズを用いてスクリーンサイズが５０インチ（４：３）の透過型スクリーンを形成した。また、スクリーンの水平方向の中央で且つスクリーンの下端より３１２ｍｍ下がった点からスクリーンに垂直な方向に１００ｍｍ移動した地点に投射装置（プロジェクタ）をスクリーンと逆方向を向くように配置し、更に、スクリーンの水平方向の中央で且つスクリーンの下端より２００ｍｍ下がった点からスクリーンに垂直な方向に２５０ｍｍ移動した地点にミラーを配置した。そして、投射装置からミラーで折り返してスクリーンに対して映像光を投射した。
【００８８】
▲１▼フレネルレンズ
プリズムの構成は実施例１と同様とし、実施例１のフレネルレンズの出光面に水平レンチキュラーレンズを形成してフレネルレンズを形成した。
【００８９】
レンチキュラーレンズは、半径０．１ｍｍの円弧状の断面形状に形成し、レンズピッチは０．０８ｍｍとした。
【００９０】
▲２▼レンチキュラーレンズ
レンチキュラーレンズは実施例１と同じものを用いた。
【００９１】
以上のように、形成した透過型スクリーンに投射装置から映像光を投射して、透過型スクリーンに映し出された映像を観察したところ、迷光による２重像等の映像の劣化がなく、更にコントラストの低下もない良好な映像を観察することができた。
【００９２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、プリズムの出光方向がフレネルレンズ面に垂直な方向より光源側に傾く方向となるようにフレネルレンズを形成するため、迷光の発生を防止又は低減することができ、従って、迷光による２重像の発生を防止することができる。
【００９３】
また、当該フレネルレンズの出光面側に低屈折率材料からなるコーティング層又は光拡散要素を備えてフレネルレンズを形成するため、出光面での反射光が原因で生じるコントラストの低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のフレネルレンズの全体構成を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１における領域Ａのｘ−ｘ線断面図であり、（Ｂ）図１における領域Ｂのｘ−ｘ線断面図であり、（Ｃ）は図１における領域Ｃのｘ−ｘ線断面図である。
【図３】（Ａ）は本発明のフレネルレンズ１の入射角度が小さい領域Ｃに位置するプリズム２ｃにおける映像光Ｓの挙動を示す図であり、（Ｂ）は従来のフレネルレンズ１’の同領域Ｃに位置するプリズム２ｃ’における映像光Ｓの挙動を示す図である。
【図４】本発明のフレネルレンズ１を用いた透過型スクリーンを示す斜視図である。
【図５】本発明の第２のフレネルレンズ２１の厚さ方向の断面図である。
【図６】本発明の第２のフレネルレンズの機能を説明するための図である。
【図７】本発明の第２のフレネルレンズの別の形態を示す図である。
【図８】本発明の第２のフレネルレンズの別の形態を示す図である。
【図９】本発明のフレネルレンズ２を用いた透過型スクリーンの投射系を示す図である。
【図１０】本発明の第３のフレネルレンズ４１の厚さ方向の断面図である。
【図１１】本発明の第３のフレネルレンズ４６の厚さ方向の断面図である。
【図１２】実施例１のフレネルレンズにおけるプリズム半径に対する傾け角度の関係を示す図である。
【図１３】透過型スクリーンに対して斜め方向から映像光を投射する投射系を説明する図である。
【図１４】従来のフレネルレンズの厚さ方向の断面図である。
【図１５】従来のフレネルレンズにおける迷光の光路を説明する図である。
【符号の説明】
１  フレネルレンズ
２  プリズム
３  屈折面
４  全反射面
Ｅ  投射装置
Ｓ  映像光（投射光）
θ  入射角度
γ  傾け角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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