(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のロール成形型により少なくとも片方の面に第１の形状パターンが成形され、第２のロール成形型により第２の形状パターンが成形されたシートの製造方法であって、
第１および第２の形状パターンの相対位置変化の振幅が最小となる位相で、
第１および第２のロール成形型の回転角速度を同一とすることによって、
各々のロールの回転により生じる周期的な位置変化の位相を同期させる
ことを特徴とするパターン成形シートの製造方法。
【請求項２】
第１および第２のロール成形型の直径をそれぞれφ１およびφ２とし、第１および第２のロール成形型の回転周速度をそれぞれＳ１およびＳ２としたときに、
φ１＜φ２かつＳ１＜Ｓ２であることを特徴とする請求項１に記載のパターン成形シートの製造方法。
【請求項３】
前記パターン成形シートがレンチキュラーレンズシートである請求項１または２に記載のレンチキュラーレンズシートの製造方法。
【請求項４】
樹脂供給手段、樹脂溶融押出手段、ダイ、少なくとも１対の成形ロール成形型を構成する第１および第２の成形ロール成形型並びにシート搬送手段を備えるパターン成形シートの製造装置において、前記パターン成形シートの両面に賦形された成形パターンの相対的位置ずれ検出手段を備え、前記第１および／または第２の成形ロール成形型が、前記相対的位置ずれ検出手段により検出された相対的な位置ずれ情報から該相対的な位置ずれ量の変化の振幅が最小になる位相で、第１および第２の成形ロール成形型の回転角速度を同一とする回転角速度調節手段を備えることで、第１および第２のロール成形型の回転位相を同期させることを特徴とするパターン成形シートの製造装置。
【請求項５】
前記パターン成形シートがレンチキュラーレンズシートである請求項４に記載のレンチキュラーレンズシートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のパターンが成形されたシートの製造方法および装置に関し、特に背面投写型テレビジョン等に用いられる光学シートの製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般に、透過型スクリーンが背面投写型テレビジョンに用いられている。図３の断面模式図に、この透過型スクリーンの一構成例が示されている。図３において、１はフレネルレンズシートであり、２はレンチキュラーレンズシートである。通常、透過型スクリーンは、これらフレネルレンズシート１、レンチキュラーレンズシート２が密着した状態で構成されている。なお、以下においては、入射側、出射側、入射面、出射面とは、透過型スクリーンにおいて映像表示のために照射される図４に示した光の入射側、出射側、入射面、出射面を示している。【０００３】
図４の断面図に、レンチキュラーレンズシート２の一構成例が示されている。図４に示すように、レンチキュラーレンズシート２の光入斜面側には、一般に、断面略かまぼこ型の複数の入射側レンズ２１がそれぞれ配列されている。これら複数の入射側レンズ２１は、レンズ谷部２２間の距離が等間隔となるように形成されている。フレネルレンズシート１を透過して出射された平行光または収束光は、レンチキュラーレンズシート２により水平方向に大きく拡散される。これによって、水平方向の広い視野範囲で映像を観察することが可能となる。【０００４】
図４に示すように、レンチキュラーレンズシート２の光出射側には、複数の出射側レンズ２３が配列されている。これら複数の出射側レンズ２３の間に、黒インクなどの光吸収材よりなる光吸収層３が設けられている。この光吸収層３は、光入射面側に設けられた各入射側レンズ２１の集光部以外の部位（非集光部４）に設けられている。このように、光出射側に光吸収層３を設けることによって、明室でのコントラスト向上が図られている。さらに、図４においては、外光コントラストを向上させるために、光吸収層３の境界部分３１が非集光部４の斜面４１上に設けられている。【０００５】
また、複数の映像光源を持つ投射型映像装置のレンチキュラーレンズシート２においては、色むらを補正するなどのために、光入射面のレンズの集光部にも別のレンズが設けられている場合がある。なお、以下においては、光入射面をＨＬ面、光吸収層３をブラックストライプあるいはＢＳと称することがある【０００６】
このようなレンチキュラーレンズシート２においては、光入射面側に設けられた各々の入射側レンズ２１の位置と光吸収層３、あるいは光入射面の入射側レンズ２１の位置と出射側レンズ２３との相対位置が重要である。具体的には、光入射面側の入射側レンズ２１の集光位置に光吸収層３が存在すると、透過光の一部が遮られ、透過効率が低下したり、意図した出射パターンを得ることができなかったりする（特許文献１を参照）。【０００７】
また、光入射面側の入射側レンズ２１と出射側レンズ２３とが意図した配置関係にないと、意図した出射パターンを得ることができなかったり、色むらを十分に低減することができなかったりする等の問題が生じる。従って、光入射面の入射側レンズ２１、出射側レンズ２３、光吸収層３の位置を精密に調整する必要がある。【０００８】
特に、近年、レンチキュラーレンズシート２は、高精細化を求められており、そのピッチをより小さくする必要がある。例えばそのピッチは従来０．７〜１．０ｍｍ程度であり、前記レンズ、光吸収層の相対位置のずれ（以下、光軸ずれと表現することがある）は±１０μｍ以内の精度でよかったが、近年では０．５ｍｍ以下のピッチが用いられ、その場合の光軸ずれは、±５μｍを下回る精度が求められている。【０００９】
従来、ロール成形型を用いた熱可塑性樹脂を用いた押出し成形法や、紫外線硬化樹脂を用いたいわゆる２Ｐ成形法などでは、ロールを軸支するベアリングなどの性能上、軸と平行方向に±２〜３μｍの周期的な位置ずれが生じていた。上記レンチキュラーレンズを従来の製造装置で製造した場合、シートの片面と反対の面を成形するロールに前述の周期的な位置ずれが生じ、表裏の位置ずれである光軸ずれとしてはおよそ±５μｍ程度の精度であった。【００１０】
【特許文献１】特開平５-１５０３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、従来のレンチキュラーレンズシートの製造方法では、光入射面の入射側レンズと出射側レンズの光軸合せ性能をより精密化することに限界があった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光学シートを効率よく製造することができる光学シートの製造装置及びその製造方法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】
【００１２】
請求項１の発明は、第１のロール成形型により少なくとも片方の面に第１の形状パターンが成形され、第２のロール成形型により第２の形状パターンが成形されたシートの製造方法であって、
第１および第２の形状パターンの相対位置変化の振幅が最小となる位相で、
第１および第２のロール成形型の回転角速度を同一とすることによって、
各々のロールの回転により生じる周期的な位置変化の位相を同期させることを特徴とするパターン成形シートの製造方法である。
【００１３】
また、請求項２の発明は、第１および第２のロール成形型の直径をそれぞれφ１およびφ２とし、第１および第２のロール成形型の回転周速度をそれぞれＳ１およびＳ２としたときに、
φ１＜φ２かつＳ１＜Ｓ２であることを特徴とする請求項１に記載のパターン成形シートの製造方法である。【００１４】
さらに、請求項３の発明は、パターン成形シートがレンチキュラーレンズシートである請求項１または２に記載のレンチキュラーレンズシートの製造方法である。【００１５】
一方、請求項４の発明は、樹脂供給手段、樹脂溶融押出手段、ダイ、少なくとも１対の成形ロール成形型を構成する第１および第２の成形ロール成形型並びにシート搬送手段を備えるパターン成形シートの製造装置において、前記パターン成形シートの両面に賦形された成形パターンの相対的位置ずれ検出手段を備え、前記第１および／または第２の成形ロール成形型が、前記相対的位置ずれ検出手段により検出された相対的な位置ずれ情報から該相対的な位置ずれ量の変化の振幅が最小になる位相で、第１および第２の成形ロール成形型の回転角速度を同一とする回転角速度調節手段を備えることで、第１および第２のロール成形型の回転位相を同期させることを特徴とするパターン成形シートの製造装置である。
【００１６】
さらに、請求項５の発明は、パターン成形シートがレンチキュラーレンズシートである請求項４に記載のレンチキュラーレンズシートの製造装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２つ以上のパターンが互いに位置を合わして成形されたシートを効率よく製造することができるシート、特にレンチキュラーレンズシートの製造方法およびレンチキュラーレンズシートの製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に好ましく用いられる光学シート光軸測定装置の一構成例を示す模式図である。
【図２】本発明に関係する光学シートの製造装置の例を示す概略図である。
【図３】透過型スクリーンの一構成例を示す概略断面図である。
【図４】レンチキュラーレンズシートの一構成例を示す概略断面図である。
【図５】従来の製造装置による光軸ずれと本発明による効果を説明する図である。
【図６】従来の別の製造装置による光軸ずれと別の発明による効果を説明する図である。
【図７】実施例の製造装置で製造した光学シートの光軸測定結果の例である。
【図８】比較例の製造装置で製造した光学シートの光軸測定結果の例である。
【符号の説明】
【００１９】
１  フレネルレンズシート、２  レンチキュラーレンズシート、２１  入射側レンズ、
２２  レンズ谷部、２３  出射側レンズ、３  光吸収層、３１  境界部分、４  非集光部
１０  製造装置、１１１，１１２  照明装置、１２，１３  撮影装置、
１２１，１３１  カメラ、１２２，１３２  撮影レンズ、１４  画像評価装置、
１５  カメラモニタ、１６  回転角速度制御装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係るパターンシートの製造方法および製造装置は、例えば背面投射型テレビジョン等に用いられる光学シートを製造するために用いることが可能であり、特に、レンチキュラーレンズシートの製造に好適に適用可能なものである。本実施形態においては、図４を適宜参照し、光学シートとして上記レンチキュラーレンズシート２を用いて説明するが、これに限られるものではない。
以下、従来の製造装置における光軸ずれの発生の様子と本発明の効果について図を参照して説明する。【００２１】
図２に示すような光学シートの押出し製造装置で、同一ロール径、同一回転角速度のロール成形型Ｒ１およびＲ２（以下単にＲ１またはＲ２と称することがある）で製造したレンチキュラーレンズシートの光軸ずれの様子をそれぞれ図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。ここでロール成形型Ｒ１およびＲ２の意味は、成形装置に備わった第１のロール成形型と、これとは別の第２のロール成形型を意味し、必ずしも成形シートの流れ方向でシートに最初に接するロール成形型と２番目に接するロール成形型を意味するものではない。
さてロール成形型は一般にベアリング部材によって軸支されている。このベアリング部材の寸法精度などに起因し、ロール成形型は回転に伴って回転軸と平行方向に周期的な位置ずれを生じる。精度等級が優れた５〜４級ベアリング部材であっても精度規格は５〜４μｍであり、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すような周期的な位置ずれが数μｍ発生する。前記周期的なずれの周期は、ロール成形型が一回転する間に成形される成形シートの長さに等しくなる。
ここでそれぞれの振幅が最大になる位置でＲ１およびＲ２が回転した場合の様子が、図６（ｃ）に示すケース１である。光軸ずれは最大振幅（Ａ＋Ｂ）となる。一方、Ｒ１の振幅が最大になる位置でＲ２の振幅が最小になる位置で回転した場合の様子が、図６（ｄ）に示すケース２である。【００２２】
本発明はこれに着目し、Ｒ１およびＲ２各々のロール成形型の位置ずれ振幅が打ち消しあうように、Ｒ１とＲ２との回転位相を光軸ずれが最小となる位相とし、該位相に固定するように回転角速度を略同一にするものである。
ついで、図２に示すような光学シートの押出し製造装置で、同一ロール径のロール成形型Ｒ１およびＲ２を用い、Ｒ１とＲ２との回転角速度に若干の差を与え、周速度に差をつけて製造したレンチキュラーレンズシートの光軸ずれの様子をそれぞれ図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。【００２３】
ここでＲ１とＲ２の周速度に若干の差をつける理由であるが、図２に示すようなロール成形装置では、シートに張力を掛ける目的、あるいはロールと樹脂が接する箇所に樹脂溜まり（以下、バンクと称することがある）を設けて各ロール成形型への転写性、密着性、離形性を調整する目的などでＲ１とＲ２の周速度に差をつけることが通常行われている（以下、Ｒ１とＲ２の周速度の違いをパーセント表示したものをドロー比と称することがある）。
しかし、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、同一のロール径を有するＲ１およびＲ２の組み合わせにおいて、Ｒ１とＲ２との周速度がわずかに違うと、図５（ｃ）に示すような比較的短い第１の周期と、比較的長い第２の周期とが複合した「うなり」現象を発生した光軸ずれを生じる。【００２４】
すなわち、Ｒ１が図５（ａ）に示すような振幅Ａ、周期Ｔａの位置ずれを生じ、Ｒ２が図５（ｂ）に示すような振幅Ｂ、周期Ｔｂの位置ずれを生じたとき、Ｒ１とＲ２の相対位置ずれ、つまり光軸ずれは図５（ｃ）に示すように最大振幅（Ａ＋Ｂ）、最小振幅｜Ａ−Ｂ｜で周期的に変化する。【００２５】
請求項２の発明はこの点に着目したもので、Ｒ１とＲ２の周速度にわずかな差を設定して成形する場合、ほぼドロー比に相当するだけ互いのロール直径の大きさを変えることで、各ロールの回転角速度を略同一とし、光軸ずれを図６（ｄ）に示すような最小振幅とするものである。
なお、Ｒ１とＲ２の回転角速度は厳密に同一でなくてもその効果を発揮できる。回転角速度差がわずかであればうなり周期は非常に大きくなるので、比較的光軸ずれが大きくなった時点でロールの位相を再調整することができる。本発明では、Ｒ１とＲ２のいずれの周速度が大きいかには限定されない。例えば、押出し成形ではＲ１とＲ２のドロー比は１％〜１０％程度である。【００２６】
本発明におけるパターン成形シートの製造装置は、パターン成形シートの成形パターンの相対的位置ずれを経時的あるいは成形流れ方向に連続して測定する装置を備え、Ｒ１および／またはＲ２が、得られた相対的な位置ずれ情報から、相対的な位置ずれ量の変化の振幅が最小になるようＲ１およびＲ２の回転位相を設定する回転角速度調節手段を備えている。さらに相対的な位置ずれ情報をＲ１またはＲ２の軸方向位置調整手段にフィードバックし、自動制御することがより好ましい。【００２７】
図１の模式図に、本発明の一例として、パターン成形シートがレンチキュラーレンズシートであるレンチキュラーレンズシートの光軸ずれ測定装置の一構成例が示されている。図１において、符号１０によって、本発明に係るレンチキュラーレンズシートの製造装置（以下、これを製造装置１０と略す）が全体的に示されている。【００２８】
図１に示すように、製造装置１０は、照明装置１１１，１１２、撮影装置１２，１３、画像評価装置１４、カメラモニタ１５から構成されている。
照明装置１１１，１１２は、レンチキュラーレンズシート２に照明光を照射する装置である。この照明装置１１１，１１２としては、外光の影響を受けにくいという点で同軸落射照明が好ましい。【００２９】
撮影装置１２，１３は、照明装置１１１，１１２によって照らされたレンチキュラーレンズシート２を撮影する装置である。撮影装置１２，１３はそれぞれ、カメラ１２１，１３１、撮影レンズ１２２，１３２を有している。また、図１においては、撮影装置１２がレンチキュラーレンズシート２の上方に、撮影装置１３がレンチキュラーレンズシート２の下方に配置され、これら撮影装置１２，１３は、光入射側および出射側の双方からレンチキュラーレンズシート２を撮影する。撮影装置１２，１３のカメラ１２１，１３１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラであることが好ましい。カメラ１２１，１３１にＣＣＤカメラを用いることにより、画像評価装置１４における解析処理が容易になり、特に効果を発揮することができる。撮影装置１２，１３の撮影レンズ１２２，１３２は、片側に同軸落射型レンズを用い、反対側はストレート型レンズを用いるのが好ましい。これによって、反射光、透過光による境界部や頂点のコントラストを良好にすることができる。さらに、撮影レンズ１２２，１３２は、解像度、焦点深度の点でテレセントリックレンズであることが好ましい。また、撮影装置１２，１３は、これら撮影レンズ１２２，１３２の中心軸が一致した状態で配置されている。【００３０】
画像評価装置１４は、撮影装置１２，１３によって撮影された画像を解析処理してレンズ２１，２３の相対位置を測定する装置である。
カメラモニタ１５は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等であり、撮影装置１２，１３によって撮影された画像、画像評価装置１４による評価結果等を表示する表示手段である。【００３１】
また、この製造装置１０は、図１に示すように、ロールの回転角速度制御装置１６に接続されている。このロールの回転角速度制御装置１６は、押出し成形等によってレンチキュラーレンズシート２を形成するときに使用されるロールの回転角速度を制御することで回転位相を制御することができる。【００３２】
次に、製造装置１０の動作処理について説明する。
照明装置１１１，１１２は、レンチキュラーレンズシート２に、光出射側（ＢＳ面側）から照明光を照射する。この状態で、中心軸を一致させた撮影装置１２，１３のカメラ１２１，１３１それぞれによって、レンチキュラーレンズシート２の表面及び裏面のレンズ２１，２３が撮影される。ここで、製造装置１０によって製造される際に上方に配置された面、すなわち撮影装置１２側の面のことをレンチキュラーレンズシート２の表面と呼んでいる。さらに、製造装置１０によって製造される際に下方に配置された面、すなわち撮影装置１３側の面のことをレンチキュラーレンズシート２の裏面と呼んでいる。【００３３】
撮影装置１２，１３の単位撮影時間は、０．１秒から０．０００１秒の範囲が好ましい。撮影装置１２，１３の単位撮影時間が０．１秒以上であると、被写体（レンチキュラーレンズシート２）や撮影装置１２，１３が周囲の振動を受けるなどして映像にブレを生じ、境界のコントラストが低下し、測定誤差が大きくなる場合がある。さらに、撮影装置１２，１３の単位撮影時間が０．０００１秒以下であると、撮影感度が不足し、やはり境界のコントラストが低下し、測定誤差が大きくなる場合がある。また、その単位撮影時間のより好ましい範囲は、０．０１秒から０．０００２秒、特に好ましい範囲は、０．０２秒から０．０００５秒である。【００３４】
また、撮影装置１２，１３は、これらレンズ長さ方向（レンチキュラーレンズシート２の長手方向）に、レンチキュラーレンズシート２に対して相対的に移動しながら撮影を行う。この輝度変化を判定するレンズ長さ方向の範囲は、レンズピッチの０．５倍から１０倍の範囲が好ましい。この範囲が０．５倍以下であると、レンズ幅や位置の成形精度に起因するばらつきを平均化することができず、誤差が大きくなることがある。さらに、その範囲がピッチの１０倍以上である場合には、撮影視野が広くなること、つまり撮影倍率が小さいことを意味し、測定精度が不足する場合がある。【００３５】
画像評価装置１４は、撮影した画像を解析処理することによって、出射側レンズ２３の位置を測定する。より具体的には、画像評価装置１４は、撮影装置１２のカメラ１２１によって撮影されたＢＳ面の画像のうち、光吸収層３の境界部分３１の輝度値を解析する。これによって、画像評価装置１４は、光吸収層３の境界部分３１を検知し、出射側レンズ２３の位置を測定している。【００３６】
このようにして得られたＢＳ側の出射側レンズ２３、光吸収層３の位置と、ＨＬ側の入射側レンズ２１の位置とを比較することによって、光入射面の入射側レンズ２１と出射側レンズ２３との相対位置の測定が可能となる。ロール位置制御装置１６は、この測定結果に基づいて賦形ロールの位置制御を行い、レンズ２１，２３の位置を調整するために用いることができる。【００３７】
なお、レンズ２１，２３の位置の測定法は、上記方法に限らず、表面構造、あるいは内部構造に対応して検知される反射輝度、透過輝度の変化を、表面構造、あるいは内部構造の位置として捉える方法であればよい。またなお、撮影装置１２，１３のカメラを複数使用してもよいし、照明手段をレンチキュラーレンズシート２の上下に設け、これら照明手段を切り替えることによって、１台のカメラに実質複数台の撮影機能を持たせてもよい。
さらになお、撮影装置１２，１３は、レンズ２１，２３のそれぞれを撮影すればよく、撮影するレンズ２１，２３との対応関係は特に限定されない。【００３８】
上述のような光学シートの光軸ずれ測定装置を用いると、以下に述べるようにロール１とロール２の回転位相合せを効率的に実施できる。
まずロール１とロール２の回転角速度に数％の差をつけ、図５（ｃ）の光軸ずれ状態を再現する。この光軸ずれの様子を上記光学シートの光軸ずれ測定装置を用いて長周期の２〜３周期分を観測する。この光軸測定結果から、光軸ずれが最小となる位置、タイミングを見出し、そのロール回転位相においてロール１とロール２の回転角速度を略同一とすることで、図６（ｄ）のような振幅が最も小さい光軸ずれ状態を実現できる。【００３９】
なお上記説明では、第１の光学パターンを透明シートの片面に転写し、別の光学パターンを反対の面に転写する装置について説明したが、本発明はこれに限られたものでない。例えば第１のパターンが形成された不透明なシート表面に、第１のパターンに位相合せをして第２のパターンを成形したシートの製造方法および製造装置も含まれる。さらに透明なシートの内部にパターンが形成されたシートの製造方法および製造装置も含まれる。３つ以上のパターンを成形したシートの製造方法および製造装置も含まれる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例について、比較例とともに具体的に説明する。
＜実施例＞
アクリル・スチレン共重合体樹脂を使用し、押出成形法によって０．５ｍｍピッチのレンチキュラーレンズシート２を２４時間連続で製造した。主な製造条件を表１に示す。【００４１】
【表１】
0004694560.tif 000002
【００４２】
この製造の際、押出成形装置の後方にて光入射面と光出射面を図１のような構成の撮影装置で検出し、画像評価装置１４で光入射面の入射側レンズ２１の位置と出射側レンズ２３との相対位置情報を得、該情報を回転角速度制御装置に入力してロール成形型の回転位相を制御した。同時に前記相対位置情報を出力し、光軸ずれを評価した。
その結果、光軸ずれは全ての時間で±３μｍの範囲であった。図７にその様子の一部を示す。【００４３】
＜比較例＞
Ｒ１、Ｒ２のロール径を同一とした点および回転数を変えることでドロー比を調整し、回転位相制御を行わなかった点以外は実施例と同様にしてレンチキュラーレンズシートを２４時間連続で製造した。主な製造条件を表２に示す。【００４４】
【表２】
0004694560.tif 000003
【００４５】
その結果、数分ごとに光軸ずれが大きくなり、光軸ずれは最大±７μｍの範囲となった。図８にその様子の一部を示す。その結果、光軸ずれが±５μｍ以内の適合品は約７０％であった。また光軸の適合品と不適合品の分別が非常に煩雑で作業性が非常に劣るものだった。
【図２】
0004694560.tif 000004
【図３】
0004694560.tif 000005
【図４】
0004694560.tif 000006
【図５】
0004694560.tif 000007
【図６】
0004694560.tif 000008
【図７】
0004694560.tif 000009
【図８】
0004694560.tif 000010
【図１】
0004694560.tif 000011