(57)【要約】フレネルレンズシートは入光面１ａと出光面１ｂとを有し、屈折面３と全反射面４を有する複数のプリズム２が入光面１ａに設けられている。入光面１ａ側の斜め屈折面側にある光源Ｍから投射される光は屈折面３で屈折したのちに全反射面４で全反射してシート面１ｃに対し略垂直光に調整される。すべてのプリズム２における屈折面３と全反射面４とのなす角αは実質的に同一となっている。また光源Ｍから最も離れた位置にあるプリズムＰ２における屈折面３とシート面１ｃとのなす角δは略直角となっている。
2004029677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、
入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、
各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、
光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項２】
少なくとも光源から最も離れた位置にあるプリズムにおいて、全反射面で反射する光はシート面に垂直な方向より光源側に傾く方向に反射するように、全反射面とシート面とのなす角が設定されることを特徴とする請求項１に記載のフレネルレンズシート。
【請求項３】
入光面の表面に低屈折率の材料からなる低屈折率層が形成されてい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。
【請求項４】
光を拡散する光拡散要素、又は光を吸収する光吸収要素の内の少なくとも何れか一方を更に備えた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。
【請求項５】
光拡散要素は拡散半値角が１０°以下となるように分散させた拡散材からなることを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズシート。
【請求項６】
光拡散要素は拡散半値角が１０°以下となるように出光面に形成された水平レンチキュラーレンズからなることを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズシート。
【請求項７】
光吸収要素は光吸収率が５０％以下となるように添加された着色成分からなることを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズシート。
【請求項８】
光吸収要素はシート面に対して垂直に配置された光吸収層からなることを特徴とする請求項４に記載のフレネルレンズシート。
【請求項９】
入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートからなり、
このフレネルレンズシート中に光を拡散する光拡散要素を一体に設けたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１０】
入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートと、
フレネルレンズシートの出光面側に設置され、光を拡散する光拡散要素と、
を備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１１】
外装を形成する箱体と、
箱体の前面に設けられた窓部に装着され、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートからなり、このフレネルレンズシート中に光を拡散する光拡散要素を一体に設けたことを特徴とする透過型スクリーンと、
箱体の内部に配置され、透過型スクリーンの背面から急角度で映像光を投射する投影装置と、
を備えたことを特徴とする背面透過型表示装置。
【請求項１２】
外装を形成する箱体と、
箱体の前面に設けられた窓部に装着され、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートと、フレネルレンズシートの出光面側に設置され、光を拡散する光拡散要素と、を備えたことを特徴とする透過型スクリーンと、
箱体の内部に配置され、透過型スクリーンの背面から急角度で映像光を投射する投影装置と、
を備えたことを特徴とする背面透過型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、プロジェクションテレビ（ＰＴＶ）などに用いられる透過型スクリーンにおけるフレネルレンズシート、これを用いた透過型スクリーン、及び背面透過型表示装置に関するものである。更に詳細には、背面側から光を急角度に入射されるタイプの透過型スクリーンにおいて好適に用いることができるフレネルレンズシート、これを用いた透過型スクリーン、及び背面透過型表示装置に関するものである。
従来、この種のフレネルレンズシート７１として、図１６に示すように、屈折面７３と全反射面７４を有する複数のプリズム７２を入光面側に備えた構造のものが知られている（例えば、日本国特開昭６１−２０８０４１号公報（第２〜第５頁、第８図）。図１７Ａ，図１７Ｂに、図１６におけるＡ及びＢ部の部分拡大図を示す。図１７Ａ，図１７Ｂに示すように、このフレネルレンズシート７１においては、背面側に配置した投影装置Ｍから急角度に入射される光Ｘが、屈折面７３で屈折を伴って透過した後、全反射面７４で全反射してシート面に垂直な方向に出光する。
このフレネルレンズシート７１においては、上述のとおり投影装置Ｍから急角度で光Ｘを入射するので、投影装置Ｍに近いプリズムＰ１に入射する光Ｘ１の入射角θＢに比べて、投影装置Ｍから遠いプリズムＰ２に入射する光Ｘ２の入射角θＡは大きくなる。したがって、すべてのプリズム７２において、入射光Ｘをシート面に垂直な方向に反射させるためには、全反射面７４とシート面とのなす角βを投影装置Ｍに近いプリズムから遠いプリズムに掛けて徐々に小さくなるように設定する必要がある。一方、屈折面７３とシート面とのなす角δは、逆に、投影装置Ｍに近いプリズムから遠いプリズムに掛けて徐々に大きくなる。
このように形成したフレネルレンズシート７１を用いて透過型スクリーンを構成し、この透過型スクリーンを背面透過型表示装置に用いることにより、投影装置Ｍからの光を急角度で投射することができ、その結果、背面透過型表示装置を薄型化することが可能となる。
しかしながら、この従来のフレネルレンズシート７１においては、１）フレネルレンズシートの製造上の問題、及び２）いわゆる迷光による２重像の問題が生じる。
１）製造上の問題
フレネルレンズシート７１は、紫外線／放射線硬化型樹脂法、又は熱プレス法で成形されるのが一般である。紫外線／放射線硬化型樹脂法は、フレネルレンズを形成する金型に紫外線／放射線硬化型樹脂を充填し、この樹脂を紫外線／放射線を照射して硬化させた後に金型から取り外してフレネルレンズシート７１を成形する方法である。また、熱プレス法は、フレネルレンズを形成する金型に加熱した樹脂を充填し、プレスした後に金型から取り外してフレネルレンズシートを成形する方法である。
これらの成形方法に用いる金型は、金型用材料（例えば、アルミニウム、黄銅、銅、鋼など）をバイトなどで切削して製作される。このとき、上述したように、屈折面７３及び全反射面７４がシート面となす角が各プリズム間で異なるため、金型の切削は非常に煩雑なものになる。
また、成形後の樹脂を金型から取り外す必要があるが、プリズム７２の角度によっては金型からの取り外しが困難となることがある。つまり、屈折面７３とシート面とのなす角が９０°を超えてしまう場合には、プリズム７２が一種のくさび的役割を果たして金型からの取り外しを困難にする。そして、樹脂を金型から取り外せたとしても、傷をつけてしまう恐れがある。
２）迷光による２重像の問題
また、上述のフレネルレンズシート７１においては、図１７Ｂおよび図１８に示すように、投影装置（図示せず）からの入射光の一部が、屈折面７３で屈折された後に全反射面７４に到達することなく出光面に到達して該出光面で反射され、さらに屈折面７３及び全反射面７４で屈折又は反射された後に出光面より出光することがある。このいわゆる迷光Ｙが生じると、この迷光Ｙによる映像と正規の映像が重なってしまう２重像の問題が生じてしまう。特に、この迷光による２重像の問題は、フレネルレンズシート７１への入射角度θが小さい、投影装置に近いプリズム７２において顕著となる。
【発明の開示】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、成形性を確保しながらも、迷光が生じる割合が小さく透過効率の高いフレネルレンズシート、これを用いた透過型スクリーン、及び背面透過型表示装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とする。
このように構成することにより、屈折面と全反射面とのなす角をすべてのプリズムにおけて実質的に同一としたので、このフレネルレンズシートの成形に用いる金型を成形する際に複数のバイトを使用して切削を行なったり、１つのプリズム部を複数回のパスで切削したりする必要がなく、効率の良い金型加工を行なうことができる。また、光源から最も離れた位置にあるプリズムにおける屈折面とシート面とのなす角を略直角としたので、金型から成形品であるフレネルレンズシートを取り外す際に、フレネルレンズシートが金型とかみ合って外れないといったことがなく、またフレネルレンズシートに傷をつけることもない。さらに、以上のようにフレネルレンズシートの製造に支障をきたさない範囲で、屈折面とシート面とのなす角を最大（９０°）としているので、迷光が生じる割合を小さくすることができる。
本発明は、少なくとも光源から最も離れた位置にあるプリズムにおいて、全反射面で反射する光はシート面に垂直な方向より光源側に傾く方向に反射するように、全反射面とシート面とのなす角が設定されることを特徴とする。
このように構成することにより、さらに迷光が生じる割合を小さくすることができる。
ここで、光を全反射面で反射させる方向は、シート面に垂直な方向より若干光源側に傾く方向が望ましく、具体的には、光源から最も離れた位置にあるプリズムにおいて３〜１５°光源側に傾けるのが望ましく、さらに望ましくは光源から最も離れた位置にあるプリズムにおいて５〜１０°光源側に傾けると良い。この傾け角度が大きすぎると、該部分に反射されて観察者に届く光の量が低下して、該部分に投射される映像が薄く見えてしまう。また、傾け角度が小さすぎると、上述した反射角度を傾けることによる効果が十分に得られなくなる。
また、少なくとも光源から最も離れた位置にあるプリズムについて反射角度を傾けるように全反射面の角度を設定すれば良いが、例えば、光源から最も遠くに位置するプリズムから６００ｍｍ前後の範囲にあるプリズムについて反射角度を傾けるように全反射面の角度を設定することができる。この場合、該範囲にあるプリズムについて、傾け角度を一定にしても良いが、望ましくは傾け角度を光源から最も遠くに位置するプリズムにおいて最大として、光源に近づくにつれ傾け角度が小さくなるように設定すると良い。このように、傾け角度を徐々に小さくすることにより、観察者に違和感を生じさせないようにすることができる。
本発明は、入光面の表面に低屈折率の材料からなる低屈折率層が形成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。
このように構成することにより、投影装置から入射される映像光の反射を減少させることができ、コントラストの高い映像を提供することができる。
本発明は、光を拡散する光拡散要素、又は光を吸収する光吸収要素の内の少なくとも何れか一方を更に備えたことを特徴とするフレネルレンズシートである。
従来のフレネルレンズシートにおいては、迷光が生じた場合に該迷光は出光面、屈折面及び全反射面で反射及び屈折されフレネルレンズシート内（部分的にフレネルレンズシート外）を進行した後その一部は出光面側に出光され正規の映像と重なって、いわゆる２重像の問題が生じることがある。本発明によれば、フレネルレンズシート内を迷光が進行する際に迷光を光拡散要素で拡散するか、或いは光吸収要素で吸収するため上述の２重像の問題を生じさせないか、或いは低減することができる。
本発明は、光拡散要素は拡散半値角が１０°以下となるように分散させた拡散材からなることを特徴とするフレネルレンズシートである。
本発明は、光拡散要素は拡散半値角が１０°以下となるように出光面に形成された水平レンチキュラーレンズからなることを特徴とするフレネルレンズシートである。
本発明によれば、上述のように迷光によって生じる２重線の問題を解決できる。また、拡散半値角を１０°以下としたので、拡散が大きくなりすぎてフレネルレンズシートとして使用できなくなるということはない。なお、拡散半値角は１０°以下であれば良いが、好ましくは５°以下、更に好ましくは２°程度とすればよい。
本発明は、光吸収要素は光吸収率が５０％以下となるように添加された着色成分からなることを特徴とするフレネルレンズシートである。
このように構成することにより、上述のように迷光によって生じる２重像の問題を解決できる。また、光吸収率を５０％以下としたので、正規に出光する光を吸収し過ぎることがない。
本発明は、光吸収要素はシート面に対して垂直に配置された光吸収層からなることを特徴とするフレネルレンズシートである。
このように構成することにより、上述のように迷光によって生じる２重像の問題を解決できる。また、光吸収層を垂直に配置したので、正規に出光する光を吸収することはない。
本発明は、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートからなり、このフレネルレンズシート中に光を拡散する光拡散要素を一体に設けたことを特徴とする透過型スクリーンである。
このように構成することにより、迷光の生じる割合が小さく透過効率の高い透過型スクリーンを提供することができる。
なお、光拡散要素としては、フレネルレンズシート中に分散された拡散材、フレネルレンズシートの出光面に形成されたレンチキュラーレンズなどがあげられる。ここで、透過型スクリーンとするためには、拡散材又はレンチキュラーレンズ等の光拡散要素を拡散半値角が１０°以上、好ましくは２０°以上となるように形成するとよい。
本発明は、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートと、フレネルレンズシートの出光面側に設置され、光を拡散する光拡散要素と、を備えたことを特徴とする透過型スクリーンである。
このように構成することにより、迷光の生じる割合が小さく透過効率の高い透過型スクリーンを提供することができる。
本発明は、外装を形成する箱体と、箱体の前面に設けられた窓部に装着され、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートからなり、このフレネルレンズシート中に光を拡散する光拡散要素を一体に設けたことを特徴とする透過型スクリーンと、箱体の内部に配置され、透過型スクリーンの背面から急角度で映像光を投射する投影装置と、を備えたことを特徴とする背面透過型表示装置である。
本発明は、外装を形成する箱体と、箱体の前面に設けられた窓部に装着され、入光面と出光面とを有し、光源から投射される光を入光面から入光させ出光面から出光させる全反射型のフレネルレンズシートにおいて、入光面に設けられ、屈折面と全反射面を有する複数のプリズムを備え、光源からの光を屈折面で屈折したのち全反射面で全反射させ、各プリズムにおける屈折面と全反射面とのなす角は略同一となっており、光源から最も離れた位置にあるプリズムの屈折面とシート面とのなす角は略直角となっていることを特徴とするフレネルレンズシートと、フレネルレンズシートの出光面側に設置され、光を拡散する光拡散要素と、を備えたことを特徴とする透過型スクリーンと、箱体の内部に配置され、透過型スクリーンの背面から急角度で映像光を投射する投影装置と、を備えたことを特徴とする背面透過型表示装置である。
このように構成することにより、迷光の生じる割合が小さく透過効率の高い背面透過型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１実施形態にかかるフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。
図２Ａは、図１のフレネルレンズシートの部分拡大図である。
図２Ｂは、図１のフレネルレンズシートの部分拡大図である。
図３は、本発明のフレネルレンズシートの製造方法の一例を説明する製造工程図である。
図４Ａは、本発明のフレネルレンズシートの成形金型の切削方法を説明する図である。
図４Ｂは、本発明のフレネルレンズシートの成形金型の切削方法を説明する図である。
図５は、本発明の第１実施形態にかかる透過型スクリーンの一例を示す斜視図である。
図６は、本発明の第１実施形態にかかる透過型スクリーンの他の一例を示す斜視図である。
図７は、本発明の第１実施形態にかかる透過型スクリーンの他の一例を示ナ斜視図である。
図８は、本発明の第１実施形態にかかる透過型スクリーンの他の一例を示す斜視図である。
図９は、本発明の第１実施形態にかかる透過型スクリーンの他の一例を示す斜視図である。
図１０は、本発明の第１実施形態にかかる背面透過型表示装置の一例を示す断面図である。
図１１Ａは、本発明のフレネルレンズシートの透過効率を説明する図である。
図１１Ｂは、本発明のフレネルレンズシートの透過効率を説明する図である。
図１２Ａは、本発明の第２実施形態にかかるフレネルレンズシートの一例を示す部分拡大図である。
図１２Ｂは、本発明の第２実施形態にかかるフレネルレンズシートの一例を示す部分拡大図である。
図１３は、本発明の第３実施形態にかかるフレネルレンズシートの一例を示す断面図である。
図１４は、本発明の第３実施形態にかかるフレネルレンズシートの他の一例を示す断面図である。
図１５は、本発明の第３実施形態にかかるフレネルレンズシートの他の一例を示す断面図である。
図１６は、従来のフレネルレンズシートを示す断面図である。
図１７Ａは、図１６のフレネルレンズシートの部分拡大図である。
図１７Ｂは、図１６のフレネルレンズシートの部分拡大図である。
図１８は、フレネルレンズシートにおける迷光を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明に係るフレネルレンズシート、これを用いた透過型スクリーン、及び背面透過型表示装置の実施の形態について、適宜添付図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
（フレネルレンズシート）
初めに、本発明の第１実施形態に係るフレネルレンズシートの構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るフレネルレンズシートの厚さ方向の断面図、図２Ａ，図２Ｂは、図１におけるＡ及びＢ部の部分拡大図である。
図１及び図２Ａ，図２Ｂに示すフレネルレンズシート１は、入光面１ａと出光面１ｂとを有し、光源Ｍから投射される光を入光面１ａから入光させ、出光面１ｂから出光させる全反射型のものである。フレネルレンズシート１の入光面１ａ側に複数のプリズム２が形成されており、このプリズム２はフレネルレンズシート１に入射した光Ｘを屈折を伴って透過させる屈折面３と、屈折面３で屈折した光を観察者側に全反射する全反射面４とを備えている。
ここで、屈折面３と全反射面４とはなす角αで交わっており、このなす角αはすべてのプリズム２において同一角度に設定されている。また、屈折面３及び全反射面４は、シート面（フレネルレンズシート１の基準面）１ｃとそれぞれなす角δ、なす角βをなすように形成されている。そして、このなす角βは、屈折面３を介して全反射面４に入射される光を、シート面１ｃに垂直な方向に反射（全反射）する角度に設定される。ここで、光源としての投影装置Ｍから投射される光がフレネルレンズシート１に入射する入射角θ（フレネルレンズシート面の法線１ｄと入射光とのなす角）は、投影装置Ｍに最も近いプリズムＰ１で最小となり、投影装置Ｍから遠ざかるにしたがって大きくなるため、なす角βは投影装置Ｍに最も近いプリズムＰ１で最大となり、投影装置Ｍから遠ざかるにしたがって小さくなるように設定される。また、前述のようになす角αは一定なので、角δは投影装置Ｍに最も近いプリズムＰ１で最小となり、投影装置Ｍから遠ざかるにしたがって徐々に大きくなる。そして、本発明のフレネルレンズシートでは、投影装置Ｍから最も遠いプリズムＰ２におけるなす角δを略直角（９０°）に設定する。
（フレネルレンズシートの製造方法）
次に、このフレネルレンズシート１の製造方法について説明する。フレネルレンズシート１は、例えば、紫外線／放射線硬化型樹脂法で成形される。以下、紫外線／放射線硬化型樹脂法によるフレネルレンズシートの製造方法について説明する。図３に、フレネルレンズシートの製造工程図を示す。
先ず、フレネルレンズシート１の製造のための準備工程である、金型製造工程を行なう。図４に示すように、金型製造工程では、アルミニウム、黄銅、銅、鋼などの金型用材料１１をフレネルレンズシート１に対応する形状に彫り込んでフレネルレンズシート成形用の金型を製造する。この金型用材料１１の彫り込みは、バイト１２を用いて行なわれる。このバイト１２は、その刃先角度が、上述のフレネルレンズシート１のプリズム２における屈折面３と全反射面４との交差なす角αと実質的に同一であるものを用いる。そして、このバイト１２を用いて、投影装置Ｍから最も遠いプリズム部を切削する際には、バイト１２を金型用材料１１の面に対して垂直に立て、バイト１２の傾斜面１２ａで全反射面部を、またバイト１２の直立面１２ｂで屈折面部を切削する（図４Ａ参照）。続いて、このプリズム部の投影装置側隣に位置するプリズム部を加工する際には、９０°から該プリズム２における屈折面３のなす角δを引いた角度だけバイト１２をその背面の方向（図４Ｂに示す矢印の方向）に傾けて切削する（図４Ｂ参照）。このように、投影装置Ｍ側に近づくプリズム部を切削するにつれ、徐々にバイト１２をその背面の方向に傾けて切削を行なっていけばよい。したがって、本発明に係るフレネルレンズ１成形用の金型を切削する場合に、複数のバイト１２を使用して切削を行なったり、１つのプリズム部を複数回のパスで切削したりする必要がなく、効率の良い金型加工を行なうことができる。なお、高精度な仕上げ面を確保するために複数回のパスで切削する場合もあるが、この場合であっても従来においての同等の仕上げ面精度を得るためのパス回数より少ないパス回数で、高精度な仕上げ面とすることができる。
次に、樹脂塗布工程を行なう。樹脂塗布工程では、上記の成形用金型に紫外線／放射線硬化型樹脂を塗布するが、これは、ロールコート法、グラビア法、ディスペンサー法、カーテンコート法、ダイコート法などにより行なうことができる。
次に、基板積層工程を行なう。基板積層工程では、樹脂塗布工程で塗布した紫外線／放射線硬化樹脂の上に、紫外線／放射線を透過させる実質的に透明な基板を積層し、更に加圧ローラで加圧して紫外線／放射線硬化型樹脂と基板とを密着させる。
次に、樹脂硬化工程を行なう。樹脂硬化工程では、積層した基板の上から紫外線／放射線を紫外線／放射線硬化型樹脂に向かって照射し、この紫外線／放射線硬化型樹脂を硬化させる。
最後に、離型工程を行なう。離型工程では、硬化した紫外線／放射線硬化樹脂を金型から離型するが、このとき上述のとおり、フレネルレンズシート１のプリズム２の屈折面３とシート面１ｃとのなす角δを９０°を超えない角度に設定しているので、樹脂と金型がかみ合って外れないといったことがなく、また、樹脂（フレネルレンズシート１）に傷をつけることもない。
なお、以上では、フレネルレンズシート１を紫外線／放射線硬化型樹脂法で製造する場合について説明したが、製造方法はこれに限られず、例えば、熱プレス法で製造しても良い。熱プレス法で製造した場合であっても、金型製造工程では効率の良い金型加工をおこなうことができ、また、離型工程では容易且つ安全に離型することができることは、上述の紫外線／放射線硬化型樹脂法の場合と同様である。
（透過型スクリーン）
次に、フレネルレンズシート１を用いた透過型スクリーンについて説明する。
図５は第１実施形態に係る透過型スクリーンの厚さ方向の斜視図である。
図５に示す透過型スクリーン２１は、上記フレネルレンズシート１の出光面１ｂ側に光拡散要素としてのレンチキュラーレンズシート２２を配置して形成される。
レンチキュラーレンズシート２２は、その入光面２２ａ側及び出光面２２ｂ側に、それぞれ垂直方向に延びるかまぼこ型のレンズ２３ａ、２３ｂを配置して形成される。また、出光面２２ｂ側に形成したレンズ２３ｂ間に、黒に着色された光吸収層２４を備えている。このように形成されたレンチキュラーレンズシート２２は、投影装置から入射されフレネルレンズシート１でシート面に対して略垂直に調整された光をレンズ２３ａ、２３ｂで水平方向に拡散して、水平方向に広い視野角を有する映像を提供し、また、出光面側から入射される外光を光吸収層２４で吸収して高コントラストな映像を提供する働きを有する。なお、レンチキュラーレンズシート２２は、水平方向拡散半値角が１０°以上、好ましくは２０°以上となるように形成される。ここで水平方向拡散半値角とは、透過型スクリーンの水平方向の明るさ（輝度）分布を測定したときに、一番明るいところ（通常、レンチキュラーレンズシートの垂直方向（正面））で測定した輝度に対し、明るさ（輝度）が半分になる水平方向の角度をいう。
なお、上述のレンチキュラーレンズシート２２に代えて、図６に示すようなレンチキュラーレンズシート２６を用いて透過型スクリーン２５を形成しても良い。図６に示すように、レンチキュラーレンズシート２６は、その入光面２６ａ側のみに、垂直方向に延びるかまぼこ型のレンズ２７を配置して形成される。さらにこのレンズ２７の表面には光吸収層２８が形成される。このように形成されたレンチキュラーレンズシート２６は、投影装置Ｍから入射されフレネルレンズシート１でシート面１ｃに対して略垂直に調整された光をレンズ２７で水平方向に拡散して、水平方向に広い視野角を有する映像を提供し、また、出光面２６ｂ側から入射される外光を光吸収層２８で吸収して高コントラストな映像を提供する働きを有する。つまり、出光面２６ｂ側から入光される外光は、光吸収層２８に入光した後にその内表面で反射されて光吸収層２８に沿ってその内部を進行するため、その大部分が光吸収層２８に吸収されるが、入光面２６ａ側から入光する光は、光吸収層２８をその厚み方向に通過するため光吸収層２８にはほとんど吸収されず、したがって高コントラストな映像を提供することができる。
更に、フレネルレンズシート１の内部に光拡散要素を備えて透過型スクリーンを形成することもできる。この場合、光拡散要素としては、図７に示すようなフレネルレンズシート１内に分散させた拡散材２９、図８に示すようなフレネルレンズシート１の出光面１ｂ側に垂直方向に延びるかまぼこ型のレンチキュラーレンズ３０、図９に示すようフレネルレンズシート１の出光面１ｂ側に垂直方向に延びる断面台形形状のレンチキュラーレンズ３１などが考えられる。この場合、図８又は図９に示すように拡散材２９と、かまぼこ型のレンチキュラーレンズ３０又は断面台形形状のレンチキュラーレンズ３１を併用しても良いし、それぞれ単独で用いても良い。
（背面透過型表示装置）
図１０は第１実施形態に係る背面透過型表示装置の側面断面図である。図１０に示す背面透過型表示装置４１は、外装を構成する箱体４２と、箱体４２の前面上方配置される透過型スクリーン２１と、箱体４２内に設置され透過型スクリーン２１の後方の斜め下方から映像を投影する投影装置４３とで主に構成される。
箱体４２は、例えば、樹脂、金属などで形成され、前面上方に透過型スクリーン２１を設置するための窓部４２ａを備えて形成される。また、意匠性を高めるため、必要応じて、外面には着色などの装飾処理が施される。
透過型スクリーン２１は、上述のように形成され、通常アスペクト比が３：４（標準タイプ）や９：１６（ワイドタイプ）等の横長の長方形に形成される。そして、透過型スクリーン２１は、その表面側（出光面側）が箱体４２の外側にくるように箱体４２の窓部４２ａに取り付けられる。
投影装置４３は、ＣＲＴやＬＣＤなどの光学装置と、これにより形成される光学像を拡大する投影レンズとからなり、透過型スクリーン２１に後方より映像を拡大投影するための装置である。投影装置４３は、これにより投射される映像光が透過型スクリーン２１のフレネルレンズシート１の全反射面４でシート面に垂直な方向に反射させる角度で投射するように設置される。逆に言えば、投影装置３３の設置位置から投射される映像光を、フレネルレンズシート１のシート面に垂直な方向に反射するように、上記フレネルレンズシート１の全反射面４のなす角βが設定される。
このように構成された背面透過型表示装置４１は、投影装置４３から投射される映像光を急角度で透過型スクリーン２１に入射させ、先ずフレネルレンズシート１の屈折面３で屈折を伴って透過させ、続いて全反射面４で全反射してシート面に垂直な光に調整し、さらにレンチキュラーレンズシート２２で水平方向に拡散して映像光を観察者側に出光する。
このとき、投影装置４３から投射される映像光の一部は、フレネルレンズシート１の特に投影装置４３に近いプリズム２において全反射面４に到達せずに迷光となるが、本発明のフレネルレンズシート１は上述のように、投影装置４３から最も遠いプリズムＰ２における屈折面３とシート面１ｃとのなす角δを略直角（９０°）として、フレネルレンズシート１の製造に支障をきたさない範囲で最大としているので、投影装置４３に近いプリズム２においてもなす角δが大きくなり、迷光が生じる割合を少なくしている。
すなわち、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、屈折面３とシート面１ｃとのなす角δの最大が９０°となる本発明のフレネルレンズシート１のプリズム２において、迷光となる割合（図１１Ａ）は、屈折面３とシート面１ｃとのなす角δの最大が９０°とならない従来のフレネルレンズシート１のプリズム２における迷光となる割合（図１１Ｂ）より少なくなる。これは本発明の場合、投影装置Ｍから最も遠いプリズムＰ２における角δが９０°となり、投影装置Ｍに近いプリズムＰ１でも角δは比較的大きくなるためである。このため透過効率の高いフレネルレンズシート１が得られ、ひいては高コントラストな画像を提供できる背面透過型投影装置４１となる。
なお、以上では図５に示す透過型スクリーン２１を用いた場合について説明したが、これに限定されることなく、例えば図６〜９に示す何れか１つの透過型スクリーンを用いても良い。
［第２実施形態］
第２実施形態は、投影装置から遠い位置にあるプリズムにおける出光方向を、シート面に垂直な方向より投影装置側に若干傾けた方向となるように形成したフレネルレンズシートを用いる実施形態である。
この出光方向を投影装置側に若干傾けた方向となるように形成した点を除いては、第１実施形態に係るフレネルレンズシートと同様の構成及び作用効果を有し、また、該フレネルレンズシートの製造方法、該フレネルレンズシートを用いて透過型スクリーン及び背面透過型投影装置を形成することも第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態にかかるフレネルレンズシートの構成についてのみ以下説明する。
（フレネルレンズシート）
図１２Ａ，Ｂ１２Ｂは、第２実施形態に係るフレネルレンズシートの厚さ方向の断面図である。なお、図１２Ａ、図１２Ｂにおいて第１実施形態にかかる図１記載のフレネルレンズシート１と同一の構成を有する部分については同一符号を用い、該部分に関する説明は省略する。
図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、フレネルレンズシート５１は、入光面５１ａと出光面５１ｂとを有し、少なくとも投影装置Ｍから最も遠いプリズムＰ２における全反射面４とシート面５１ｃとのなす角βを、全反射面４で反射して出光する光の出光方向がシート面５１ｃに垂直な方向より若干（角度γ）投影装置Ｍ側に傾けた方向となるように設定される。このように、反射方向を投影装置側に傾け方向とすると、反射方向が垂直な方向である場合に比べてなす角βが大きくなり、従って屈折面３と全反射面４とのなす角αを小さくすることができる。このなす角αを小さくすることができれば、迷光の生じる割合を減少させることができる。なお、プリズムＰ２における屈折面３とシート面５１ｃとのなす角δは９０°となっている。
なお、投影装置Ｍから最も遠いプリズムＰ２においてのみ、反射方向を投影装置側に傾けても良いが、望ましくは投影装置から最も遠い位置から一定距離、例えば６００ｍｍ程度の範囲にあるプリズム２について反射方向を投影装置側に傾けるようになす角βを設定することが良い。このように設定すれば、この領域のプリズム２のなす角δを９０°以下にすることが容易となる。プリズムＰ１において、光の出光方向は、シート面５１ｃに垂直な方向を向いている。
［第３実施形態］
第３実施形態は、第１実施形態に係るフレネルレンズシートの表面にコーティング層を形成し、さらにフレネルレンズシート内に拡散材を分散させて形成したフレネルレンズシートを用いる実施形態である。
コーティング層を形成したこと、拡散材を分敵させたことを除いては第１実施形態に係るフレネルレンズシートと同様の構成及び作用効果を有し、また、該フレネルレンズシートの製造方法、該フレネルレンズシートを用いて透過型スクリーン及び背面透過型投影装置を形成することも第１実施形態と同様である。したがって、第３実施形態にかかるフレネルレンズシートの構成についてのみ以下説明する。
（フレネルレンズシート）
図１３は、第３実施形態に係るフレネルレンズシートの厚さ方向の断面図である。なお、図１３において、第１実施形態にかかる図１記載のフレネルレンズシート１と同一の構成を有する部分については、同一符号を用い、該部分に関する説明は省略する。
図１３に示すように、フレネルレンズシート６１は、入光面６１ａと出光面６１ｂとを有し、その入光面６１ａ側の表面にコーティング層６２が形成される。このコーティング層６２は、プリズム２を形成する材料より屈折率の小さい実質的に透明な材料により形成される。このように形成されたコーティング層６２は、投影装置Ｍから入射される映像光の反射を減少させる。コーティング層６２を形成する樹脂として、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂などが用いられる。
さらに、フレネルレンズシート６１は、光拡散要素としての拡散材６３を分散した拡散層６４を備えている。この拡散層６４は、屈折面３で屈折した後に全反射面４に到達しなかった光（迷光）Ｙによって生じる２重像を防止する。すなわち、従来では、例えば、迷光Ｙは屈折面３で屈折した後に出光面６１ｂで反射され再び屈折面３及び全反射面４に達し、その後、屈折面３及び全反射面４で屈折又は反射されて出光面６１ｂから出光して２重像の問題を生じさせる。本発明によれば上述のように拡散材６３を分散させた拡散層６４を備えることにより、迷光Ｙは屈折面３及び全反射面４と出光面との間を行き来する間に拡散層６４中の拡散材６３で拡散され、最終的に出光面から出光される迷光Ｙの強度を弱くすることができるので上述の２重像の問題を軽減できる。この拡散材６３は、例えばアクリル、スチレン、メラミンなどの有機系材料、または、ガラス系、酸化チタン、被覆雲母、Ｚｎなどの無機系材料で形成される。また、拡散半値角が１０°以下、好ましくは５°以下、更に好ましくは２°程度となるように拡散材６３の分散量を調整する。
なお、拡散層６４に替えて、図１４に示すように、出光面６１ｂに光拡散要素としての水平レンチキュラーレンズ６５を配置しても良い。この場合、迷光Ｙが出光面６１ｂで反射または屈折する際に水平レンチキュラーレンズ６５で拡散されるため、最終的に出光面から出光される迷光Ｙの強度を弱くすることができ、２重像の問題を軽減できる。
また、拡散層６４に替えて、図１５に示すように、光吸収要素としての光吸収板（光吸収層）６６を出光面６１ｂに対して垂直となるように配置しても良い。この場合、正規光（迷光以外の入射光）Ｘは出光面と垂直方向に進行するので光吸収板６６に入射することないが、迷光Ｙは出光面６１ｂに対して斜め方向に進行するので光吸収板６６に入射して吸収されるため、出光面６１ｂから出光される迷光Ｙの量を減少させることができ、２重像の問題を解決できる。この光吸収板６６は、カーボンブラックなどの光吸収性の材料のみで形成しても良く、また、表面にカーボンブラックなどの光吸収性の材料を塗布した板材で形成しても良い。
更に、拡散層６４に替えて、フレネルレンズシート６１を構成する材料に光吸収要素としての着色成分を添加してもよい。この場合、上述のように迷光Ｙは正規光Ｘに比べてフレネルレンズシート内の進行距離が長いため、上記着色成分により吸収される割合が大きく、２重像の発生を低減することができる。着色成分としては、黒色顔料等が考えられる。なお、着色成分は正規光も吸収してしまうため、その吸収率が５０％以下となるように若色成分を調整することが望ましい。
【実施例】  以下、本発明の実施例と比較例とを比較することにより、本発明について説明する。
以下の実施例１、２及び比較例１、２に示すフレネルレンズシートを成形して、その成形性を評価した。また、これらフレネルレンズシートを直立配置して、その下端から２００ｍｍ下がった高さで、且つ、その裏面から２８５ｍｍ離れた位置に配置した投影装置から光を投射し、投影装置に最も近い位置にあるプリズム（以下本実施例において最内プリズムという）における透過効率（入射光量に対する全反射面で反射して該シートから透過される光量の割合）を評価した。
具体的には透過効率を以下のようにして求めた。
▲１▼  フレネルレンズシートに対してレーザー光を所定の角度で入射させる。
▲２▼  レーザー光の入射光量（パワー）Ａを光量計で測定する。
▲３▼  所定の角度で出光するレーザー光の光量（パワー）Ｂを光量計で測定する。
▲４▼  Ｂ／Ａにより透過効率を求める。
【実施例１】  フレネルレンズシートの大きさは縦７６２ｍｍ、横１０１６ｍｍ（５０インチ、アスペクト比３：４）とし、それを形成する樹脂の屈折率は１．５５とした。全反射面での反射方向がシート面に対して垂直な方向となるように全反射面とシート面とのなす角βを設定した。プリズムのピッチは（隣り合うプリズムの山間の距離）０．１１ｍｍとし、投影装置から最も遠いプリズム（以下本実施例において最外プリズムという）における屈折面とシート面とのなす角δを９０°に設定した。
【実施例２】  フレネルレンズシートの大きさは縦７６２ｍｍ、横１０１６ｍｍとし、それを形成する樹脂の屈折率は１．５５とした。最外プリズムにおける全反射面での反射方向がシート面に対して垂直より５°下向き方向となるように、それから投影装置に近づくプリズムほど反射方向の下向き角度が徐々に小さくなるようにし、最外プリズムから５８８ｍｍ投影装置に近づいた位置にあるプリズムで反射方向の下向き角度を０°とした。それ以降（投影装置に近い方）のプリズムについてはすべて反射方向の下向き角度が０°となるように、全反射面とシート面とのなす角βを設定した。プリズムのピッチは（隣り合うプリズムの山間の距離）０．１１ｍｍとし、最外プリズムにおける屈折面とシート面とのなす角δを９０°に設定した。
（比較例１）
フレネルレンズシートの大きさは縦７６２ｍｍ、横１０１６ｍｍ（５０インチ、アスペクト比３：４）とし、それを形成する樹脂の屈折率は１．５５とした。全反射面での反射方向がシート面に対して垂直な方向となるように全反射面とシート面とのなす角βを設定した。プリズムのピッチは（隣り合うプリズムの山間の距離）０．１１ｍｍとし、最外プリズムにおける屈折面とシート面とのなす角δを６１．６°に設定した。
（比較例２）
フレネルレンズシートの大きさは縦７６２ｍｍ、横１０１６ｍｍ（５０インチ、アスペクト比３：４）とし、それを形成する樹脂の屈折率は１．５５とした。全反射面での反射方向がシート面に対して垂直な方向となるように全反射面とシート面とのなす角βを設定した。プリズムのピッチは（隣り合うプリズムの山間の距離）０．０８６ｍｍとし、最内プリズムにおける屈折面とシート面とのなす角δを１００．３°に設定した。
（評価結果）
実施例１では、すべてのプリズムにおいて屈折面のなす角δ、全反射面のなす角βとも９０°以下となったので、成形時にフレネルレンズシートを金型から取り外す際に容易に取り外すことができ、成形性は良好であった。また、最内プリズムにおいての透過効率は６４．８％となり、従来の成形性を重視したフレネルレンズシート（例えば、比較例１）における透過効率に比べてかなり良好であった。
実施例２では、すべてのプリズムにおいて屈折面のなす角δ、全反射面のなす角βとも９０°以下となったので、成形時にフレネルレンズシートを金型から取り外す際に容易に取り外すことができ、成形性は良好であった。また、最内プリズムにおいての透過効率は６３．２％となり、実施例１よりも約４％向上し、さらに良好な値となった。
比較例１では、すべてのプリズムにおいて屈折面のなす角δ、全反射面のなす角βとも９０°以下となったので、成形時にフレネルレンズシートを金型から取り外す際に容易に取り外すことができ、成形性は良好であった。しかし、最内プリズムにおいての透過効率は４４．９％となり、透過効率は５０％を大きく下まわり、不良であった。
比較例２では、最外プリズムにおいて屈折面のなす角δが１００．３°となり、成形時にフレネルレンズシートを金型から取り外すことがかなり困難となり、取り外した後のフレネルレンズシートのプリズムには欠陥が生じていた。なお、最内プリズムにおいての透過効率は７１．３％となり、良好であった。
以上のように、実施例１及び実施例２のフレネルレンズシートは、成形性と透過効率を共に良好なレベルにすることができた。
以上説明したように、本発明のフレネルレンズシートは上記のように構成されているので、その成形性を確保しながらも、迷光が生じる割合が小さく透過効率を高く維持できるという効果が得られる。また、このフレネルレンズシートを用いて透過型スクリーンを形成し、さらに背面透過型表示装置を形成したので、これらの製造を容易としながらも透過効率の高い透過型スクリーン、又は薄型で高コントラスト映像を提供できる背面透過型表示装置とすることができる。
【図１】
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【図３】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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