(57)【要約】 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。
2007097227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ＰＬ／ＰＦが１<ＰＬ／ＰＦ<１．０５、ｎ−０．０５<ＰＬ／ＰＦ<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ＰＦ／ＰＬが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、
前記光学中心か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、
前記中心領域においてｒ／Ｒ<０．１を満たすフレネルレンズシート。
【請求項２】
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３】
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項７】
ＰＬ>ＰＦの場合には、前記整数ｎに対して、ピッチ比ＰＬ／ＰＦ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ＰＦ／ＰＬ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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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から拡大して投射し、これによっ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の位置に立っ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ＰＦ０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ＰＦ０、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／（Ｎ＋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ュラー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。従って、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、モア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、レンチキュラー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いことが提示されている。【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０．１ｍｍ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おいて、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】
【発明が解決しようとする課題】
【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ＰＬ／ＰＦが１<ＰＬ／ＰＦ<１．０５、ｎ−０．０５<ＰＬ／ＰＦ<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ＰＦ／ＰＬが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、前記光学中心か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、前記中心領域においてｒ／Ｒ<０．１を満たす。
このような構成においては、中心領域から周辺領域にかけて、ピッチ比ＰＦ／ＰＬ又はＰＦ／ＰＬ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きる。【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、前記中心領域から前記周辺領域にかけて階段状に小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い。【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ＰＬ／ＰＦ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ＰＦ／ＰＬがｎ＋０．４又はｎ＋０．６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。これによって、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Ｙ以下を意味する。
実施形態１．
まず、図１〜３Ｂ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１１、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１１１の片面に配設され、映像光の出射側に向かって凹凸している。【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、蒲鉾状の凸形状を有し、レンチキュラーレンズシート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かって凹凸している。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いる。【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、レンチキュラーレンズ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の背面から前面に向かっ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が、その中心領域から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が、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、これによっ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能となる。【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ｒ／Ｒ<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−０．０５<ＰＬ／ＰＦ<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、
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ＰＬ／ＰＦ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１１２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ＰＦＯ＝０．０６ｍｍ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）へ向かって０．０５８８ｍｍから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ＰＬ／ＰＦの値は、図３Ｂに示すように、周辺から内側（中心領域）へ向かって階段状の変化となる。このピッチ比ＰＬ／ＰＦ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って、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ＰＦＯ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。４０ｍｍ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ＰＬ／ＰＦ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ＰＦの値を選択する。これによって、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、これによって、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きる。【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ＰＦＯに対する中心領域のレンズピッチＰＦ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。これによって、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ＰＦが変化する領域を目立ちにくく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ついて説明したが、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１１２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ＰＦＯ＝０．０５８８ｍｍとすることができる。【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）へ向かって順に０．０５８８ｍｍから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ＰＬ／ＰＦの値は、周辺から内側へ向かって順に、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ＰＬ／ＰＦ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／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。【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ＰＬ／ＰＦの値であり、図５ＣはＰＦ／ＰＬ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ＰＦＯ＝０．０５５６ｍｍ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）へ向かって０．０５５６ｍｍから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ＰＬ／ＰＦ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５Ｃに示すように、ＰＦ／ＰＬ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ＰＬ／ＰＦの値が、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。これによって、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。これによって、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が、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，６Ｂ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ＰＦＯ＝０．０５８８ｍｍとすることができる。【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〜１０ｍｍ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４０ｍｍ〜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。これによって、モアレが発生しやすいピッチ比ＰＬ／ＰＦの値が整数倍付近になる半径領域が小さいので、モアレの発生をより確実に防止することができる。さらに、ピッチ比ＰＬ／ＰＦ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。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が、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＝０．０９３ｍｍフレネルレンズシート１１の周辺領域のフレネルピッチＰＦＯ＝０．０５８１ｍｍとすることができる。【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）へ向かって０．０５８１ｍｍから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ＰＬ／ＰＦ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いので、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、この異なっ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ＰＦＯ＝０．０５５６ｍｍのフレネルレンズ１１２とレンチピッチＰＬ＝０．３０ｍｍ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ＰＬ／ＰＦ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、周辺から内側へ向かって順に、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、周辺から内側へ向かって順に、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ＰＬ１、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、ＰＬ１／ＰＦ，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において、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ＰＦ／ＰＬ＝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、ｒ／（Ｒ―ｒｒ）≦０．１を満たすことが好ましい。これによって、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きる。
【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ＰＦＯ＝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、周辺から内側へ向かって順に０．０５８８ｍｍ、０．０６２５ｍｍ、０．０７１４ｍｍ、０．０７６９ｍｍ、０．０８３３ｍｍ、０．０９０９ｍｍ、０．１１１１ｍｍ、０．１２５ｍｍとした。このとき、図４Ｂ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、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ＰＦＯ＝０．０５８８ｍｍとした。
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、周辺から内側へ向かって０．０５８８ｍｍから０．１２５ｍｍまで折れ線状に変化させた。このとき、図５Ｂ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ＰＬ／ＰＦ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ＰＦ／ＰＬの値が整数±０．０５となる半径領域は、およそ５．５ｍｍ〜５．４ｍｍの間である。
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、光学中心から最外周までの距離Ｒは３０ｍｍであるため、ｒ／Ｒ＝０．０２<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ＰＬ／ＰＦ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ＰＦＯ＝０．０５８８ｍｍ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、周辺から内側へ向かって順に０．０５８８ｍｍ、０．０６２５ｍｍ、０．０６６７ｍｍ、０．０７１４ｍｍ、０．０７６９ｍｍ、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、ＰＬ／ＰＦ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、ＰＬ／ＰＦの値が整数±０．０５となる半径領域は、７０ｍｍ〜６０ｍｍの間および２０ｍｍ〜１０ｍｍ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２０ｍｍ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、ｒ／Ｒ＝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ＰＦＯ＝０．０５８８ｍｍ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、周辺から内側へ向かって０．０５８８ｍｍから０．１２５ｍｍまで直線状に変化させた。このとき、図１０Ｂに示すように、ＰＬ／ＰＦ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〜２９．０ｍｍ、２５．６ｍｍ〜２５．０および１５．１ｍｍ〜１４．０ｍｍの間である。ＰＦ／ＰＬの値が整数±０．０５となる半径領域は、およそ１４．０ｍｍ〜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、ｒ／Ｒ＝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】
【００６５】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【国際調査報告】
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