(57)【要約】【課題】  レンズ形状を改良することでシンチレーションの問題を解決できるフレネルレンズを提供すること。【解決手段】  出射される光束の角度に応じて識別される複数種の輪帯状突起を周期的に設け、前記複数種の輪帯状突起は、前記フレネルレンズの光軸に対して角度α傾斜して画像投射光を発散すべく制御する第１の輪帯状突起２，４と、前記光軸に対して角度β傾斜して画像投射光を集光すべく制御する第２の輪帯状突起１，３とを含み、前記第１、第２の輪帯状突起は単位レンズごとに交互に配列されており、前記角度α、βは０°ではなく輪帯位置によって値が異なるように構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投射光を偏向して出光するフレネルレンズであって、
前記フレネルレンズの光軸に対して角度α傾斜して画像投射光を発散すべく制御する第１の輪帯状突起と、
前記フレネルレンズの光軸に対して角度β傾斜して画像投射光を集光すべく制御する第２の輪帯状突起とを含み、
前記第１、第２の輪帯状突起は単位レンズごとに交互に配列されており、前記角度α、はβは０°ではなく輪帯位置によって値が異なることを特徴とするフレネルレンズ。
【請求項２】
前記射出角度α、βの値は、前記フレネルレンズシートの範囲において、それぞれ正規分布をとるように設計したことを特徴とする請求項１記載のフレネルレンズ。
【請求項３】
前記フレネルレンズの光学的な中心が、前記フレネルレンズの内側にあることを特徴とする請求項１または２記載のフレネルレンズ。
【請求項４】
光源又はプロジェクタの反対側にレンズ部の凹凸面が向くように配置して使用されるフレネルレンズにおいて、前記フレネルレンズが、入射する光線を屈折せしめる屈折面を有することを特徴とする請求項１または２記載のフレネルレンズ。
【請求項５】
光源又はプロジェクタ側にレンズ部の凹凸面が向くよう配置して使用されるフレネルレンズにおいて、前記フレネルレンズが、入射する光線を屈折せしめる屈折面と、その屈折面により屈折した光線を反射する反射面とを有することを特徴とする請求項１または２記載のフレネルレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示技術の分野に属する画像投射光を偏向して出光するフレネルレンズに関し、特に、シンチレーションが実質上発生せず、高品位な映像を得ることの可能なリアプロジェクションテレビ等の画面としての透過型スクリーンに用いて好適なフレネルレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクションテレビ等の要求として、広範囲で明るい画像が観察可能な透過型投影スクリーンが求められており、近年では、液晶パネルやＤＭＤを映像表示体として用いるリアプロジェクションテレビ等が多く、輝度の高い光源が開発されたこともあって高輝度な画像が観察可能になってきた。 
【０００３】
液晶パネルやＤＭＤを映像表示体として用いる透過型投影スクリーンは、光源から映像表示体への入射光がほぼ平行光になっており、また映像表示体から投影レンズへの光もほぼ平行光になるため、向きのそろった光がスクリーン上に投影される。 
【０００４】
スクリーンは、水平方向に広く、垂直方向には水平方向よりやや狭く拡散するような異方性が求められている。一般的に、水平方向の拡散要素としてはレンチキュラーレンズを、垂直方向の拡散要素として光拡散材が用いられていることが多い。 
【０００５】
上記のように液晶パネルやＤＭＤを映像表示体として用いると、明るい向きのそろった光がスクリーン上に到達し、映像観察時にスクリーン上で多数の輝点の集合体がギラついて見えるシンチレーションという現象が生じることが多い。シンチレーションは光拡散材の散乱光同士の干渉等から生じると言われている。 
【０００６】
従来、このようなシンチレーションの問題を解決するために、光拡散層の厚み、光拡散材の添加量などを調整するものがある。一般にこの種の透過型スクリーンでは、図１に示すような断面形状を有するフレネルレンズが広く用いられている。同図に示すフレネルレンズスクリーンに投射された映像光は、出射面側に形成された輪帯状突起により平行度が高められて、フレネルレンズシート平面方向の法線に対して略平行に出射される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０-２９３３６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって従来のフレネルレンズでは、フレネルレンズ形状を改良することでシンチレーションの問題を解決するものではなく、フレネルレンズ形状の改良によりシンチレーションの問題を解決するものが求められるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズ形状を改良することでシンチレーションの問題を解決できるフレネルレンズを提供することにある。 
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明にかかるフレネルレンズは、画像投射光を偏向して出光するフレネルレンズであって、前記フレネルレンズの光軸に対して角度α傾斜して画像投射光を発散すべく制御する第１の輪帯状突起と、前記フレネルレンズの光軸に対して角度β傾斜して画像投射光を集光すべく制御する第２の輪帯状突起とを含み、前記第１、第２の輪帯状突起は単位レンズごとに交互に配列されており、前記角度α、βは０°ではなく輪帯位置によって値が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このような本発明のフレネルレンズによれば、フレネルレンズに投写された映像光は、フレネルレンズ光軸に対して、角度が異なる複数の平行光束に分散して出力され光拡散性が大きくなり、これによりシンチレーションの問題を解決できるフレネルレンズを提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。 
図２は、本実施の形態のフレネルレンズシートを示す要部断面図である。
本実施の形態のフレネルレンズは、光源又はプロジェクタの反対側にレンズ部の凹凸面が向くよう配置して使用する。そして、画像投射光を偏向して出光するフレネルレンズであって、その形状が、出射される光束の角度に応じて識別される複数種の輪帯状突起を周期的に設けたフレネルレンズからなることを特徴とする。
具体的には、前記複数種の輪帯状突起は、前記フレネルレンズの光軸に対して角度α傾斜して画像投射光を発散すべく制御する第１の輪帯状突起と、前記光軸に対して角度β傾斜して画像投射光を集光すべく制御する第２の輪帯状突起とを含み、前記第１、第２の輪帯状突起は単位レンズごとに交互に配列されており、前記角度α、βは０°ではなく輪帯位置によって値が異なることを特徴とするものである。
【００１２】
このフレネルレンズシートでは、光軸に対して、所定の屈折面角度を持つ屈折面１a、2a、3a、4aから構成されるプリズムが、フレネルレンズの一面に配置されている。第1の輪帯状突起2、４の屈折面2a、4aは、フレネルレンズシート裏面5から所定の角度で入射した映像光を、フレネルレンズの光軸に対して角度α1、またはα2だけ発散するよう傾いて出射されるような角度に設定されており、また、第2の輪帯状突起1、3の屈折面1a、3aは、フレネルレンズシート裏面5から所定の角度で入射した映像光を、フレネルレンズシートの光軸に対して角度β1、またはβ2だけ集光するよう傾いて出射されるような角度に設定されている。
【００１３】
これら第1、第２の輪帯状突起は、フレネルレンズシート一面に単位レンズごとに交互に配列されており、出射角度α、βの値は輪帯ごとに異なっているため、光拡散性を簡単に得ることができる。
また、前記出射角度α、βの値は、前記フレネルレンズシートの範囲において、それぞれ正規分布をとるように設計してもよい。ここで正規分布とは、フレネルレンズシートの範囲内にあるレンズの出射角度α、βの値を、統計的にまとめた場合、平均射出角度を中心として出射角度の値が上下均等に分布されている状態を言う。
また、フレネルレンズシートの光学的な中心（複数の輪帯＝同心円の中心）は、フレネルレンズシート外に外れておらず、シート内に存在する。
【００１４】
このフレネルレンズは、ガラスや透明樹脂等、光学用部材を用いて構成することが可能で、生産効率を考慮した場合、各種形成技術の応用しやすい透明合成樹脂シートが望ましい。
【００１５】
透明合成樹脂としてはポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル-スチレン共重合体樹脂、スチレン樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂等を挙げることができる。
【００１６】
また図３は、他の実施の形態のフレネルレンズシートを示す要部断面図である。図３に示すように、光源又はプロジェクタ側にレンズ部の凹凸面が向くよう配置して、所定の角度で入射する光線を屈折せしめる屈折面６ｂ〜９ｂと、その屈折面により屈折した光線を反射する反射面６ａ〜９ａとを有するフレネルレンズで、輪帯ごとに出射角度α、βを不規則に設定するようにしてもよい。また、前記射出角度α、βの値は、前記フレネルレンズシートの範囲において、それぞれ正規分布をとるように設計してもよい。
【００１７】
なお、ここで挙げた例はあくまで一例であり、これらの形状を限定するものではない。また、フレネルレンズ全体としての光学的に相当するレンズ形状は球面に限らず、非球面形状を用いても良いことは言うまでもない 。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、このような構成とすることにより、フレネルレンズに投写された映像光は、フレネルレンズ光軸に対して、角度が異なる複数の平行光束に分散して出力され光拡散性が大きくなる。このためフレネルレンズの形状を適宜設定することで光拡散性が簡単に得られ、シンチレーション現象を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のフレネルレンズの要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態のフレネルレンズシートを示す要部断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のフレネルレンズシートを示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１，３，６，８……第２の輪帯状突起、２，４，７，９……第１の輪帯状突起、５……フレネルレンズシート、６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ……屈折面、６ａ，７ａ，８ａ，９ａ……反射面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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