(57)【要約】【課題】複屈折性により生じる輝度むら、色むら、二重像を低減できるフレネル基材シート、及び、それを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、リアプロジェクションテレビを提供する。【解決手段】フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差｜ΔｎｋＬ｜Lを小さく、その位相差が入射光の波長により変化する変化量｜ΔＷ｜を小さく、フレネル基材シートのＰ偏光成分の振動方向とＳ偏光成分の振動方向との屈折率差である複屈折率差｜ｎx−ｎz｜を小さくすることにより実現した。【選択図】図３
2007011208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項２】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項３】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
円偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜＜π／４を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項４】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
円偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項５】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差は、前記入射光の波長に関わらず、略一定であること、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項６】
請求項５に記載のフレネル基材シートであって、
波長領域４５０〜７５０ｎｍの直線偏光が入射するとき、
このフレネル基材シートを通過した前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lが入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項７】
請求項５に記載のフレネル基材シートであって、
波長領域４５０〜７５０ｎｍの直線偏光が入射するとき、
このフレネル基材シート内を通過する前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＶ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項８】
請求項５に記載のフレネル基材シートであって、
波長領域４５０〜７５０ｎｍの円偏光が入射するとき、
このフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cと前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差の絶対値｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜が、入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Cは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＷ｜C＜π／１２を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項９】
請求項５に記載のフレネル基材シートであって、
波長領域４５０〜７５０ｎｍの円偏光が入射するとき、
このフレネル基材シート内を通過する前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が、入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＶ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項１０】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
このフレネル基材シート内を通過するＰ偏光成分の振動方向に対する屈折率と、Ｓ偏光成分の振動方向に対する屈折率とは、略等しいこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフレネル基材シートであって、
主屈折率をｎx、ｎy、ｎzとしたとき、その複屈折率差の絶対値｜ｎx−ｎz｜は、｜ｎx−ｎz｜≦０．０１を満たすこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項１２】
フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、
その複屈折量が小さいこと、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のフレネル基材シートにおいて、
光を拡散する光拡散性を有すること、
を特徴とするフレネル基材シート。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のフレネル基材シートと、
前記フレネル基材シートの出射側に設けられたフレネルレンズ部と、
を備えたフレネルレンズシート。
【請求項１５】
請求項１４に記載のフレネルレンズシートにおいて、
前記フレネル基材シートの入射側に、光に対して等方性を有するガラスにより形成された基材が積層されること、
を特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載のフレネルレンズシートにおいて、
透過型スクリーンへ投射される映像光の最大入射角度が４５°を超える背面投射型表示装置に用いられる透過型スクリーンに使用されること、
を特徴とするフレネルレンズシート。
【請求項１７】
請求項１４から請求項１６までのいずれか１項に記載のフレネルレンズシートと、
光を拡散させる光学シートと、
を備えた透過型スクリーン。
【請求項１８】
請求項１７に記載の透過型スクリーンと、
映像光を前記透過型スクリーンに投射する光源部と、
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のベース部分に用いられるフレネル基材シート、及び、これを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、背面投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像光をスクリーンの背面から投射して表示するリアプロジェクションテレビ等の背面投射型表示装置は、映像を表示するスクリーンとして、透過型スクリーンを用いている。この透過型スクリーンは、一般的に、映像光をスクリーンの観察面側へ出射するフレネルレンズシート等を用いている。
【０００３】
また、このようなリアプロジェクションテレビ等において、映像光を投射する光源は、一般的に、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）方式、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）方式、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）方式等の光源を用いてきた。これらの光源のうち、ＬＣＤ方式の光源から投射された映像光は、その構造上、偏光子等を通過するため、偏光となる。そのため、透過型スクリーンは、ＬＣＤ方式の光源を用いる場合、その偏光に対する特性が重要視される。
【０００４】
一般的に、フレネルレンズシートは、映像光が入射する透過型スクリーンの入射側に設けられ、映像光をフレネルレンズによって屈折させ、略平行光として観察面側へ出射する。このフレネルレンズが出射側に形成されるベース部材に用いられるフレネル基材シートは、通常、押し出し、圧延等により成形された板、フィルム等を用いている。これらの部材は、その製造工程上、延伸等の加工を施すため、光に対して異方性を持ち、光の振動する向きによって屈折率が異なる複屈折性を有する。
【０００５】
そのため、入射した光は、互いに垂直な振動方向を持つＰ偏光成分（光線の進行方向と試料面の入射点からの垂線がなす平面と同一平面で振動する直線偏光成分）とＳ偏光成分（光線の進行方向と試料面の入射点からの垂線がなす平面に垂直な平面で振動する直線偏光成分）（以下、特別な場合を除きＰ偏光成分、Ｓ偏光成分とする）との出射位置にずれが生じる。これは、透過型スクリーンにおいて、二重像（ゴースト）の原因となるという問題があった。
【０００６】
また、偏光が複屈折性を有する部材を通過するとき、そのＰ偏光成分とＳ偏光成分との進む速度に差が生じるため、出射時には、そのＰ偏光成分とＳ偏光成分との間に位相差（光路長差）が生じる。そのため、偏光は、複屈折性を有する部材を通過することにより、その振動方向等が変化し、例えば、直線偏光の向きが変化したり、円偏光が直線偏光に変化したりする。
さらに、光の入射角度が大きくなると、この複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（光路長差）は大きくなる。従って、偏光が、複屈折性を持つ部材に大きな入射角度で入射する場合、出射時には、その偏光状態が、入射時とは大きく変化する。そして、この偏光の状態の変化は、リアプロジェクションテレビ等の画質に大きな影響を与える。
【０００７】
偏光と透過率の関係について説明する。
図１０は、屈折率ｎa＝１．０の媒質（空気）から屈折率ｎb＝１．５５の媒質（フレネル基材シート）に入射したＰ偏光、Ｓ偏光、円偏光の入射角度による透過率の変化を示した図である。
図１０において、縦軸は透過率を示し、横軸は入射角度を示している。
なお、図１０は、空気からフレネル基材シートへ入射したときの透過率を示しており、空気からフレネル基材シートへ入射し空気へ出射した場合の透過率は、図１０に示す値の２乗になる。
映像光が偏光であり、出射側にフレネルレンズ部が形成されたフレネルレンズシートを通過する場合、空気とフレネル基材シートとの界面、フレネル基材シートとフレネルレンズ部との界面、フレネルレンズ部と空気との界面等、各界面での偏光状態により透過率差が生じる。
従って、フレネルレンズシートを通過する偏光は、その偏光状態の違いにより透過率が大きく変化する。
図１０に示すように、Ｐ偏光、Ｓ偏光は、入射角度が大きくなるにつれ、Ｓ偏光の透過率に比べ、Ｐ偏光の透過率が高くなり、円偏光はその間の値となる。
よって、映像光がフレネル基材シートを通過し、フレネルレンズ部に透過率の低いＳ偏光成分を多く含む直線偏光として入射した部位は暗くなり、透過率の高いＰ偏光成分を多く含む直線偏光として入射した部位は明るくなり、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との成分量が等しい円偏光として入射した部位はそれらの中間の明るさになる。そのため、透過型スクリーンに輝度むらが生じるという問題があった。
【０００８】
また、フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（光路長差）は、入射する光の波長にも依存するため、フレネル基材シートを通過した後の偏光状態は、入射角度が同じ場合でも、その波長によって異なる。よって、フレネル基材シートを通過した映像光は、その波長により、フレネルレンズ部に入射する光の透過率に差が生じ、透過型スクリーンに色むらが生じるという問題があった。
さらに、フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（光路長差）は、映像光の入射角度にも依存するため、特に、入射角度の大きい、透過型スクリーンの外周部での輝度むら、色むらが大きくなるという問題があった。
【０００９】
従来のリアプロジェクションテレビは、投射距離が長く、透過型スクリーンの外周部での映像光の入射角度は比較的小さい。そのため、透過型スクリーンに入射する映像光が偏光であっても、フレネル基材シートの複屈折性が映像光に与える影響は小さく、許容範囲内であった。
しかし、近年、大画面化、薄型化により、透過型スクリーンまでの投射距離が短くなったリアプロジェクションテレビは、透過型スクリーンの外周部における映像光の入射角度が、従来のリアプロジェクションテレビに比べ、非常に大きい。そのため、映像光が偏光である場合、フレネル基材シートの外周部等において、複屈折性が映像光に与える影響は、重要視される。
【００１０】
特許文献１では、フレネル基板の複屈折量を３５０ｎｍ以下とすることにより、輝度むら、色むらの改善を図る手法が開示されている。特許文献１では、投射される映像光は直線偏光であり、光の３原色の偏光方向は一致しており、スクリーンの縦横方向に対し、偏光方向が平行あるいは垂直である場合に有効である。
しかし、特許文献１に開示された手法では、映像光が略円偏光又は略楕円偏光である場合、波長４６０ｎｍ前後の光は、複屈折量が波長の約０．７５倍となり、フレネル基板が１／４波長板と等価の作用を及ぼし、その光は、略直線偏光となる。そのため、透過型スクリーンに色むらが発生するという問題があった。
【００１１】
また、特許文献２では、フレネルレンズシートに用いられ、フレネルレンズが形成されるベースシートを、波長５９０ｎｍの光における複屈折の位置による変化率が４０ｎｍ／ｃｍ以下、ベースシートの最大複屈折量が１０００ｎｍ以下、フレネルレンズ面への光の入射角度を０°以上３８°以下とし、色むらを改善する手法が開示されている。
しかし、特許文献２に開示された手法は、より光の入射角度が大きいリアプロジェクションテレビでは、色むらが発生するという問題があった。
また、特許文献２に開示された手法は、ベースシートの複屈折の面内分布が均一ではないため、輝度むらが発生しやすい。
【００１２】
さらに、特許文献３では、映像の立体感に優れた背面投射形立体映像プロジェクションテレビを提供するために、円偏光あるいは直線偏光として投射された映像光の偏光状態を乱さないようにフレネルレンズシートの複屈折を適正化する手法が開示されている。
しかし、これは、両眼視差による立体感に優れた像を得るために、２つの光源から投射された光の偏光状態を維持し、映像の立体感の消失や、立体像の違和感を防止することを目的としており、本発明とは、その目的が異なる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−９０８９１号公報
【特許文献２】特開２００４−８５７３６号公報
【特許文献３】特開平３−７３９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差に起因する輝度むら、色むらや、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれに起因する二重像（ゴースト）を低減できるフレネル基材シート、及び、それを用いたフレネルレンズシート、透過型スクリーン、背面投射型表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００１６】
請求項２の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００１７】
請求項３の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、円偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜＜π／４を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００１８】
請求項４の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、円偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００１９】
請求項５の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差は、前記入射光の波長に関わらず、略一定であること、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５に記載のフレネル基材シートであって、波長領域４５０〜７５０ｎｍの直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lが入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項５に記載のフレネル基材シートであって、波長領域４５０〜７５０ｎｍの直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する前記直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＶ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項５に記載のフレネル基材シートであって、波長領域４５０〜７５０ｎｍの円偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cと、前記円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との差の絶対値｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜が入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Cは、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＷ｜C＜π／１２を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項５に記載のフレネル基材シートであって、波長領域４５０〜７５０ｎｍの円偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過するＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が、入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＶ｜は、このフレネル基材シートの全面において、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２４】
請求項１０の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、このフレネル基材シート内を通過するＰ偏光成分の振動方向に対する屈折率と、Ｓ偏光成分の振動方向に対する屈折率とは、略等しいこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載のフレネル基材シートであって、主屈折率をｎx、ｎy、ｎzとしたとき、その複屈折率差の絶対値｜ｎx−ｎz｜は、｜ｎx−ｎz｜≦０．０１を満たすこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２６】
請求項１２の発明は、フレネルレンズ形状が出射側に形成されたフレネルレンズシートのベース部分に用いられるフレネル基材シートであって、その複屈折量が小さいこと、を特徴とするフレネル基材シート（１１１）である。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載のフレネル基材シートにおいて、光を拡散する光拡散性を有すること、を特徴とするフレネル基材シートである。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載のフレネル基材シート（１１１）と、前記フレネル基材シートの出射側に設けられたフレネルレンズ部（１１２）と、を備えたフレネルレンズシート（１１０）である。
【００２９】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記フレネル基材シートの入射側に、光に対して等方性を有するガラスにより形成された基材が積層されること、を特徴とするフレネルレンズシートである。
【００３０】
請求項１６の発明は、請求項１４又は請求項１５に記載のフレネルレンズシートにおいて、透過型スクリーンへ投射される映像光の最大入射角度が４５°を超える背面投射型表示装置に用いられる透過型スクリーンに使用されること、を特徴とするフレネルレンズシート（１１０）である。
【００３１】
請求項１７の発明は、請求項１４から請求項１６のいずれか１項に記載のフレネルレンズシート（１１０）と、光を拡散させる光学シート（１２０）と、を備えた透過型スクリーン（１００）である。
【００３２】
請求項１８の発明は、請求項１７に記載の透過型スクリーン（１００）と、映像光（Ａ）を前記透過型スクリーンに投射する光源部（２０）と、を備えた背面投射型表示装置（１）である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明のフレネル基材シートは、直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lが、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たすので、このフレネル基材シートは、直線偏光で入射した光の偏光状態を変化させず、略直線偏光として出射できる。
従って、このフレネル基材シートは、円偏光で入射した光についても、略円偏光として出射させることができるので、映像光の偏光状態が変化することに起因する、透過型スクリーンの外周部等に生じる輝度むらを低減できる。
また、入射角度が大きくなる画面の左右方向の振動方向がＰ偏光成分となり、入射角度が小さい画面の上下方向の振動方向をＳ偏光成分となるように直線偏光を投射した場合には、入射角度による透過率低下、向上、偏光による透過率向上、低下のバランスが取れ、フレネル基材シートの画面内に生じる輝度むら、色むらを低減できる。
【００３４】
（２）本発明のフレネル基材シートは、直線偏光が入射するとき、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とがこのフレネル基材シート内を通過する光路長差の絶対値｜ΔｎＬ｜が、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たすので、このフレネル基材シートは、直線偏光で入射した光の偏光状態を変化させず、略直線偏光として出射できる。
従って、このフレネル基材シートは、円偏光で入射した光についても、略円偏光として出射させることができるので、映像光の偏光状態が変化することに起因する、透過型スクリーンの外周部等に生じる輝度むらを低減できる。
また、入射角度が大きくなる画面の左右方向の振動方向がＰ偏光成分となり、入射角度が小さい画面の上下方向の振動方向をＳ偏光成分となるように直線偏光を投射した場合には、入射角度による透過率低下、向上、偏光による透過率向上、低下のバランスが取れ、フレネル基材シートの画面内に生じる輝度むら、色むらを低減できる。
【００３５】
（３）本発明のフレネル基材シートは、円偏光が入射するとき、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cは、０≦｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜＜π／４を満たす。よって、このフレネル基材シートは、円偏光で入射した光を、略円偏光として出射させることができるので、このフレネル基材シートは、映像光の偏光状態が変化することに起因する、透過型スクリーンの外周部等に生じる輝度むらを低減できる。
【００３６】
（４）本発明のフレネル基材シートは、円偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たす。よって、このフレネル基材シートは、円偏光で入射した光を、略円偏光として出射させることができるので、このフレネル基材シートは、映像光の偏光状態が変化することに起因する、透過型スクリーンの外周部等に生じる輝度むらを低減できる。
【００３７】
（５）本発明のフレネル基材シートは、入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差が、入射光の波長に関わらず略一定であるので、入射光の波長による透過率の変化を防止することができ、透過型スクリーンに生じる色むらを防止できる。
【００３８】
（６）本発明のフレネル基材シートは、波長領域４５０〜７５０ｎｍの直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過した直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lが入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lは、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たすので、フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差が可視光領域内の光の波長によって変化する変化量を抑えることができ、透過型スクリーンに生じる色むらを低減できる。
【００３９】
（７）本発明のフレネル基材シートは、波長領域４５０〜７５０ｎｍの直線偏光が入射するとき、このフレネル基材シートを通過する直線偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が入射する光の波長により変化する最大値と最小値との差｜ΔＶ｜は、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たすので、フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光とＳ偏光との位相差が可視光領域内の入射する光の波長λによって変化する変化量を抑えることができ、透過型スクリーンに生じる色むらを低減できる。
【００４０】
（８）本発明のフレネル基材シートは、波長領域４５０〜７５０ｎｍの円偏光が入射するとき、入射光のＰ偏光とＳ偏光との位相差π／２と、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cとの差の絶対値｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜が入射する光の波長により変化する最大値と最小値の差｜ΔＷ｜Cが、０≦｜ΔＷ｜C＜π／１２を満たす。よって、このフレネル基材シートは、その複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差が入射光の波長によって変化する変化量を抑えることができ、透過型スクリーンに生じる色むらを低減できる。
【００４１】
（９）本発明のフレネル基材シートは、波長領域４５０〜７５０ｎｍの円偏光が入射するとき、このフレネル基材シート内を通過する円偏光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値｜ΔｎＬ｜が入射する光の波長λにより変化する最大値と最小値との差｜ΔＶ｜は、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たす。よって、このフレネル基材シートは、その複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差が入射光の波長λによって変化する変化量を抑えることができ、透過型スクリーンに生じる色むらを低減できる。
【００４２】
（１０）本発明のフレネル基材シートは、このフレネル基材シート内を通過するＰ偏光成分の振動方向の屈折率と、Ｓ偏光成分の振動方向の屈折率とが略等しいので、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれを小さく抑えることができ、二重像(ゴースト）の発生を低減できる。
【００４３】
（１１）本発明のフレネル基材シートは、その主屈折率差をｎx、ｎy、ｎzとしたとき、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜は、｜ｎx−ｎz｜≦０．０１を満たすので、これを通過したＰ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれを小さく抑えることができ、二重像の発生を低減できる。
【００４４】
（１２）本発明のフレネル基材シートは、その複屈折量が小さいので、入射光の偏光状態を変化させることなく出射することができる。よって、円偏光である入射光が、略直線偏光に変化することによって透過型スクリーンに生じる輝度むら、色むらを低減できる。また、このフレネル基材シートは、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれを小さく抑えることができ、二重像の発生を低減できる。
【００４５】
（１３）本発明のフレネル基材シートは、光を拡散する光拡散性を有するので、視野角を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明は、フレネル基材シートの複屈折性に起因する輝度むら、色むら、二重像（ゴースト）を低減するという目的を、フレネル基材シートの複屈折性によりＰ偏光成分とＳ偏光成分との間に生じる位相差が小さく、またその位相差が入射光の波長により変化する変化量が小さく、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の振動方向に対する屈折率の差が小さいフレネル基材シートとすることにより実現した。
【実施例】
【００４７】
図１は、本発明によるフレネル基材シートを用いたリアプロジェクションテレビの断面図である。
このリアプロジェクションテレビ１は、図１に示すように、透過型スクリーン１００と、光源装置２０、ミラー３０とを備えた背面投射型表示装置である。このリアプロジェクションテレビ１において、映像光Ａは、透過型スクリーン１００の背面側（観察面側とは反対側）に配置された光源装置２０から投射され、透過型スクリーン１００に結像されて表示される。
本実施例のリアプロジェクションテレビ１は、透過型スクリーン１００に対する映像光Ａの最大入射角度は４５°であり、投射距離は７５０ｍｍ、その画面サイズは６０インチである。
光源装置２０は、映像光Ａを透過型スクリーン１００に投射し、拡大投影する光学系であり、ＬＣＤ方式の光源を用いている。通常、このような光源装置は、映像光を直線偏光で投射するが、本実施例において、光源装置２０は、映像光Ａを円偏光で投射している。
【００４８】
図２は、本発明によるフレネル基材シートを用いた透過型スクリーンを示す図である。
透過型スクリーン１００は、図２に示すように、映像光Ａの入射側にフレネルレンズシート１１０を備え、出射側にレンチキュラーレンズシート１２０を備え、これらを組み合わせることにより、１組の透過型スクリーンとして用いられている。
レンチキュラーレンズシート１２０は、映像光Ａを拡散し、出射側（観察面側）に出射する光学シートである。このレンチキュラーレンズシート１２０は、入射側に、透過型スクリーン１００の水平方向に映像光Ａを拡散するレンチキュラーレンズ部１２１を有し、出射側面の映像光Ａが通過しない領域に、所定の幅に形成された複数の遮光層１２２が、所定の間隔を空けて透過型スクリーン１００の水平方向に並べて設けられている。
【００４９】
図３は、本発明によるフレネル基材シートを用いたフレネルレンズシートの層構成を模式的に示す図である。
映像光Ａは、図３中の右側からフレネルレンズシート１１０に入射し、図中の左側から出射する。
フレネル基材シート１１１は、フレネルレンズシート１１０のベース部分に用いられるシート状の部材である。このフレネル基材シート１１１には、図３に示すように、その出射側に、紫外線硬化樹脂等により一体的に形成されたフレネルレンズ部１１２が設けられている。
【００５０】
ここで、光源装置２０から投射された映像光Ａは、フレネルレンズ部１１２により略平行光として出射されるため、レンチキュラーレンズシート１２０は、映像光Ａの入射角度が略０°となることに加え、映像光Ａを拡散することを目的としているため、その複屈折性が映像光Ａに与える影響は小さい。
しかし、フレネルレンズシート１１０は、映像光Ａの入射角度が大きいため、その複屈折性が映像光Ａに大きな影響を与える。
【００５１】
一般的に、ＬＣＤ方式の光源を用いる場合、その構造上、スクリーンに投射される光は直線偏光である。直線偏光は、互いに垂直な振動方向を持つＰ偏光成分とＳ偏光成分とに位相差が無い場合、もしくはｍを整数とし、２ｍπ（光の波長の整数倍）である場合である。また、その振動方向は１方向のみであり、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との成分量に差がある場合が多い。
ここで、図１０に示したように、Ｐ偏光とＳ偏光とは、入射角度が大きくなるとその透過率に差が生じる。そのため、スクリーンに対する入射角度が大きい場合、その直線偏光に含まれるＰ偏光成分とＳ偏光成分との成分量の差によって、透過率に差が生じる。これが、透過型スクリーンの外周部における輝度むら等の原因になる。
【００５２】
しかし、円偏光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との位相差がπ／２（もしくはｍを整数とし、π／２±ｍπ）生じており、その振動方向が回転する。また、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の成分量は等しい。よって、スクリーンに対する入射角度が大きい場合にも、直線偏光のような透過率の影響は受けにくい。
よって、映像光Ａは、円偏光でフレネル基材シートに入射して円偏光で出射すると、透過型スクリーンに生じる輝度むらを防止する効果が期待できる。
【００５３】
本実施例において、光源装置２０は、映像光Ａを円偏光で投射しており、この映像光Ａが、フレネル基材シート１１１に円偏光で入射し、円偏光で出射し、フレネルレンズ部１１２に円偏光で入射させると、透過型スクリーンの輝度むら、色むら低減に有効であると考えられる。
【００５４】
そのため、フレネル基材シート１１１は、低複屈折である（複屈折量が小さい）ことが望ましく、具体的には、以下に示す条件を満たすことが望ましい。
条件（１）フレネル基材シート１１１内を通過するＰ偏光成分の振動方向に対する屈折率とＳ偏光成分の振動方向に対する屈折率とは、略等しい。
条件（２）フレネル基材シート１１１の複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（光路長差）は、フレネル基材シート１１１の全面において、略０に等しい。
条件（３）入射光の波長に関わらず、フレネル基材シート１１１の入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の差は、フレネル基材シート１１１の全面において、略０に等しい。
【００５５】
本発明において、以上の条件（１）から条件（３）までを満足するフレネル基材シート１１１のより具体的な条件を求めた。以下に、その具体的な説明をする。
まず、条件（１）に関して説明する。
図４は、屈折率楕円体を説明する図である。図４（ａ）は、屈折率楕円体を示し、図４（ｂ）は、映像光Ａをｚ軸方向から見た図であり、図４（ｃ）は、映像光Ａをｘ軸方向から見た図である。
映像光Ａが入射する複屈折性を有するシート状の部材の表面に、互いに垂直なｘ軸、ｙ軸を設定し、このｘ軸とｙ軸によって形成されるｘｙ平面の法線方向にｚ軸を設定し、映像光Ａは、ｙｚ平面内にあり、このｚ軸に対して入射角度θで入射するとする。
このシート状の部材は、複屈折性を有するため、その屈折率は光の振動方向によって異なる。よって、Ｐ偏光成分、Ｓ偏光成分の振動方向の屈折率は、屈折率楕円体を用いて考える。この屈折率楕円体は、ｘ2／ｎx2＋ｙ2／ｎy2＋ｚ2／ｎz2＝１を満たしており、ｎx、ｎy、ｎzは、シート状の部材の主屈折率であり、その材料に固有の値である。
【００５６】
図４に示すように、映像光Ａに対する屈折率は、この屈折率楕円体を、原点を通り映像光Ａに直交する平面で切ったときの切り口となる楕円形Ｈによって決まる。この楕円形Ｈの長軸ｎ1と短軸ｎ2の長さは、それぞれの軸に平行な振動方向をもつ直線偏光に対する屈折率を示している。
従って、Ｐ偏光成分は、映像光Ａがｚ軸と角度θをなして入射するとき、その振動面をｙｚ平面に有するので、ｘ＝０、ｙ＝ｎPｃｏｓθ、ｚ＝ｎPｓｉｎθとなり、屈折率楕円体の式より、Ｐ偏光成分の屈折率ｎPは、
ｎP＝ｎyｎz／（ｎz2ｃｏｓ2θ＋ｎy2ｓｉｎ2θ）1/2  ・・・式（１）
となる。また、Ｓ偏光成分はｘ軸に平行な方向に振動しているので、Ｓ偏光成分の屈折率をｎSとすると、
ｎS＝ｎx  ・・・式（２）
となる。
【００５７】
ここで、Ｐ偏光成分の屈折率ｎPは、その式が示すように、Ｐ偏光成分の入射角θに依存し、θ＝０°で、ｎP＝ｎyとなり、θ＝９０°で、ｎP＝ｎzとなる。Ｓ偏光成分の屈折率ｎSは、その振動方向がｘ軸に平行であるので、入射する角度によらず、常にｎS＝ｎxとなる。また、このとき、ｎx≒ｎy＞ｎzであった。
従って、入射角度が０°近傍であるとき、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との振動方向の屈折率の差（複屈折率差）の絶対値を｜ｎS−ｎP｜とすると、｜ｎS−ｎP｜≒｜ｎx−ｎy｜≒０であり、このシート状の部材内でのＰ偏光成分とＳ偏光成分とに対する屈折率は略等しい。よって、入射角度０°近傍においては、シート状の部材の複屈折性が映像光Ａに与える影響は小さい。
また、入射角度が９０°に近づくにつれ、｜ｎS−ｎP｜は、
｜ｎS−ｎP｜≒｜ｎx−ｎz｜  ・・・式（３）
とすることができる。
よって、条件（１）である、フレネル基材シート１１１内を通過するＰ偏光成分とＳ偏光成分との屈折率の差である複屈折率差｜ｎS−ｎP｜については、｜ｎx−ｎz｜について考慮すればよい。
【００５８】
次に、条件（１）に関連して、複屈折によるＰ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれについて説明する。
図５は、映像光が空気中から複屈折性を有するシート状の部材に入射角度θで入射したときの屈折の様子を模式的に示す図である。
ここで、シート状の部材の厚さをｄ、映像光Ａの入射角をθ、各偏光成分のシート状の部材内の通過距離をＬP、ＬS、各偏光成分の屈折角をθ´P、θ´S、各偏光成分の振動方向の屈折率をｎP、ｎSとすると、例えば、Ｐ偏光成分の通過距離ＬPは、ＬP＝ｄ／ｃｏｓθPである。
【００５９】
スネルの法則より、ｓｉｎθ＝ｎPｓｉｎθPであるから、Ｐ偏光成分の屈折角θP＝ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎP）である。また、同様に、Ｓ偏光成分の屈折角θS＝ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎS）である。
以上より、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれ｜Δｙ｜は、
｜Δｙ｜＝｜ＬPｓｉｎθ´P−ＬSｓｉｎθ´S｜
＝｜ｄｓｉｎ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎP））／ｃｏｓ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎP））−ｄｓｉｎ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎS））／ｃｏｓ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎS））｜  ・・・式（４）
となる。
【００６０】
ここで、フレネル基材シート１１１において、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれ｜Δｙ｜は、｜Δｙ｜＝０であることが好ましいが、実際には、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれ｜Δｙ｜は０．０５ｍｍ以下であれば、許容範囲内であり、二重像を低減できる。
Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれ｜Δｙ｜は、その式に示すように、フレネル基材シート１１１の厚さにも依存する。よって、フレネル基材シート１１１の厚さの大きさを十分にとり、ｄ＝５ｍｍとした場合に、｜Δｙ｜≦０．０５を満たす複屈折率差｜ｎx−ｎz｜を計算により求め、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜≦０．０１とした。
【００６１】
次に、条件（２）に関して説明する。
映像光Ａが、入射時の偏光状態を略保ったまま、フレネル基材シート１１１から出射するためには、映像光Ａがフレネル基材シート１１１にどのような角度で入射しても、入射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と出射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差が０に等しい、つまり、フレネル基材シート１１１通過しても、Ｐ偏光とＳ偏光との位相差に変化が生じないことが必要である。
【００６２】
ここで、説明を容易にするために、映像光Ａが直線偏光である場合から説明する。
映像光Ａが直線偏光であるとき、その波長をλ、波数をｋ、入射角度をθ、フレネル基材シート内を通過するＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の通過距離をＬP，ＬS、フレネル基材シート１１１を通過した出射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値を｜ΔｎｋＬ｜Lとすると、
｜ΔｎｋＬ｜L＝｜ｎPｋＬP−ｎSｋＬS｜
＝｜ｎP２πｄ／（λｃｏｓ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎP）））−ｎS２πｄ／（λｃｏｓ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎS）））｜  ・・・式（５）
となる。
【００６３】
映像光Ａが直線偏光の場合、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との位相差がフレネル基材シート１１１の複屈折性により変化した変化量と等価である。
従って、例えば、映像光Ａが直線偏光であるとき、フレネル基材シート１１１を通過したＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差｜ΔｎｋＬ｜Lは、｜ΔｎｋＬ｜L＝０であることが理想的である。しかし、実際にはそのような条件を満たす部材は少ないため、フレネル基材シートとして用いることは困難である。
【００６４】
よって、フレネル基材シート１１１の複屈折性により、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分との間に生じる位相差の許容範囲を実験によって求めた。ここで、例えば、フレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差がπ／２であるとき、このフレネル基材シートに入射した偏光は、円偏光が直線偏光へ変化する等、その偏光状態が大きく変化してしまうため、複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差はπ／２より小さいことが必要である。
種々検討した結果、映像光Ａが直線偏光である場合、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差｜ΔｎｋＬ｜Lは、入射角度によらず、その全面において、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たすフレネル基材シートとすれば、映像光Ａは、入射したときの偏光状態に略等しい直線偏光として出射できる。
【００６５】
次に、映像光Ａが円偏光であるとき、フレネル基材シート１１１の複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差は、出射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差（ΔｎｋＬ）Cと、入射光における位相差π／２との差の絶対値｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜と表される。
この｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜は、映像光Ａが直線偏光であった場合の｜ΔｎｋＬ｜Lに等しい。よって、
｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜＝｜ΔｎｋＬ｜L  ・・・式（６）
となる。
よって、映像光Ａが円偏光である場合、フレネル基材シート１１１の複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜は、映像光Ａの入射角度によらず、０≦｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜＜π／４を満たせば、透過型スクリーン１００に生じる輝度むらの低減に有効である。
【００６６】
フレネル基材シート１１１の複屈折性によってＰ偏光成分とＳ偏光成分との間に生じる位相差は、フレネル基材シート１１１内を通過するＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差を用いて表すことができる。フレネル基材シート１１１内を通過するＰ偏光成分とＳ偏光成分との光路長の差の絶対値を｜ΔｎＬ｜とすると、
｜ΔｎＬ｜＝｜ｎPＬP−ｎSＬS｜＝｜ｎPｄ／（ｃｏｓ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎP）））−ｎSｄ／（ｃｏｓ（ｓｉｎ-1（（ｓｉｎθ）／ｎS）））｜  ・・・式（７）
となり、｜ΔｎｋＬ｜Lが、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たすとき、ｋ＝２π／λより、｜ΔｎＬ｜は、０≦｜ΔｎＬ｜＜λ／８を満たす。
この条件を満たすフレネル基材シート１１１であれば、フレネル基材シート１１１の複屈折性による映像光Ａの偏光状態の変化は小さく、本実施例に示すような、映像光Ａを円偏光で投射した場合に透過型スクリーン１００に生じる輝度むらの低減に有効である。
【００６７】
次に、条件（３）について説明する。
入射光の波長に関わらず、フレネル基材シート１１１の入射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差と、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差は、フレネル基材シート１１１の全面において、略０であることが、透過型スクリーンに生じる色むらの低減に有効である。
映像光Ａが直線偏光である場合、｜ΔｎｋＬ｜Lは、式（６）に示すように、フレネル基材シート１１１に入射する光の波長λに依存している。波長λが４５０〜７５０ｎｍの範囲内で変化するとき、入射する光の波長により変化する｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lは、｜ΔＷ｜L＝０であることが理想的である。しかし、実際にはそのような条件を満たす部材は少ないため、その材料を用いてフレネル基材シート１１１を製造するのは困難である。
【００６８】
そこで、入射する光の波長４５０〜７５０ｎｍの範囲内において、｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値の差｜ΔＷ｜Lの許容範囲を実験によって求めた。その結果、入射する光の波長が４５０〜７５０ｎｍの範囲内において、入射する光の波長に依らず、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たすフレネル基材シート１１１とすれば、透過型スクリーン１００に生じる色むらの低減に効果的である。
【００６９】
従って、映像光Ａが円偏光である場合、入射する光の波長４５０〜７５０ｎｍの範囲内において、入射する光の波長により変化する｜（ΔｎｋＬ）C−π／２｜の最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Cは、０≦｜ΔＷ｜C＜π／１２を満たすフレネル基材シート１１１とすれば、透過型スクリーン１００に生じる色むらの低減に有効である。
【００７０】
また、入射する光の波長４５０〜７５０ｎｍの範囲内において、入射する光の波長により変化する｜ΔｎＬ｜の最大値と最小値の差を｜ΔＶ｜とすると、０≦｜ΔＶ｜＜λ／２４を満たすフレネル基材シート１１１であれば、透過型スクリーン１００に生じる色むらの低減に有効である。
【００７１】
以上に示した条件（１）から条件（３）の効果を確認するために、本発明によるフレネル基材シート１１１に相当し、フレネルレンズ部１１２が形成される前の状態の測定例１、測定例２のフレネル基材シートを用意し、これらに直線偏光を投射して出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜L、入射光の波長による｜ΔｎｋＬ｜Lの変化、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜について調べた。
なお、本実施例のリアプロジェクションテレビ１において、光源装置２０が投射する映像光Ａは円偏光であるが、本測定においては、Ｐ偏光成分とＳ偏光との位相差が０である直線偏光を投射した。これは、測定例１、測定例２のフレネル基材シートの複屈折性により生じるＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の変化量の測定を容易にするためである。
測定例１、測定例２のフレネル基材シートが、測定に用いた直線偏光において、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２、｜ｎx−ｎz｜≦０．０１を満たすとき、円偏光における０≦｜ΔｎｋＬ｜C＜π／４、０≦｜ΔＷ｜C＜π／１２、｜ｎx−ｎz｜≦０．０１も満たされる。
また、以下の測定において、位相差の単位はｎｍで示してある。
【００７２】
（本実施例の測定例１のフレネル基材シート）
本実施例の測定例１のフレネル基材シートは、厚さ４００μｍのＣＡＰ（セルロースアセテートプロピオネート）樹脂の板である。
この測定例１のフレネル基材シートを９枚用意し、これに、波長が５８９．３ｎｍの直線偏光を投射し、測定例１のフレネル基材シートから出射したＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差｜ΔｎｋＬ｜Lを測定し、｜ΔｎｋＬ｜Lの入射角度に対する依存性を調べた。
測定に用いた計測器はＫＯＢＲＡ−ＡＤＨ（株式会社王子計測機器製）であり、平行ニコル回転法を用いている。具体的には、試料であるフレネル基材シートの上下に偏光板（偏光子・検光子）をおき、単一波長光束を偏光子側から照射して偏光子・検光子を平行ニコルに保ちながら光線軸回りに一回転させ、フレネル基材シートを通過した出射光の強度の角度依存性から試料の位相差を求める方法である。測定では、この計測器を用いて、波長５８９．３ｎｍの光を照射し、入射角度−５０°から＋５０°まで、１０°ごとに測定した。
【００７３】
図６は、本発明による測定例１のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの測定結果を示す図である。
図６において、縦軸は出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜L、横軸は入射角度θであり、各測定用サンプルごとに測定値を示している。
この測定結果は、入射光が波長５８９．３ｎｍの直線偏光であるとき、測定例１のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの入射角度に対する依存性を示している。
測定結果より、測定例１のフレネル基材シートにおいて、｜ΔｎｋＬ｜Lは、入射角度０°では平均１０ｎｍで最小となり、入射角度＋５０°と入射角度−５０°では平均２０ｎｍで最大となった。
【００７４】
測定に使用した直線偏光の波長は５８９．３ｎｍであり、π／４＝λ／８＝７３．６６ｎｍより、図６より、入射角度−５０°から＋５０°の範囲において、測定例１のフレネル基材シートの出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差との差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは最大で２４．８ｎｍであり、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たしている。
【００７５】
また、入射角度−５０°から＋５０°の範囲において、測定例１のフレネル基材シートの｜ΔｎｋＬ｜Lの入射角度による変化の最大値と最小値との差は、１０ｎｍであり、入射角度によるばらつきは小さい。
【００７６】
次に、測定例１のフレネル基材シートに対して、その波長が４４７．６ｎｍ、４８６ｎｍ、５４６ｎｍ、５４７ｎｍ、５５０ｎｍ、５８９ｎｍ、６３０．６ｎｍ、６５６ｎｍ、７４３．４ｎｍの９種類の可視光領域の直線偏光を、入射角度０°、４５°で入射させたときの、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lを測定し、入射光の波長による｜ΔｎｋＬ｜Lの変化を調べた。
【００７７】
図７は、本発明による測定例１のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの入射光の波長による変化の測定結果を示す図である。
図７において、縦軸は出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lであり、横軸は入射光の波長であり、破線は入射角度０°での測定結果であり、実線は、入射角度４５°での測定結果である。
測定結果より、測定例１のフレネル基材シートの出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは、入射角度０°の場合、入射光の波長が４４７．６ｎｍで最小値８ｎｍ、入射光の波長が７４３．４ｎｍで最大値１２ｎｍであった。また、入射角度４５°の場合、入射光の波長が４４７．６ｎｍで最小値１８ｎｍ、入射光の波長が７４３．４ｎｍで最大値２６ｎｍであった。
【００７８】
ここで、入射光の波長が４４７．６ｎｍのとき、π／１２＝λ／２４＝１８．６５ｎｍ、波長が７４３．４ｎｍのとき、π／１２＝λ／２４＝３０．９８ｎｍである。よって、この波長領域で、｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lが０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たすためには、測定例１のフレネル基材シートの｜ΔＷ｜Lは、入射角度に関わらず、最短波長である４４７．６ｎｍでの上限値と、最大波長である７４３．４ｎｍでの上限値との差、１２．３３ｎｍ未満であればよい。
【００７９】
測定結果より、入射光の波長４４７．６〜７４３．４ｎｍの領域において、測定例１のフレネル基材シートの出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lは、入射角度０°では４．５ｎｍであり、入射角度４５°では８ｎｍである。
よって、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たしている。
【００８０】
また、測定例１のフレネル基材シートの主屈折率は、ｎx＝１．４７４００４、ｎy＝１．４７４００２、ｎz＝１．４７３９９４であり、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜＝０．０００１である。これは｜ｎx−ｎy｜≦０．０１を満たしている。
従って、測定例１のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれ｜Δｙ｜は、最大入射角度である６０°で入射した場合、計算より０．００３μｍとなり、出射位置のずれは無いとみなしてよい。
【００８１】
以上に示した測定例１のフレネル基材シートを用いたフレネルレンズシート１１０を透過型スクリーン１００に備え、リアプロジェクションテレビ１に用いて、実際に円偏光である映像光Ａを光源装置２０から投射し、その画像を評価したところ、透過型スクリーン１００の上下方向、左右方向に色むら、輝度むらは生じず、二重像も無く、良好な画像が得られた。
【００８２】
ここで、比較例として、入射角度−５０°から＋５０°までの範囲において、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lが｜ΔｎｋＬ｜L＝４０００ｎｍであり、入射光の波長４４７．６〜７４３．４ｎｍの領域においての出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lが｜ΔＷ｜L＝１０００ｎｍであり、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜＝０．０３であるフレネル基材シートを用いたフレネルレンズシートを、測定例１のフレネル基材シートと同様に映像光Ａを投射してその画像を評価したところ、透過型スクリーンの上下方向、左右方向に輝度むら、色むらが生じた。
【００８３】
（測定例２のフレネル基材シートおける位相差の測定）
測定例２のフレネル基材シートは、無延伸のポリカーボネート樹脂により形成された厚さ１００μｍの板である。
この測定例２のフレネル基材シートを３枚用意し、これに波長５８９．３ｎｍの直線偏光を入射角度を変えて投射し、測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lを測定した。測定方法は、測定例１のフレネル基材シートを測定した方法と同様である。
【００８４】
図８は、本発明による測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの測定結果を示す図である。
図８において、縦軸は、出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lであり、横軸は、入射角度θであり、各測定用サンプルごとに測定値を示している。
測定結果より、測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは、入射角度０°で平均８ｎｍであり最小値となり、入射角度＋５０°と入射角度−５０°で平均３６ｎｍであり最大値となった。
測定に使用した直線偏光の波長は５８９．３ｎｍであり、π／４＝λ／８＝７３．６６ｎｍである。測定例２のフレネル基材シートの出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは最大で３７．０ｎｍであり、０≦｜ΔｎｋＬ｜L＜π／４を満たしている。
【００８５】
また、図８に示した測定結果より、入射角度−５０°から＋５０°までの範囲において、測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差は、２９ｎｍであり、入射角度によるばらつきは小さく許容範囲内である。
【００８６】
次に、入射光の波長による測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの変化を測定した。測定方法は、測定例１のフレネル基材シートを測定した測定方法と同様である。
図９は、本発明による測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの入射光の波長による変化の測定結果を示す図である。
図９において、縦軸は出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜L、横軸は入射光の波長λである。破線は、入射角度０°での測定結果、実線は、入射角度４５°での測定結果を示している。
測定結果より、測定例２のフレネル基材シートの出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lは、入射角度０°の場合、入射光の波長が４４７．６ｎｍで最大値８ｎｍとなり、入射光の波長が７４３．４ｎｍで最小値７ｎｍとなった。また、入射角度４５°の場合、入射光の波長が４４７．６ｎｍで最大値３１ｎｍとなり、入射光の波長が７４３．４ｎｍで最小値２８ｎｍとなった。
【００８７】
ここで、測定例１と同様に、入射光の波長が４４７．６〜７４３．４ｎｍの領域において、測定例２のフレネル基材シートを通過したＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lが、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たすためには、測定例２のフレネル基材シートにおける｜ΔＷ｜Lは、入射角度によらず、１２．３３ｎｍ未満であればよい。
測定結果より、入射光の波長４４７．６〜７４３．４ｎｍの領域において、測定例２のフレネル基材シートの出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの最大値と最小値との差｜ΔＷ｜Lは、入射角度０°では１ｎｍであり、入射角度４５°では３ｎｍである。
よって、測定例２のフレネル基材シートにおいて｜ΔＷ｜Lは、０≦｜ΔＷ｜L＜π／１２を満たしている。
【００８８】
また、測定例２のフレネル基材シートの主屈折率は、ｎx＝１．５８５３５、ｎy＝１．５８５２３、ｎz＝１．５８４３７であり、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜＝０．０００９８であった。これは、複屈折率差｜ｎx−ｎz｜≦０．０１を満たしている。
よって、測定例２のフレネル基材シートに入射した光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との出射位置のずれ｜Δｙ｜は、入射角度６０°で入射した場合、｜Δｙ｜＝０．０６μｍとなり、０．０５ｍｍ以下である。
【００８９】
以上に示した測定例２のフレネル基材シートを用いた透過型スクリーン１００をリアプロジェクションテレビ１に用いて、実際に円偏光である映像光を投射し、その画質を評価したところ、図６、図８に示すように、入射角度による｜ΔｎｋＬ｜Lの変化量が測定例１のフレネル基材シートを用いた透過型スクリーン１００に比べ大きいため、スクリーンの上下方向、左右方向の輝度むらは生じたが、許容できる範囲内であり、画質に影響はなかった。また、図７、図９に示すように、波長による｜ΔｎｋＬ｜Lの変化量｜ΔＷ｜Lが測定例１の透過型スクリーン１００に比べ小さい。よって、円偏光を投射した場合の｜（ΔｎｋＬ）−π／２｜の波長による変化量｜ΔＷ｜Cが小さいのでスクリーンの上下方向、左右方向の色むらは低減され、二重像も発生せず、良好な画像が得られた。
さらに、測定例２のフレネル基材シートは、測定例１のフレネル基材シートに比べ、入手しやすく、安価である。
【００９０】
また、測定例１、測定例２のフレネル基材シートを用いた透過型スクリーン１００に、映像光Ａとして直線偏光を投射する場合は、入射角度が大きくなる透過型スクリーン１００の画面の左右方向をＰ偏光成分の振動方向とし、入射角度が小さい画面の上下方向の振動方向をＳ偏光成分の振動方向となるように直線偏光を投射することにより、入射角度による透過率低下、向上、偏光による透過率向上、低下のバランスが取れるので、映像光Ａとして直線偏光を投射した場合にも、フレネル基材シートの画面内に生じる輝度むら、色むらを低減できる。
【００９１】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）本実施例において、フレネル基材シート１１１は、厚さ４００μｍのＣＡＰ樹脂製の板である測定例１のフレネル基材シート、厚さ１００μｍの無延伸のポリカーボネート樹脂製の板である測定例２のフレネル基材シートを例として示したが、これに限らず、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）樹脂、ＣＡＢ（セルロースアセテートブチレード）樹脂等の他のセルロース系樹脂を用いてもよいし、ＭＳ（メタクリルスチレン）樹脂や、シクロオレフィン系ポリマーや、オレフィンマレイミド共重合体等を用いてもよい。
また、上記の材料に限らず、他の材料を用いて、延伸しないキャスト法等により形成された部材等を用いてもよい。
さらに、フレネル基材シート１１１は、上記材料に限らず、光に対して等方性を有するガラスを材料として形成された基材シートを用いてもよい。
【００９２】
（２）本実施例において、光源装置２０は、映像光Ａを円偏光で投射する例を示したが、これに限らず、映像光Ａは、略円偏光で投射してもよい。
【００９３】
（３）本実施例において、フレネル基材シート１１１は、ＣＡＰ樹脂製の板、無延伸のポリカーボネート樹脂製の板等である例を示したが、これに限らず、ＣＡＰ樹脂や無延伸のポリカーボネート樹脂に拡散材を混合し、光を拡散させる光拡散性を付与したシート状の部材を用いてもよい。
この場合、拡散材としては、ガラスビーズや、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ＭＳ樹脂等により形成された粒子を用いるとよい。
【００９４】
（４）本実施例において、フレネルレンズシート１１０は、フレネル基材シート１１１をベース部材とし、出射側にフレネルレンズ部１１２が形成される例を示したが、これに限らず、光に対して等方性を有するガラスにより形成された等方性ガラス基板を、フレネル基材シート１１１の入射側に積層してもよい。このように等方性ガラス基板を積層することにより、低複屈折であり、さらに、自重による撓みや、温度や湿度等の環境の変化によるゆがみが生じ難いフレネルレンズシートとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明によるフレネル基材シートを用いたリアプロジェクションテレビの断面図である。
【図２】本発明によるフレネル基材シートを用いた透過型スクリーンを示す図である。
【図３】本発明によるフレネル基材シートを用いたフレネルレンズシートの層構成を模式的に示す図である。
【図４】屈折率楕円体を説明する図である。
【図５】映像光が空気中から複屈折性を有するシート状の部材に入射角度θで入射したときの屈折の様子を模式的に示す図である。
【図６】本発明による測定例１のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの測定結果を示す図である。
【図７】本発明による測定例１のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの入射光の波長による変化の測定結果を示す図である。
【図８】本発明による測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの測定結果を示す図である。
【図９】本発明による測定例２のフレネル基材シートを通過した出射光のＰ偏光成分とＳ偏光成分との位相差の絶対値｜ΔｎｋＬ｜Lの入射光の波長による変化の測定結果を示す図である。
【図１０】屈折率ｎa＝１．００の媒質（空気）から、屈折率ｎb＝１．５５の媒質（フレネル基材シート）に入射したＰ偏光、Ｓ偏光、円偏光の入射角度による透過率の変化を示した図である。
【符号の説明】
【００９６】
１    リアプロジェクションテレビ
２０    光源装置
３０    ミラー
１００    透過型スクリーン
１１０    フレネルレンズシート
１１１    フレネル基材シート
１１２    フレネルレンズ部
１２０    レンチキュラーレンズシート
１２１    レンチキュラーレンズ部
１２２    遮光層
Ａ    映像光
【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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