JP2007034072A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】屈折率の波長分散により、波長ごとの光の出射角度がばらつくことによる色味の変化、色むら等が低減できるフレネルレンズシートを提供する。
【解決手段】フレネルレンズ部１１２を形成する樹脂材料に関して、その樹脂材料のアッベ数をν_dとしたとき、アッベ数ν_dは、ν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率をｎ_dとしたとき、屈折率ｎ_dは、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす紫外線硬化型樹脂を用いることにより実現した。
【選択図】図９

Description

本発明は、出射側にフレネルレンズ部を備えたフレネルレンズシート、そのフレネルレンズシートを用いた透過型スクリーン、背面投射型表示装置に関するものである。

映像光をスクリーンの背面側（観察面の反対側）から投射し、スクリーン上に結像させて表示するリアプロジェクションテレビ等では、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。この種の透過型スクリーンは、映像光を集光するフレネルレンズシートと、レンチキュラーレンズシート等の映像光を拡散する光学シートとを備えており、例えば、特許文献１に示すプロジェクションスクリーン等が挙げられる。

従来、このようなリアプロジェクションテレビは、その光源としてＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）方式等の３管式の光源が用いられてきたが、近年では、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）方式、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）方式等の単管式の光源が用いられるようになり、透過型スクリーンまでの投射距離は短くなった。それに伴い、リアプロジェクションテレビは、薄型化、大画面化も進んでいる。
このようなリアプロジェクションテレビの薄型化、大画面化により、透過型スクリーンに対する映像光の入射角度、特に透過型スクリーンの外周部における映像光の入射角度は、従来のリアプロジェクションテレビに比べて大きくなってきており、透過型スクリーンに対する映像光の最大入射角度は４８°以上、例えば、５０°といった大きな角度が求められている。

従来のフレネルレンズシートは、透過型スクリーンの光源側（入射側）に設けられ、その観察面側（出射側）にフレネルレンズ部が形成されている。このフレネルレンズ部のレンズ形状により変化する界面の法線方向と、フレネルレンズ部の屈折率とは、映像光がフレネルレンズ部から出射する出射角度に影響を与え、その影響は、フレネルレンズシートへの入射角度が大きくなるにつれ、より大きくなる。

このため、以下のような問題が生じている。
（１）図１５は、屈折率と入射光の波長の関係を模式的に示した図である。
図１６は、フレネルレンズシートに映像光が入射し、出射する様子を模式的に示した図である。
従来のフレネルレンズシート２１０は、シート状の部材であるフレネル基材シート２１１の出射側にフレネルレンズ部２１２が一体的に形成されている。映像光Ｌ₁，Ｌ₂は、ＤＭＤ方式等の光源装置４０から投射され、フレネルレンズシート２１０に入射する。
通常、ある均質な物質において、その屈折率は、光の波長によって異なり、図１５に示すように、波長が短いほどその屈折率は高くなる。そのため、図１６に示すように、白色光である映像光Ｌ₁，Ｌ₂がフレネルレンズシート２１０の任意の点に入射したとき、波長の短い青色光と、それに比べて波長の長い緑色光、赤色光等とは、その屈折率の差により出射角度にばらつきが生じるため、このようなフレネルレンズシートを用いた透過型スクリーンでは、観察者が見る角度によって、画像の色味が変化するという問題があった。

（２）光の波長による出射角度の差は、フレネルレンズシート２１０に対する映像光の入射角度に依存する。入射角度とは、図１６において、θ_in1及びθ_in2と示した部分の角度であり、フレネルレンズシート２１０の入射面（フレネル基材シート２１１の入射側の面）の法線と映像光Ｌ₁，Ｌ₂のなす角度である。フレネルレンズシート２１０への映像光の入射角度が大きくなるにつれ、波長ごとの屈折率差の影響は大きくなり、結果として、波長ごとの出射角度のばらつきも大きくなる。そのため、図１６に示すように、透過型スクリーンは、フレネルレンズシート２１０への映像光Ｌ₁の入射角度の小さい中央部よりも、映像光Ｌ₂の入射角度が大きい外周部において、色むらが生じやすいという問題があった。

（３）特に、屈折率の大きい青色光は、緑色光、赤色光との出射角度の差により、その出射方向が他の２つの光とずれる。そのため、透過型スクリーンが、その観察面側（出射側）に光を拡散させる光学シートとして、遮光層を有するレンチキュラーレンズシートを備えている場合等に、その遮光層の幅や間隔によっては、青色光は、遮光層に吸収され、画像が黄色味を帯びて見えるという問題があった。
特開２００４−８５７３６号公報

本発明の課題は、屈折率の波長分散により、波長ごとの光の出射角度がばらつくことによる画像の色味の変化、色むら等が低減できるフレネルレンズシート、及び、これを用いた透過型スクリーン、背面投射型表示装置を提供することである。

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、入射する光を出射側に出射するフレネルレンズ部を出射側に備えたフレネルレンズシートであって、少なくとも前記フレネルレンズ部（１１２）は、アッベ数をν_dとしたとき、ν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率をｎ_dとしたとき、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす樹脂材料により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（１１０）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載のフレネルレンズシートにおいて、前記樹脂材料は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂であること、を特徴とするフレネルレンズシート（１１０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２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４８°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。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか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。
請求項５の発明は、請求項４に記載の透過型スクリーン（１００）と、映像光（Ｌ）を投射する光源（２０）と、を備えた背面投射型表示装置（１）である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明のフレネルレンズシートは、少なくともフレネルレンズ部が、アッベ数をν_dとしたとき、ν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率をｎ_dとしたとき、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす樹脂材料により形成されている。従って、入射する光の波長による屈折率の分散が小さく、入射する光の波長による出射角度のばらつきが小さくなり、見る角度によって生じる画像の色味の変化や、透過型スクリーンの外周部等に生じる色むらを低減できる。
また、一般的にアッベ数を高くすると、屈折率が低くなるが、本発明のフレネルレンズシートでは、従来用いられているフレネルレンズとしての屈折率を保つことができるので、映像光の反射損失を小さくし、透過型スクリーンの輝度の低下を防止できる。
これらのことから、映像光の最大入射角度が４８°以上となるような大きな入射角度で映像光が入射する透過型スクリーンであっても、本発明のフレネルレンズシートを用いた場合には、色むらが少なく、十分な輝度をもった透過型スクリーンとすることができる。

（２）本発明の樹脂材料は、紫外線硬化型樹脂であるので、フレネルレンズ部等の成形が容易であり、製造工程を簡単にできる。

本発明は、屈折率の波長分散により、波長ごとの光の出射角度がばらつくことによる色味の変化、色むら等が低減できるフレネルレンズシートを提供するという目的を、少なくともフレネルレンズ部は、アッベ数ν_dが、ν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dが、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす紫外線硬化型樹脂を用いて形成することにより実現した。

図１は、本発明によるフレネルレンズ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。
リアプロジェクションテレビ１は、透過型スクリーン１００、光源装置２０、ミラー３０等を備えた背面投射型表示装置である。
光源装置２０は、透過型スクリーン１００の背面側（観察面とは反対側）に設けられ、映像光Ｌを透過型スクリーン１００に投射するＤＭＤ方式の光源である。

図２は、本発明によるフレネルレンズシートを用いた透過型スクリーンを示した図である。
透過型スクリーン１００は、入射側（光源側）に設けられたフレネルレンズシート１１０と、出射側（観察面側）に設けられたレンチキュラーレンズシート１２０とを備え、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。
フレネルレンズシート１１０は、アクリル樹脂等により形成されたシート状の部材であるフレネル基材シート１１１と、映像光Ｌを出射側へ出射するフレネルレンズ部１１２とを備えている。フレネルレンズ部１１２は、紫外線を照射することにより硬化するアクリル系の紫外線硬化型樹脂を用いて、フレネル基材シート１１１の出射側に一体的に形成されている。
このフレネルレンズシート１１０は、波長５５０ｎｍの光（緑色光）がフレネルレンズシート１１０の入射面（フレネル基材シート１１１の入射側の面）の法線に対して平行な方向に出射するように、そのフレネルレンズ部１１２のレンズ形状（後述するフレネルレンズ角度）が設計されている。

レンチキュラーレンズシート１２０は、レンチキュラーレンズ部１２１、遮光層１２２等を有し、映像光Ｌを拡散する効果を有する光学シートである。
レンチキュラーレンズ部１２１は、レンチキュラーレンズシート１２０の入射側の面に設けられ、その断面が略楕円形の凸型形状である単位レンズを水平方向に連続して複数配列して形成され、透過型スクリーン１００の水平方向に光を拡散する。
このレンチキュラーレンズシート１２０の出射側の面には、コントラストを向上させるための遮光層１２２が、映像光Ｌの非出光部分に、所定の幅で形成され、透過型スクリーン１００の水平方向にレンチキュラーレンズ部１２１の配列ピッチと同一間隔で配置されている。

従来、フレネルレンズ部に使用される樹脂材料は、アッベ数ν_dが３５≦ν_d≦３８であり、フラウンホーファー線のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率ｎ_dが、１．５≦ｎ_d≦１．６であるものが使用されている。
しかし、本発明において、フレネルレンズシート１１０に入射する光の波長による出射角度のばらつきを改善するために、フレネルレンズ部１１２に用いる樹脂材料は、アッベ数ν_dがν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dが１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たすものとした。以下に、その理由を説明する。

（アッベ数）
アッベ数とは、レンズ等の光学系に用いられる材料を評価する指標であり、波長ごとの屈折率の度合い（屈折率の波長分散）を示す数値である。フラウンホーファー線のＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）の光に対するその材料の屈折率を、それぞれｎ_F、ｎ_d、ｎ_Cとしたとき、アッベ数ν_dは、
ν_d＝（ｎ_d−１）／（ｎ_F−ｎ_C）
という式で定義される。このアッベ数ν_dは、その値が大きい材料ほど、その屈折率の波長分散が小さく、波長ごとの光の出射角度のばらつきが小さくなり、その値が小さい材料ほど、その屈折率の波長分散が大きく、波長ごとの光の出射角度のばらつきが大きくなる。

従来、フレネルレンズ部１１２等を形成する材料として用いられる紫外線硬化型樹脂等では、アッベ数の値が大きくなると、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率が小さくなる傾向を持つ。そのため、アッベ数の値のみを考慮し、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率が小さい材料をフレネルレンズ部１１２に用いると、映像光を略平行光として出射させるために、後述するフレネルレンズ角度（図３のα参照）が大きくなるため、映像光のフレネルレンズ部１１２の出射面での反射損失が大きくなり、スクリーンの輝度の低下を招く。
そのため、フレネルレンズ部１１２は、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dが、フレネルレンズ部に対して用いられている従来の材料と略同様の範囲内であり、かつ、アッベ数の値が大きい樹脂材料を用いることとした。

（実施例及び比較例のフレネルレンズシートの出射角度、透過率の波長依存性の測定）
ここで、本発明の効果を評価するために、同形状であるが、フレネルレンズ部１１２のアッベ数ν_dの値が異なる実施例１、実施例２、比較例１から比較例３までの５枚のフレネルレンズシートを用意した。
実施例１、実施例２、比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートは、全て同様のアクリル樹脂により形成されたフレネル基材シート１１１を用い、そのフレネル基材シート１１１の出射側に、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のアクリル系紫外線硬化型樹脂により、フレネルレンズ部１１２が形成されている。各実施例及び各比較例のフレネルレンズシートのフレネルレンズ部１１２のアッベ数ν_dとフラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dは以下に示す通りである。
（実施例１）ν_d＝４５、ｎ_d＝１．５５２
（実施例２）ν_d＝４８、ｎ_d＝１．５５３
（比較例１）ν_d＝３８、ｎ_d＝１．５５２
（比較例２）ν_d＝４０、ｎ_d＝１．５５２
（比較例３）ν_d＝４２、ｎ_d＝１．５５２

このような実施例１、実施例２、比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートに対して、波長４５０ｎｍ（青色光）、５５０ｎｍ（緑色光）、６５０ｎｍ（赤色光）の３つの光を、入射角度０°から２°毎に８０°まで照射し、それぞれの波長の光の出射角度を分度器を用いて測定し、出射角度の波長依存性を調べた。

図３は、測定した入射角度、出射角度、フレネルレンズ角度を説明する図である。
測定した入射角度は、映像光Ｌが、フレネルレンズシート１１０に入射するときに、入射面であるフレネル基材シート１１１の入射側面の法線Ｈ１に対してなす角度であり、図中においてθ_inで示される。測定した出射角度は、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光がそれぞれ、フレネルレンズシートから出射するときに、フレネルレンズシート１１０の入射面に平行な面Ｐ１の法線Ｈ２に対してなす角度であり、図中においてθ_outで示される。また、フレネルレンズ角度とは、フレネル基材シート１１１の入射面に平行な面Ｐ２と、フレネルレンズ部１１２のレンズ面とが成す角度であり、図中においてαで示される。なお、このフレネルレンズ角度は、フレネルレンズシート上の位置により、異なる値をとる。

次に、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光を、実施例１、実施例２、比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートに入射角度０°から２°毎に８０°まで照射し、それぞれの波長の光の透過率を光パワーメーターＴＱ８２１０（株式会社アドバンテスト社製）を用いて測定し、透過率の波長依存性を調べた。

ここで、映像光の投射距離７５０ｍｍ、透過型スクリーンの大きさ６０インチ、透過型スクリーンへの最大入射角度４５．５°であるリアプロジェクションテレビに、従来のフレネルレンズシート（ｎ_d＝１．５５２，ν_d＝３８）を用いた場合、映像光の入射角度が４５°以内となる領域では、色むら、色味の変化等はなく、良好な画像が得られたが、映像光の入射角度が４５°を超える透過型スクリーンの外周部等では、透過型スクリーンの中央部に比べて、色むら、色味の変化等がはっきりと認識できるほどに生じていた。

このとき、画質が良好であった入射角度が４５°未満の領域（透過型スクリーン中央部）では、４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの波長の光の出射角度のばらつきは、波長５５０ｎｍの光を基準として±１．５°以内であり、３つの光の波長の透過率のばらつきは±１％以内であった。入射角度が４５°の位置では、３つの波長の光の出射角度のばらつきは、波長５５０ｎｍの光を基準として±１．５°であり、３つの波長の光の透過率のばらつきは±１％であった。また、色むら等の発生した入射角度が４５°を超える領域（透過型スクリーン外周部）では、３つの波長の光の出射角度のばらつきは、波長５５０ｎｍの光を基準として±１．５°を超えており、３つの光の波長の透過率のばらつきは±１％を超えていた。

この結果から、透過型スクリーンに生じる色むらや色味の変化は、３つの波長の光の出射角度ばらつきと、透過率ばらつきが要因と考えられるが、透過率ばらつきは変化量が小さいことから、出射角度ばらつきの方が、色むらや色味の変化には支配的であると考えられる。
従って、３つの波長の光の出射角度ばらつきが、±１．５°以内であれば、入射角度が大きい透過型スクリーンの外周部等においても、良好な画像を得られると考えられ、より大画面化、より薄型化したリアプロジェクションテレビとすることができる。

よって、実施例１、実施例２及び比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性の測定結果から、出射角度のばらつきが±１．５°以内で良好な画像となる映像光Ｌのフレネルレンズシートに対する最大の入射角度と、その最大の入射角度で入射した映像光Ｌが出射する位置のフレネルレンズ角度について調べた。また、この出射角度のばらつきが±１．５°以内となる最大の入射角度の大きさを指標としてフレネルレンズシートの性能を評価した。
上述したように、色むら、色味の変化等に関しては、出射角度ばらつきの方が支配的であると考えられるが、透過率の波長依存性の測定結果から、透過率のばらつきが±１％以内となる最大の入射角度と、その最大の入射角度で入射した映像光Ｌが出射する位置のフレネルレンズ角度についても調べた。

（測定結果）
図４は、本発明による実施例１のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図４（ａ）は、実施例１のフレネルレンズシートに対する入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、縦軸は、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の出射角度であり、横軸は、フレネルレンズシートに対する入射角度である。
なお、実施例１及び実施例２、比較例１から比較例３のフレネルレンズシートは、波長５５０ｎｍの光が、フレネルレンズシートの入射面の法線に平行な方向に出射するように設計されているので、波長５５０ｎｍの光の出射角度は、０°となっている。よって、波長４５０ｎｍの光、波長６５０ｎｍの光についての縦軸の値は、波長５５０ｎｍの光の出射角度を基準とし、これに対する波長４５０ｎｍの光、波長６５０ｎｍの光の出射角度のずれに等しい。
図中において、波長４５０ｎｍの光の測定結果は丸（点線）、波長５５０ｎｍの光の測定結果は三角形（破線）、波長６５０ｎｍの光の測定結果は正方形（実線）でそれぞれ示されている。なお、後述する図４（ｂ）及び図５から図８においても同様である。
測定結果より、実施例１のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度は５０°であり、この入射角度５０°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６５．３°であった。

図４（ｂ）は、実施例１のフレネルレンズシートに対する入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。図４（ｂ）において、縦軸は、光の透過率、横軸は、フレネルレンズシートに対する入射角度である。
測定結果より、実施例１のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の透過率のばらつきが±１％以内を満たす最大の入射角度は４６°であり、この入射角度４６°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６２．３°であった。

図５は、本発明による実施例２のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図５（ａ）は、実施例２のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図５（ｂ）は、実施例２のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、実施例２のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが、±１．５°以内を満たす最大の入射角度は５２°であり、この入射角度５２°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６６．６°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが、±１％以内を満たす最大の入射角度は４６°であり、この入射角度４６°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６２．２°であった。

図６は、比較例１のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図６（ａ）は、比較例１のフレネルレンズシートに対する入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図６（ｂ）は、比較例１のフレネルレンズシートに対する入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、比較例１のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが、±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４５°であり、この入射角度４５°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６１．４°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが、±１％以内を満たす最大の入射角度は４４°であり、この入射角度となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６０．６°であった。

図７は、比較例２のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図７（ａ）は、比較例２のフレネルレンズシートに対する入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図７（ｂ）は、比較例２のフレネルレンズシートに対する入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、比較例２のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４６°であり、この入射角度４６°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６２．２°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが±１％を満たす最大の入射角度は４４°であり、この入射角度４４°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６０．６°であった。

図８は、比較例３のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図８（ａ）は、比較例３のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図８（ｂ）は、比較例３のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、比較例３のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４７°であり、この入射角度４７°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６３．０°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが±１％を満たす最大の入射角度は４４°であり、この入射角度４４°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６０．６°であった。

図９は、本発明による実施例１、実施例２のフレネルレンズシート及び比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートの測定結果を示す図である。
従来のフレネルレンズシートでは、出射角度ばらつき±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４５°であった。しかし、図９に示すように、実施例１、実施例２のフレネルレンズシートは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度ばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度がそれぞれ５０°、５２°であり、従来のフレネルレンズシートよりも大きい。

言い換えると、実施例１、実施例２のフレネルレンズシートは、従来のフレネルレンズシートと略同様である比較例１のフレネルレンズシートと比較して、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度ばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度が、それぞれ、５°、７°大きい。
従って、実施例１、実施例２のフレネルレンズシートは、透過型スクリーン１００に用いることにより、映像光Ｌに含まれる波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきを従来のフレネルレンズシートと同程度に保ち、色味の変化、色むら等の画質の劣化を生じさせることなく、フレネルレンズシートに対する映像光の最大入射角度を、従来のフレネルレンズシートより、実施例１のフレネルレンズシートでは５°、実施例２のフレネルレンズシートでは７°大きくすることができる。

これは、例えば、リアプロジェクションテレビ１の投射距離が７５０ｍｍとすると、透過型スクリーン１００に従来のフレネルレンズシートを用いた場合は、良好な画質を提供できる画面サイズは５９インチまでである。しかし、実施例１のフレネルレンズシートを用いた場合は、同じ寸法の奥行き（同じ投射距離）を保ち、従来のものと同等の良好な画質を保ちながら画面サイズを７０インチまで（約１．１９倍）大きくすることができる。実施例２のフレネルレンズシートを用いた場合は、同じ寸法の奥行きを保ち、従来のものと同等の良好な画質を保ちながら画面サイズを７６インチまで（約１．２８倍）大きくすることができる。
また、画面サイズを同じ寸法とした場合、実施例１のフレネルレンズシートでは、従来のフレネルレンズシートと比較して、映像光の投射距離を約１．６割短くできる。また、実施例２のフレネルレンズシートでは、映像光の投射距離を約２．２割短くでき、この実施例２のフレネルレンズシートを用いてリアプロジェクションテレビを設計した結果、奥行きを約２割薄くできた。

ここで、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の透過率のばらつきに関して、実施例１、実施例２のフレネルレンズシートの透過率のばらつきは、出射角度ばらつきが±１．５°以内となる最大の入射角度である５０°、５２°のとき、それぞれ、±１．４％以内、±１．６％以内であった。実際に、実施例１、実施例２のフレネルレンズシートをリアプロジェクションテレビに用いて映像光を投射したところ、透過率のばらつきが±１％以上である、入射角度５０°、５２°付近での色むらは小さく、画質にほとんど影響がなかった。
従って、色むらの発生要因としては、出射角度ばらつきが支配的であって、透過率のばらつきの影響は許容できるほどに小さいと言える。

次に、上述の実施例１、実施例２、比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートとは、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dの異なる比較例４から比較例６、本発明による実施例３のフレネルレンズシートを用意し、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光を入射角度０°から２°毎に８０°まで照射してそれぞれの波長の光の出射角度を分度器を用いて測定し、出射角度の波長依存性と、透過率の波長依存性を調べた。各比較例及び実施例３のフレネルレンズシートのフレネルレンズ部のアッベ数ν_dと、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dは、以下に示す通りである。
（比較例４）ν_d＝３８、ｎ_d＝１．５
（比較例５）ν_d＝４５、ｎ_d＝１．５
（比較例６）ν_d＝３８、ｎ_d＝１．６
（実施例３）ν_d＝４５、ｎ_d＝１．６

図１０は、比較例４のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
なお、以下に示す図１０から図１３において、縦軸及び横軸、各測定値の表記等は、図４から図８と同様に示してある。
図１０（ａ）は、比較例４のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図１０（ｂ）は、比較例４のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、比較例４のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４３°であり、この入射角度４３°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６３．５°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが±１％を満たす最大の入射角度は４０°であり、この入射角度４０°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６１°であった。

図１１は、比較例５のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図１１（ａ）は、比較例５のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図１１（ｂ）は、比較例５のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、比較例５のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４７°であり、この入射角度４７°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６６．９°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが±１％を満たす最大の入射角度は４１°であり、この入射角度４１°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６２°であった。

図１２は、比較例６のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図１２（ａ）は、比較例６のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図１２（ｂ）は、比較例６のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、比較例６のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４５°であり、この入射角度４５°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は５８．２°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが±１％を満たす最大の入射角度は４５°であり、この入射角度４５°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は５８°であった。

図１３は、本発明による実施例３のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。
図１３（ａ）は、実施例３のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の出射角度の波長依存性を示しており、図１３（ｂ）は、実施例３のフレネルレンズシートの入射角度０°から８０°までの光の透過率の波長依存性を示している。
測定結果より、実施例３のフレネルレンズシートでは、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの３つの光の出射角度のばらつきが、±１．５°以内を満たす最大の入射角度は５１°であり、この入射角度５１°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６２．７°であった。
また、３つの光の透過率のばらつきが、±１％以内を満たす最大の入射角度は４８°であり、この入射角度４８°となる位置のフレネルレンズ部のフレネルレンズ角度は６１°であった。

図１４は、比較例４から比較例６までのフレネルレンズシート及び本発明による実施例３のフレネルレンズシートの測定結果を示す図である。
フレネルレンズ部１１２のアッベ数ν_d及びフラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dの値に関して、ν_d≧４５、１．５５≦ｎ_d≦１．６をともに満たさない比較例４のフレネルレンズシートでは、出射角度ばらつき±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４３°であった。
ν_d≧４５を満たすが、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たさない比較例５のフレネルレンズシートでは、出射角度ばらつき±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４７°であった。また、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たすが、アッベ数ν_d≧４５を満たしていない比較例６のフレネルレンズシートでは、出射角度ばらつき±１．５°以内を満たす最大の入射角度は４５°であった。
しかし、ν_d≧４５を満たし、かつ、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす実施例３のフレネルレンズシートでは、出射角度ばらつき±１．５°以内を満たす最大の入射角度は５１°であった。
つまり、この測定結果から、アッベ数ν_d≧４５を満たした上で、さらにフラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dが、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たすことが必要であるということが言える。

以上より、アッベ数ν_dが、ν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dが、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす紫外線硬化型樹脂によりフレネルレンズ部が形成された本発明によるフレネルレンズシートを用いることにより、映像光の出射角度のばらつきにより生じる透過型スクリーン色味の変化、色むら等の画質の劣化を生じさせることなく、リアプロジェクションテレビを大画面化、薄型化できる。

（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、フレネルレンズ部１１２は、アクリル系の紫外線硬化型樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、そのアッベ数ν_dとし、そのフラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率ｎ_dとするとき、ν_d≧４５、かつ、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす材料であるならば、例えば、熱硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等を用いてもよい。

（２）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の出射側に紫外線硬化型樹脂によりフレネルレンズ部１１２が形成される例を示したが、これに限らず、そのアッベ数ν_dとし、そのｄ線に対する屈折率ｎ_dとするとき、ν_d≧４５、かつ、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす材料を用いて、フレネル基材シートとフレネルレンズ部とを、キャスト成形や押し出し成形等により一体的に形成したフレネルレンズシートとしてもよい。

（３）本実施例において、光源装置２０は、ＤＭＤ方式の光源を用いる例を示したが、これに限らず、ＬＣＤ方式の光源でもよいし、特に限定しない。

本発明によるフレネルレンズ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。 本発明によるフレネルレンズシートを用いた透過型スクリーンを示した図である。 測定した入射角度、出射角度、フレネルレンズ角度を説明する図である。 本発明による実施例１のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 本発明による実施例２のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 比較例１のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 比較例２のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 比較例３のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 本発明による実施例１、実施例２のフレネルレンズシート及び比較例１から比較例３までのフレネルレンズシートの測定結果を示す図である。 比較例４のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 比較例５のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 比較例６のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 本発明による実施例３のフレネルレンズシートの出射角度の波長依存性、透過率の波長依存性の測定結果を示した図である。 比較例４から比較例６までのフレネルレンズシート及び本発明による実施例３のフレネルレンズシートの測定結果を示す図である。 屈折率と入射光の波長の関係を模式的に示した図である。 フレネルレンズシートに映像光が入射し、出射する様子を模式的に示した図である。

符号の説明

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

Claims (5)

1. 入射する光を出射側へ出射するフレネルレンズ部を出射側に備えたフレネルレンズシートであって、
   少なくとも前記フレネルレンズ部は、アッベ数をν_dとしたとき、ν_d≧４５を満たし、かつ、フラウンホーファー線のｄ線に対する屈折率をｎ_dとしたとき、１．５５≦ｎ_d≦１．６を満たす樹脂材料により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。
2. 請求項１に記載のフレネルレンズシートにおいて、
   前記樹脂材料は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂であること、
   を特徴とするフレネルレンズシート。
3. 請求項１又は請求項２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４８°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。
4. 請求項１から請求項３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。
5. 請求項４に記載の透過型スクリーンと、
   映像光を投射する光源と、
   を備えた背面投射型表示装置。
   

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