JP2012008583A - Lens molding die manufacturing method and lens manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光の入出射点間距離をほとんど要することなく、凸レンズと同等の働きをするフレネルレンズのレンズ成形型製造方法およびレンズ製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lens molding die manufacturing method and a lens manufacturing method for a Fresnel lens that have the same function as a convex lens with almost no distance between incident and exit points of light.
背面投影型のプロジェクションテレビに代表されるような画像表示装置には、画像光源から発した画像光が投影されるスクリーンが設けられる。一般的に、この画像表示装置のスクリーンは、画像光を散乱させて画像を形成する光拡散板としてのレンチキュラーと、画像光源からの画像光を屈折してレンチキュラーへ略平行に出射するフレネルレンズとを組み合わせて構成される. An image display device represented by a rear projection type projection television is provided with a screen on which image light emitted from an image light source is projected. In general, the screen of the image display device includes a lenticular as a light diffusing plate that scatters image light to form an image, and a Fresnel lens that refracts image light from an image light source and emits the light substantially parallel to the lenticular. It is composed by combining.
図1は従来のフレネルレンズの概観を示す図である。
図1において、101は斜めから見たフレネルレンズ、102はフレネルレンズ101の断面形状、103はフレネルレンズ101の光軸、104はフレネルレンズ101のピッチ毎に成形されたプリズム部である。
フレネルレンズ101は、光軸103を中心として回転成形された金型(レンズ成形型)に合成樹脂を流し込み、合成樹脂が硬化した後に金型(レンズ成形型)を取り外すと完成する。完成したフレネルレンズ101の一面には、光軸103を中心として同心円状の輪帯が複数成形されている。断面形状102を見ると分かるように、この同心円状の輪帯は複数のプリズム部104である。
FIG. 1 is a view showing an overview of a conventional Fresnel lens.
In FIG. 1, 101 is a Fresnel lens viewed obliquely, 102 is a cross-sectional shape of the Fresnel
The Fresnel
つまり、フレネルレンズ101では、断面形状102の鋸歯状のプリズム部104がピッチ周期でそれぞれ成形されている。実際のフレネルレンズ101の1ピッチ幅は0.1mm程度であり、フレネルレンズ101を介して投影される画像の最小画素と比較しても微小な大きさである。
フレネルレンズ101は全体で1枚の凸レンズとして働き、プリズム部104を薄く構成することができるので、フレネルレンズ101の入出射光の入射点と出射点との距離をほとんど要することなく、光線の方向を変化させることができる。
ところで、画像表示装置では、スクリーンのフレネルレンズ101に対してできるだけ斜めに画像光を投影することがしばしば行われる。これは画像表示装置の奥行きを短くするためであり、このことによって画像表示装置を薄型化することができる。
In other words, in the Fresnel
Since the Fresnel
By the way, in an image display device, image light is often projected as obliquely as possible to the Fresnel
図2は従来のフレネルレンズをスクリーンに適用した画像表示装置の構成を示す図である。矢印は光線を表している。
図2において、111は光を発する発光体(照明光源手段)、112は発光体111を焦点に備える放物面鏡(照明光源手段)、113は放物面鏡112が反射した光を集光する集光レンズ(集光光学手段)、114は液晶などのライトバルブ(光変調手段)である。ライトバルブ114は、集光レンズ113が集光した光を表示内容にしたがって空間的に強度変調する。
115はライトバルブ114が強度変調した光を結像させる投影光学レンズ(投影光学手段)、116は投影光学レンズ115が結像した光を背面から受光して画像を表示する背面投影型のスクリーンである。スクリーン116は、広がった光線をほぼ平行光にした上で結像させて画像を表示し、広い範囲に光を拡散して視野範囲を広げる働きをする。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an image display device in which a conventional Fresnel lens is applied to a screen. Arrows represent light rays.
In FIG. 2,
115 is a projection optical lens (projection optical means) that forms an image of light whose intensity is modulated by the
スクリーン116において、117が前述したフレネルレンズであり、118はレンチキュラーである。
フレネルレンズ117は、投影光学レンズ115からの光を入射面117Aで受光し、各ピッチ毎のプリズム部117Bを介して所定の出射角で光線を出射する。つまり、フレネルレンズ117は、投影光学レンズ115で広がった光をほぼ平行化するために用いている。レンチキュラー118は、フレネルレンズ117からの出射光を結像させた上で拡散する。
119は光軸である。光軸119は、放物面鏡112,集光レンズ113,ライトバルブ114,投影光学レンズ115,フレネルレンズ117およびレンチキュラー118によって共有されており、フレネルレンズ117の入射面117Aと直交している。
In the
The Fresnel
次に動作について説明する。
放物面鏡112の焦点に設置された発光体111はほとんど点光源とみなすことができるので、発光体111が発した光は放物面鏡112に反射されて概ね平行光として集光レンズ113へ向う。集光レンズ113がライトバルブ114へ平行光を集光すると、ライトバルブ114は表示内容にしたがって光を空間的に強度変調する。
強度変調された光は、投影光学レンズ115によってスクリーン116へ広角に背面投影されて結像される。投影光に含まれる各光線と光軸119とのなす角は投影角である。図2に示すように、フレネルレンズ117の各ピッチに対する投影角はそれぞれ異なっているが、投影光学レンズ115やスクリーン116の大きさから見るとピッチ長は微小な長さなので、同一ピッチへ入射する複数の光線は概ね平行光と見なすことができる。
Next, the operation will be described.
Since the
The intensity-modulated light is rear-projected at a wide angle onto the
入射面117Aの法線m11と各入射光線とのなす角は入射角である。2本の平行線(光軸119,法線m11)に交わる直線(各光線)が作り出す錯角の関係から入射角と投影角とは等しいので、光軸119に近い光線ほど入射角が小さく、光軸119から離れた光線ほど入射角が大きい。特に、スクリーン116の最端ピッチへ向う光線は最大入射角で入射する。
この最大入射角、つまり投影光学レンズ115の最大投影角と、投影光学レンズ115からスクリーン116までの投影距離とによってスクリーン116の大きさが決まる。逆に、スクリーン116の大きさが規定されている場合には、最大投影角を大きくするほど投影距離を短くすることができる。したがって、光軸119方向の距離を短くした光学系システムを構成することができ、画像表示装置を薄型化できる。
The angle formed by the normal m11 of the
The size of the
フレネルレンズ117は、入射面117Aによって各々の入射角で受光した光線を各ピッチのプリズム部117Bを介してレンチキュラー118へ所定の出射角で出射する。この出射角はフレネルレンズ117の光軸119に平行な直線と出射光線とのなす角であり、通常は0°から数度の微小角度である。つまり、フレネルレンズ117の出射光線と光軸119との関係はほぼ平行になる(図2では出射角0°)。もちろん、フレネルレンズ117の光の透過率(入射光パワー対出射光パワー比)は高い方が良く、透過率が高いほど明るい画像を表示できる。
レンチキュラー118はフレネルレンズ117の各プリズム部117Bから光を受光し、投影光学レンズ115によってライトバルブ114上の表示内容を結像させた上で、利用者の方向(図2のスクリーン116の右方)へ光を拡散する。画像表示装置の利用者は結像点からの拡散光を画像として視認する。レンチキュラー118によって光が拡散されているので、ある程度の視野範囲で必要な明るさを持った画像を利用者は視認できる。
The Fresnel
The lenticular 118 receives light from each
以上のように、投影光学レンズ115の最大投影角が大きいほど、換言すると、フレネルレンズ117への最大入射角が大きいほど、投影距離を短くした薄型の画像表示装置を利用者に提供できる。
スクリーン116の大きさが仕様などから決まっている場合、投影光学レンズ115や他の光学的構成によって大きな最大投影角を実現しても、最大投影角の光線をフレネルレンズ117が受光できなければ、投影距離を短くすることができない。結論として、フレネルレンズ117の設計では、できるだけ大きな入射角の入射光を高透過率で出射できるようにすることがポイントの一つである。
As described above, it is possible to provide the user with a thin image display device in which the projection distance is shortened as the maximum projection angle of the projection
If the size of the
次に従来のフレネルレンズの各種原理について述べる。
図3A,図3Bは従来のフレネルレンズの複数ピッチにおける断面形状を拡大した図であり、図3Aは入射角の小さい場合、図3Bは入射角の大きな場合を表している。矢印は光線を表している。
図3A,図3Bにおいて、121はフレネルレンズ、121Aはフレネルレンズ121のピッチ毎に成形された屈折型プリズム部である。
121Bは屈折型プリズム部121Aの入射面であり、平面形状に成形されてフレネルレンズ121の不図示の光軸と直交している。121Cは屈折型プリズム部121Aの出射面、121Zは入射面121Bおよび出射面121Cとともに屈折型プリズム部121Aを成形する無効面である。ここでは光の入出射に無効面121Zは関係しない。
また、liは入射面121Bへの入射光線、lrは入射面121Bでの反射光線、ltは入射面121Bで屈折して屈折型プリズム部121A内部を透過する透過光線、loは出射面121Cで屈折して空気中へ出射する出射光線である。m12、m13はそれぞれ入射面121B,出射面121Cの法線である。
Next, various principles of the conventional Fresnel lens will be described.
3A and 3B are enlarged views of a cross-sectional shape of a conventional Fresnel lens at a plurality of pitches. FIG. 3A shows a case where the incident angle is small, and FIG. 3B shows a case where the incident angle is large. Arrows represent light rays.
3A and 3B,
Also, li is an incident light beam on the
次に動作について説明する。
図3Aにおいて、屈折率1の空気中から屈折率n(n>1)のフレネルレンズ121へ法線m12と実入射角aをなして入射光線liが到達すると、入射光線liは屈折角χの透過光線ltおよび反射角aの反射光線lrに入射面121Bで分離する。反射光線lrはフレネルレンズ121の損失になる。
入射面121Bで屈折して屈折型プリズム部121Aを透過する透過光線ltは、法線m13と角度ψをなして出射面121Cへ到達する。透過光線ltの一部は反射光線(不図示)となり、残りは出射面121Cから出射角fの出射光線loとして出射する。
Next, the operation will be described.
In FIG. 3A, when the incident ray li reaches the
The transmitted light lt refracted at the
以上のようにして、フレネルレンズ121は、入射角aの入射光線liを出射角fの方向に折り曲げている。平面形状の入射面121Bによって光を受光するので、高い受光効率を実現できる点にフレネルレンズ121の特長がある。
入射角が小さくなると入射面の透過率は増加して反射率が減少し、逆に入射角が大きくなると入射面の透過率は減少して反射率が増加することが光学理論から良く知られている。したがって、図3Bのように入射角aが大きくなると、透過光線ltの割合が減少するとともに反射光線lrの割合が増加し、フレネルレンズ121の透過率は減少してしまう。
As described above, the
It is well known from optical theory that when the incident angle decreases, the transmittance of the incident surface increases and the reflectance decreases, and conversely, when the incident angle increases, the transmittance of the incident surface decreases and the reflectance increases. Yes. Therefore, when the incident angle a increases as shown in FIG. 3B, the ratio of the transmitted light lt decreases and the ratio of the reflected light lr increases, and the transmittance of the
つまり、フレネルレンズ121の透過率には入射角依存性があり、入射角aが大きくなるほど透過率が減少してしまう。また、大きさが規定されているスクリーンに適用する場合には、画像表示装置の薄型化を最大入射角の限界から制約してしまうことになる。
屈折型プリズム部を備えたフレネルレンズには、次に示すように、図3A,図3Bの屈折型プリズム部121Aの入射側と出射側とを入れ替えた構成もある。
That is, the transmittance of the
As shown below, the Fresnel lens provided with the refractive prism section also has a configuration in which the incident side and the outgoing side of the
図4A,図4Bは従来のフレネルレンズの複数ピッチにおける断面形状を拡大した図であり、図4Aは入射角の小さい場合、図4Bは入射角の大きな場合を表している。矢印は光線を表している。
図4A,図4Bにおいて、131はフレネルレンズ、131Aはフレネルレンズ131のピッチ毎に成形された屈折型プリズム部である。
131Bは屈折型プリズム部131Aの入射面、131Cは屈折型プリズム部131Aの出射面、131Zは入射面131Bおよび出射面131Cとともに屈折型プリズム部131Aを成形する無効面である。出射面131Cは平面形状に成形されてフレネルレンズ131の不図示の光軸と直交している。無効面131Zは光を受光するが出射面131Cからの光の出射に関係しない。
4A and 4B are enlarged views of the cross-sectional shape of a conventional Fresnel lens at a plurality of pitches. FIG. 4A shows a case where the incident angle is small, and FIG. 4B shows a case where the incident angle is large. Arrows represent light rays.
4A and 4B,
131B is an incident surface of the
また、liは入射面131Bへの入射光線、lrは入射面131Bでの反射光線、ltは入射面131Bで屈折して屈折型プリズム部131A内部を透過する透過光線、loは出射面131Cで屈折して空気中へ出射する出射光線、leは無効面131Zで受光される無効光線である。m14,m15はそれぞれ出射面131C,入射面131Bの法線である。
Further, li is an incident light beam on the
次に動作について説明する。
図4Aにおいて、屈折率1の空気中から屈折率n(n>1)のフレネルレンズ131へ法線m14と入射角aをなして入射光線liが到達すると、入射光線liは法線m15と実入射角bをなして入射面131Bへ入射し、屈折角χの透過光線ltおよび反射角bの反射光線lrに分離する。反射光線lrはフレネルレンズ131の損失になる。
入射面131Bで屈折して屈折型プリズム部131Aを透過する透過光線ltは、法線m14と角度ψをなして出射面131Cへ到達する。透過光線ltの一部は反射光線(不図示)となり、残りは出射面131Cから出射角fの出射光線loとして出射する。
また、無効面131Zで受光された無効光線leは、出射角fと異なる角度で出射面131Cから出射するため、フレネルレンズ131の損失になる。
Next, the operation will be described.
In FIG. 4A, when the incident ray li reaches the
The transmitted light lt refracted at the
In addition, the invalid ray le received by the
以上のようにして、フレネルレンズ131は、入射角aの入射光線liを出射角fの方向に折り曲げている。平面形状の出射面131Cを備えているので、スクリーンに適用する場合、出射面131Cにレンチキュラーを一体成形できる点にフレネルレンズ131の特長がある。
しかしながら、フレネルレンズ121と同様の理由により、図4Bのように、入射角aが大きくなると入射面131Bにおける反射光線lrの割合が増加してしまい、同時に、無効面131Zで受光される無効光線の領域(図4A,図4Bの斜線部分)が大きくなってしまう。結果として、損失が大きくなって、フレネルレンズ131の透過率は減少してしまうことになる。
したがって、フレネルレンズ121と同様に、フレネルレンズ131の透過率には入射角依存性があり、入射角が大きくなるほど透過率が減少してしまう。
As described above, the
However, for the same reason as the
Therefore, like the
以上のように、屈折型プリズム部を備えたフレネルレンズは入射角が大きくなると透過率が低下してしまう。また、大きさが規定されたスクリーンに適用する場合には、画像表示装置の薄型化を制約する要因になる。
屈折型プリズム部を備えたフレネルレンズの以上の短所を解消し、大きな入射角に対して高透過率を実現した従来のフレネルレンズについて次に説明する。
As described above, the transmittance of the Fresnel lens provided with the refractive prism portion decreases as the incident angle increases. Further, when applied to a screen having a prescribed size, it becomes a factor that restricts the thinning of the image display device.
A conventional Fresnel lens that eliminates the above disadvantages of the Fresnel lens having the refractive prism portion and realizes high transmittance for a large incident angle will be described below.
図5A,図5Bは従来のフレネルレンズの複数ピッチにおける断面形状を拡大した図であり、図5Aは入射角の大きな場合、図5Bは入射角の小さな場合である。矢印は光線を表している。
図5A,図5Bにおいて、141はフレネルレンズ、141Aはフレネルレンズ141のピッチ毎に成形された全反射型プリズム部である。
141Bは全反射型プリズム部141Aの入射面、141Cは全反射型プリズム部141Aの全反射面、141Dは入射面141Bおよび全反射面141Cとともに全反射型プリズム部141Aを成形する出射面である。出射面141Dは平面形状に成形されてフレネルレンズ141の不図示の光軸と直交している。全反射面141Cでは、高屈折率媒質から低屈折率媒質へ入射する光が臨界角より大きな入射角で全反射する現象を利用している。
また、liは入射面141Bへの入射光線、lt1は入射面141Bで屈折して全反射面141Cへ透過する透過光線、lt2は全反射面141Cで全反射して出射面141Cへ透過する透過光線、loは出射面141Dで屈折して空気中へ出射する出射光線、leは入射面141Bで受光される無効光線である。m16,m17,m18はそれぞれ出射面141D,入射面141B,全反射面141Cの法線である。
5A and 5B are enlarged views of the cross-sectional shape of a conventional Fresnel lens at a plurality of pitches. FIG. 5A shows a case where the incident angle is large and FIG. 5B shows a case where the incident angle is small. Arrows represent light rays.
In FIGS. 5A and 5B,
141B is an incident surface of the total
Further, li is an incident light beam on the
次に動作について説明する。
図5Aにおいて、屈折率1の空気中から屈折率n(n>1)のフレネルレンズ141へ法線m16と入射角aをなして入射光線liが到達すると、入射光線liは法線m17と実入射角bをなして入射面141Bへ入射し、屈折角χの透過光線lt1および反射光線(不図示)に分離する。入射面141Bの反射光線はフレネルレンズ141の損失になる。
入射面141Bで屈折して全反射型プリズム部141Aを透過する透過光線lt1は、法線m18とのなす角が臨界角より大きな角度で全反射面141Cへ到達し、全反射面141Cで全反射して透過光線lt2になる。全反射の現象を利用して光路を折り曲げているので全反射面141Cから出射する光線は存在せず、全反射面141Cにおける損失はほとんどない。
Next, the operation will be described.
In FIG. 5A, when the incident ray li reaches the
The transmitted light lt1 refracted at the
全反射面141Cで全反射された透過光線lt2は法線m16と角度ψ(図5Aでは0°)をなして出射面141Dへ到達する。透過光線lt2の一部は反射光線(不図示)となり、残りは出射面141Dから出射角f(図5Aでは0°)の出射光線loとして出射する。
屈折型プリズム部121A,131Aをそれぞれ備えたフレネルレンズ121,131は屈折現象によって光路を折り曲げるので、光路を大きく折り曲げるためには大きな実入射角a,bで入射光線liを受光する必要がある。このため、入射面121B,131Bにおける反射光線lrの割合が増加して、透過率減少の要因になっている。
The transmitted light lt2 totally reflected by the
Since the optical path of the
これに対して、全反射型プリズム部141Aを備えたフレネルレンズ141は、光路の折曲を全反射現象によって行っているので屈折現象による光路折曲の度合いを少なくすることができる。したがって、入射面141Bに対して小さな実入射角bで入射光線liを入射することができ、反射率の増加を抑制して高透過率を達成している。
On the other hand, since the
以上のように、全反射型プリズム部141Aを備えたフレネルレンズ141は、フレネルレンズ121,131とは異なり、大きな入射角に対して高透過率を実現できる点に特長がある。
しかしながら、フレネルレンズ141は、図5Bのように入射角aが小さくなると、入射面141Bで受光された入射光線liが減少して全反射面141Cで全反射される透過光線lt2の割合が減少し、無効光線le(図5Bの斜線部分)が発生する。
無効光線leは全反射型プリズム部141A内部を透過しても全反射面141Cで全反射されない光線なので、フレネルレンズ141の損失になる。つまり、フレネルレンズ141の透過率にも入射角依存性があり、大きな入射角aに対応することは可能であるが、小さな入射角aの場合に透過率が減少してしまう。
As described above, unlike the
However, in the
The ineffective ray le is a ray that is transmitted through the total
従来のフレネルレンズは以上のように構成されているので、透過率の入射角依存性が大きいという課題があった。
つまり、最大投影角以上に斜めに投影された画像光の一部については、従来のフレネルレンズでは所望の方向に偏向することができず、透過率が低かった。
ここで、従来のフレネルレンズについてもう一度簡単に説明する。
Since the conventional Fresnel lens is configured as described above, there is a problem that the transmittance has a large incident angle dependency.
That is, a part of the image light projected obliquely beyond the maximum projection angle cannot be deflected in a desired direction by the conventional Fresnel lens, and the transmittance is low.
Here, the conventional Fresnel lens will be briefly described again.
図6は従来のフレネルレンズへ画像光が斜めに投影された場合を示す図であり、従来のフレネルレンズの部分断面図を表している。
図6において、100は屈折型プリズム部を各ピッチに備えた従来のフレネルレンズ、100aはフレネルレンズ100の入光側にある入射面、100bはフレネルレンズ100の入光側にある無効面、100cはフレネルレンズ100の出光側にある出射面、R1inは入射面100aへ入射する光束、R2inは無効面100bへ入射する光束である。
FIG. 6 is a view showing a case where image light is projected obliquely onto a conventional Fresnel lens, and shows a partial cross-sectional view of the conventional Fresnel lens.
In FIG. 6,
図6のフレネルレンズ100は、入射面100aへ入射する斜めからの光束R1inを偏向して、出射面100cから光束R1outとして出射する微少な屈折型プリズム部を単位プリズム部として備えている。
しかし、入射面100a以外の無効面100bへ入射する光束R2inは、所望の方向に出射されずに迷光となってしまい、この光束R2inを有効に利用することができず、透過率が低かった。
The
However, the light beam R2in incident on the
全反射を利用して光を偏向する全反射型プリズム部を備えたフレネルレンズは、このような課題を解決する手段として提案されたものである。
例えば特開昭61−52601号公報には、屈折型プリズム部と全反射型プリズム部とを交互に配置したフレネルレンズが提案されている。また、特開昭62−19837号公報には、1つの単位プリズム部の中に屈折を利用する部分と全反射を利用する部分とを設けたフレネルレンズが提案されている。
A Fresnel lens provided with a total reflection type prism portion that deflects light by utilizing total reflection has been proposed as a means for solving such a problem.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-52601 proposes a Fresnel lens in which refractive prism portions and total reflection prism portions are alternately arranged. Japanese Patent Laid-Open No. 62-19837 proposes a Fresnel lens in which a unit prism portion is provided with a portion using refraction and a portion using total reflection.
しかしながら、特開昭61−52601号公報に記載されているフレネルレンズでは、屈折型プリズム部が有効に機能しない領域にも屈折型プリズム部が存在し、また逆に全反射型プリズム部が有効に機能しない領域にも全反射型プリズム部が存在している。したがって、所望の方向に出光されない光が依然として多いという課題があった。 However, in the Fresnel lens described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-52601, there is a refractive prism portion in a region where the refractive prism portion does not function effectively, and conversely, the total reflection prism portion is effective. A total reflection type prism portion also exists in a non-functioning region. Therefore, there is a problem that there is still a lot of light that is not emitted in a desired direction.
一方、特開昭62−19837号公報に記載されているフレネルレンズはその断面形状が多角形形状であり、フレネルレンズを成形するためのレンズ成形型を製造するときに特殊な形状のバイト等が必要となってしまい、レンズ成形型の製造が困難になってしまう。ひいてはフレネルレンズ自体の製造も容易に行なえないことになる。
また、従来のフレネルレンズは、背面投影型のスクリーンに適用した場合に、スクリーン画像の明るさにムラが生じてしまうという課題があった。
つまり、屈折型プリズム部を備えたフレネルレンズをスクリーンに適用すると、大きな投影角に対応できないため、スクリーンの周辺部の明るさが低下してしまい、また画像表示装置の薄型化を制約してしまう。
また、全反射型プリズム部を備えたフレネルレンズをスクリーンに適用すると、小さな投影角に対応できないため、スクリーン画像の光軸近傍の明るさが低下してしまう。
On the other hand, the Fresnel lens described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-19837 has a polygonal cross-sectional shape, and a specially shaped cutting tool or the like is used when manufacturing a lens mold for molding a Fresnel lens. This becomes necessary, making it difficult to manufacture the lens mold. As a result, the Fresnel lens itself cannot be easily manufactured.
Further, when the conventional Fresnel lens is applied to a rear projection type screen, there is a problem that the brightness of the screen image is uneven.
In other words, when a Fresnel lens having a refractive prism portion is applied to a screen, it cannot cope with a large projection angle, so that the brightness of the peripheral portion of the screen is lowered and the thinning of the image display device is restricted. .
Further, when a Fresnel lens provided with a total reflection type prism portion is applied to a screen, it is not possible to cope with a small projection angle, so that the brightness in the vicinity of the optical axis of the screen image is lowered.
この発明は、フレネルレンズのレンズ成形型製造方法およびレンズ製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lens mold manufacturing method and a lens manufacturing method for a Fresnel lens.
この発明に係るレンズ成形型製造方法は、全反射型プリズム部の反転形状を切削対象ピッチに対してバイトで切削する主単位プリズム部切削ステップと、屈折型プリズム部の反転形状を切削対象ピッチに対してバイトで切削するとともに、屈折型プリズム部の反転形状における第1入射面を延長した面が、切削対象ピッチと、切削対象ピッチよりもフレネル周縁側の隣接ピッチとのなす谷線を通過または谷線よりも出光側となるようにする副単位プリズム部切削ステップとを所定のピッチ数だけ繰り返すことを特徴とする。 The lens mold manufacturing method according to the present invention includes a main unit prism portion cutting step of cutting the inverted shape of the total reflection prism portion with a cutting tool with respect to the cutting target pitch, and the inverted shape of the refractive prism portion as the cutting target pitch. On the other hand, while cutting with a cutting tool, a surface obtained by extending the first incident surface in the inverted shape of the refractive prism section passes through a valley line formed by the cutting target pitch and the adjacent pitch on the fresnel peripheral side with respect to the cutting target pitch. It is characterized in that the sub unit prism portion cutting step that is located on the light output side with respect to the valley line is repeated by a predetermined number of pitches.
この発明によれば、通常の切削工具を利用してレンズ成形型の製造を容易に行うことが可能になり、また、レンズ成形型の製造精度を向上することができるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to easily manufacture the lens mold using a normal cutting tool, and it is possible to obtain an effect that the manufacturing accuracy of the lens mold can be improved.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図7はこの発明の実施の形態1によるフレネルレンズの1ピッチにおける断面形状を拡大した図である。矢印は光線を表している。ここで、断面形状とは、フレネルレンズの光軸を含む面によってフレネルレンズを切断した場合のプリズム部の切断面の形状を意味している。
Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 7 is an enlarged view of a cross-sectional shape at one pitch of the Fresnel lens according to
図7において、1はこの実施の形態1のフレネルレンズ、2はフレネルレンズ1のピッチ毎に成形されたハイブリッド型プリズム部、3Aは屈折型プリズム部、4Aは全反射型プリズム部、5はハイブリッド型プリズム部2の出射面である。出射面5は平面形状に成形されてフレネルレンズ1の不図示の光軸と直交している。屈折型プリズム部3Aと全反射型プリズム部4Aとは、出射面5を共有してハイブリッド型プリズム部2を構成している。
屈折型プリズム部3Aにおいて、3Bは屈折型プリズム部3Aの入射面(第1入射面)、3Zは入射面3Bおよび出射面5とともに屈折型プリズム部3Aを成形する無効面である。無効面3Zは光を受光するが出射面5からの光の出射に関係しない。
全反射型プリズム部4Aにおいて、4Bは全反射型プリズム部4Aの入射面(第2入射面)、4Cは入射面4Bおよび出射面5とともに全反射型プリズム部4Aを成形する全反射面である。全反射面4Cでは、高屈折率媒質から低屈折率媒質へ入射する光が臨界角より大きな入射角で全反射する現象を利用している。また、入射面4Bによって遮られて空気中からの光は全反射面4Cへ入射しない。
In FIG. 7,
In the
In the total
li1は空気中から入射面3Bへ入射する入射光線(第1入射光線)、lt1は入射光線li1の入射面3Bでの屈折(第1屈折現象)によって出射面5へ透過する透過光線(第1透過光線)、lo1は透過光線lt1の出射面5での屈折(第2屈折現象)によって空気中へ出射する出射光線(第1出射光線)である。
li2は空気中から入射面4Bへ入射する入射光線(第2入射光線)、lt2は入射光線li2の入射面4Bでの屈折(第3屈折現象)によって全反射面4Cへ透過する透過光線(第2透過光線)、lt3は透過光線lt2の全反射面4Cでの全反射(全反射現象)によって出射面5へ透過する透過光線(第3透過光線)、lo2は透過光線lt3の出射面5での屈折(第4屈折現象)によって空気中へ出射する出射光線(第2出射光線)である。
また、m1は入射面3Bの法線、m2は入射面4Bの法線、m3は全反射面4Cの法線、m4は出射面5の法線である。
li1 is an incident light beam (first incident light beam) that enters the
li2 is an incident light beam (second incident light beam) incident on the
M1 is a normal line of the
次に動作について説明する。
図7において、屈折率1の空気中から屈折率n(n>1)のフレネルレンズ1へ入射光線li1,li2が入射角aでそれぞれ到達すると、入射光線li1は屈折型プリズム部3Aの入射面3Bによって、入射光線li2は全反射型プリズム部4Aの入射面4Bによってそれぞれ受光される。
まず、入射面3Bで受光された入射光線li1について考える。
入射光線li1は法線m1と実入射角b1をなして入射面3Bへ入射し、法線m1と屈折角χ1をなす透過光線lt1および反射光線(不図示)に分離する。入射面3Bの反射光線はフレネルレンズ1の損失になる。
入射面3Bで屈折して屈折型プリズム部3Aを透過する透過光線lt1は、法線m4と角度ψをなして出射面5へ到達する。透過光線lt1の一部は反射光線(不図示)となり、残りは出射面5から出射角fの出射光線lo1として出射する。
Next, the operation will be described.
In FIG. 7, when incident light beams li1 and li2 reach the
First, consider the incident light beam li1 received by the
The incident light li1 forms a normal line m1 and an actual incident angle b1, and enters the
The transmitted light lt1 refracted at the
一方、入射面4Bで受光された入射光線li2は、法線m2と実入射角b2をなして入射面4Bへ入射し、法線m2と屈折角χ2をなす透過光線lt2および反射光線(不図示)に分離する。入射面4Bの反射光線はフレネルレンズ1の損失になる。
入射面4Bで屈折して全反射型プリズム部4Aを透過する透過光線lt2は、法線m3とのなす角が臨界角より大きな角度90°−dで全反射面4Cへ到達し、全反射面4Cで全反射して透過光線lt3になる。このときに、透過光線lt3と透過光線lt1とが平行の関係になるように全反射面4Cは設計されている。全反射の現象を利用して光路を折り曲げているので全反射面4Cから出射する光線は存在せず、全反射面4Cにおける損失はほとんどない。
全反射面4Cで全反射された透過光線lt3は法線m4と角度ψをなして入射面5へ到達する。透過光線lt3の一部は反射光線(不図示)となり、残りは出射面5から出射角fの出射光線lo2として出射する。透過光線lt1,lt3が平行なので、出射光線lo1,lo2も平行に出射される。
On the other hand, the incident light li2 received by the
The transmitted light lt2 refracted at the
The transmitted light lt3 totally reflected by the
以上のように、フレネルレンズ1は、屈折型プリズム部3Aと全反射型プリズム部4Aとを組み合わせたハイブリッド型プリズム部2を備えた構成になっている。つまり、図5Bで説明した無効光線le(斜線部分)を入射面3Bによって受光させるように、屈折型プリズム部3Aを全反射型プリズム部4Aに成形したハイブリッド型プリズム部2をフレネルレンズ1の複数ピッチに備えるようにしている。無効光線leはいわば、全反射面4Cによって全反射されないために透過光線lt3になれない入射面4Bへの入射光線li2の一部であり、全反射型プリズム部の損失となってしまう無効光線leを屈折型プリズム部3Aによって受光させている。
As described above, the
平面形状の出射面5に対して入射角aと出射角fとが定められると、出射面5と入射面3Bとのなす角γは屈折の法則にしたがって決定され、また、入射角a,出射角fに加えて全反射面4Cと入射面4Bとのなす先端刃角βが定められると、出射面5と全反射面4Cとのなす角αは屈折の法則・全反射の法則にしたがって決定される。先端刃角βは、ハイブリッド型プリズム部2が高透過率を実現するように入射角に対して最適値にする。また、出射面5と無効面3Zとのなす角は、フレネルレンズ1製造の際に金型(レンズ成形型)の抜取ができるような角度(図7では90°)にする。
When the incident angle a and the outgoing angle f are determined with respect to the planar
小さな入射角aの場合に高透過率を示す屈折型プリズム部3Aと、大きな入射角aの場合に高透過率を示す全反射型プリズム部4Aとを組み合わせたハイブリッド型プリズム部2によってフレネルレンズ1を構成しているので、広範囲の入射角aに対して良好な透過率を有することができるようになっている。
この実施の形態1の効果を具体的に理解するために、図7を基にして透過率の解析を行う。
屈折型プリズム部3Aの透過率TX,全反射型プリズム部4Aの透過率TYを求めると、それぞれ(1),(2)式のようになる。
The
In order to understand the effect of the first embodiment in detail, the transmittance is analyzed based on FIG.
When the transmittance TX of the refraction
<屈折型プリズム部3Aの透過率TX>
TX=[tan(α−d)/{tan(α−d)−tan(α+β)}]×{1−tan(γ)×tan(a)}×[1−{(n−1)/(n+1)}2]×[1−0.5×(PX2+QX2)] (1)
ただし、
PX=tan[a+γ−sin−1{(1/n)×sin(a+γ)}]÷tan[a+γ+sin−1{(1/n)×sin(a+γ)}]
QX=sin[a+γ−sin−1{(1/n)×sin(a+γ)}]÷sin[a+γ+sin−1{(1/n)×sin(a+γ)}]
である。
<全反射型プリズム部4Aの透過率TY>
TY=[tan(α)/{tan(α)−tan(α+β)}−tan(α−d)/{tan(α−d)−tan(α+β)}]×{1−tan(α+β)×tan(a)}×[1−{(n−1)/(n+1)}2]×[1−0.5×(PY2+QY2)]
(2)
ただし、
PY=tan[b−sin−1{(1/n)×sin(b)}]÷tan[b+sin−1{(1/n)×sin(b)}]
QY=sin[b−sin−1{(1/n)×sin(b)}]÷sin[b+sin−1{(1/n)×sin(b)}]
である。
ハイブリッド型プリズム部2の透過率Tallは、透過率TXと透過率TYとの和として求められ、(3)式のようになる。
<Transmittance TX of
TX = [tan (α−d) / {tan (α−d) −tan (α + β)}] × {1−tan (γ) × tan (a)} × [1 − {(n−1) / ( n + 1)} 2 ] × [1-0.5 × (PX 2 + QX 2 )] (1)
However,
PX = tan [a + γ-sin −1 {(1 / n) × sin (a + γ)}] / tan [a + γ + sin −1 {(1 / n) × sin (a + γ)}]
QX = sin [a + γ−sin −1 {(1 / n) × sin (a + γ)}] ÷ sin [a + γ + sin −1 {(1 / n) × sin (a + γ)}]
It is.
<Transmittance TY of total reflection
TY = [tan (α) / {tan (α) -tan (α + β)}-tan (α-d) / {tan (α-d) -tan (α + β)}] × {1-tan (α + β) × tan (a)} × [1-{(n−1) / (n + 1)} 2 ] × [1-0.5 × (PY 2 + QY 2 )]
(2)
However,
PY = tan [b−sin −1 {(1 / n) × sin (b)}] / tan [b + sin −1 {(1 / n) × sin (b)}]
QY = sin [b−sin −1 {(1 / n) × sin (b)}] ÷ sin [b + sin −1 {(1 / n) × sin (b)}]
It is.
The transmittance Tall of the
<ハイブリッド型プリズム部2の透過率Tall>
Tall=TX+TY (3)
(1)〜(3)式を基にして、入射角aに対する各透過率TX,TY,Tallの変化の様子を図8に示す。計算条件は、出射角f=0°,先端刃角β=45°,屈折率n=1.5としている。
<Transmittance Tall of
Tall = TX + TY (3)
FIG. 8 shows how the transmittances TX, TY, and Tall change with respect to the incident angle a based on the equations (1) to (3). The calculation conditions are an emission angle f = 0 °, a tip blade angle β = 45 °, and a refractive index n = 1.5.
図8では、横軸は入射角aを度単位で、縦軸は透過率を百分率単位でそれぞれ表している。また、屈折型プリズム部3Aの透過率TXを破線で、全反射型プリズム部4Aの透過率TYを一点破線で、ハイブリッド型プリズム部2の透過率Tallを実線で表している。
図8において、入射角aがおおよそ40°以上の領域では、全反射型プリズム部4Aの透過率TYは90%以上の高い値を示している。また、入射角aが40°から小さくなっていくと透過率TYは急激に減少し、全反射型プリズム部4Aの入射角依存性を示していることが理解できる。
In FIG. 8, the horizontal axis represents the incident angle a in degrees, and the vertical axis represents the transmittance in percentage units. Further, the transmittance TX of the
In FIG. 8, in a region where the incident angle a is approximately 40 ° or more, the transmittance TY of the total
一方、この透過率TYの特性に反して、屈折型プリズム部3Aの透過率TXは入射角aが小さくなるほど増加する特性を示しており、屈折型プリズム部3Aの入射角依存性が現れている。
このような2つの相異なる入射角依存性を有する屈折型プリズム部3A,全反射型プリズム部4Aからハイブリッド型プリズム部2が構成されているので、図8の透過率Tallが示すように、入射角40°以上の領域では90%以上の値を示し、入射角40°以下の領域においても、全反射型プリズム部4Aの透過率の減少を屈折型プリズム部3Aが補償するので、入射角0°〜90°の全領域にわたって、少なくとも60%程度の全反射率Tallを実現できている。
On the other hand, contrary to the characteristics of the transmittance TY, the transmittance TX of the
Since the hybrid
以上のように、この実施の形態1によれば、入射角aの入射光線li2を実入射角b2で受光し、透過光線lt2として屈折させる入射面4Aと、透過光線lt2を臨界角より大きな角度で受光して透過光線lt3として全反射する全反射面4Cと、透過光線lt3を屈折させて出射角fの出射光線lo2を出射する出射面5とから成る断面形状の全反射型プリズム部4Aと、全反射型プリズム部4Aの出射面5と、全反射型プリズム部4Aの無効光線の一部を所定の実入射角b1の入射光線li1として受光し、透過光線lt3と平行な透過光線lt1として屈折させる入射面3Bと、出射面5および入射面3Bと交差する無効面3Zとから成る断面形状の屈折型プリズム部3Aとを備えたハイブリッド型プリズム部2を有するピッチを備えるようにしたので、入射角依存性を軽減した高透過率のフレネルレンズ1を構成することができるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the
なお、この実施の形態1で示したハイブリッド型プリズム部2をフレネルレンズの全ピッチに備えるようにする必要はなく、従来の屈折型プリズム部131Aや全反射型プリズム部141Aと併用するようにしても良い。例えば、フレネルレンズの全ピッチを入射角の大きさに応じて3つのピッチ群に分けて、第1ピッチ群に屈折型プリズム部131A,第2ピッチ群にハイブリッド型プリズム部2,第3ピッチ群に全反射型プリズム部141Aをそれぞれ成形するようにしても良い。このように、ハイブリッド型プリズム部2と他の従来のプリズム部とを併用したフレネルレンズを構成することにより、入射角に応じて最適なプリズム部を選択することができ、高透過率のフレネルレンズの入射角依存性をさらに軽減することができるという効果が得られ、全面にわたり明るい画面を有する画像表示装置を提供できるという効果が得られる。
The
実施の形態2.
実施の形態1で示したフレネルレンズ1では、無効面3Zで受光される無効光線が存在する。無効光線は出射面5から出射角fで出射されないため、フレネルレンズ1の損失となってしまう。この実施の形態2では、この無効光線を減少させる手法について説明する。
図9は実施の形態1で示したフレネルレンズ1の無効光線を説明するための図である。矢印は光線を表している。図7と同一または相当する構成については同一の符号を付してある。
図9において、lieは無効面3Zや隣接ピッチの無効面3Z−1によって受光される無効光線、斜線を施した領域E1は無効光線lieの光束が通過する無効領域、lteは無効面3Zで屈折してフレネルレンズ1を透過する無効光線lieの透過光線、loeは出射面5で屈折して出射角f1(≠f)で空気中へ出射する透過光線lteの出射光線である。
図9を見ると分かるように、無効光線lieは無効面3Zで屈折して透過光線lteになり、出射面5で屈折して出射角f1の出射光線loeになる。つまり、無効領域E1を通過して無効面3Zで受光される無効光線lieは、出射角fで出射されないため、フレネルレンズ1の損失になってしまう。
In the
FIG. 9 is a diagram for explaining invalid rays of the
In FIG. 9, lie is an invalid ray received by the
As can be seen from FIG. 9, the invalid ray lie is refracted by the
そこで、この実施の形態2では、次の図10に示す断面形状をピッチ毎に有するフレネルレンズによって無効光線を減少させている。
図10はこの発明の実施の形態2によるフレネルレンズの1ピッチにおける断面形状を拡大した図である。矢印は光線を表している。図7、図9と同一または相当する構成については同一の符号を付してある。
図10において、6はこの実施の形態2のフレネルレンズ、7はフレネルレンズ6のハイブリッド型プリズム部であり、実施の形態1のハイブリッド型プリズム部2と同様に、屈折型プリズム部3Aを備えている。
Therefore, in the second embodiment, invalid light is reduced by a Fresnel lens having the cross-sectional shape shown in FIG.
FIG. 10 is an enlarged view of a cross-sectional shape at one pitch of a Fresnel lens according to
In FIG. 10, reference numeral 6 denotes a Fresnel lens according to the second embodiment, and
8Aは屈折型プリズム部3Aとともにハイブリッド型プリズム部7を成形する全反射型プリズム部、8Bは全反射型プリズム部8Aの入射面(第2入射面)、8Cは全反射型プリズム部8Aの全反射面、9はハイブリッド型プリズム部7の平面形状の出射面、3Z−1は全反射型プリズム部8A側の隣接ピッチに成形された屈折型プリズム部の無効面、8B−2は屈折型プリズム部3A側の隣接ピッチに成形された全反射型プリズム部の入射面である。また、E2は無効光線lieの光束が通過する無効領域、E3は無効領域E1から無効領域E2を取り除いた有効領域(つまり、E1=E2+E3の関係が成り立つ)である。
入射面8Bは、無効光線lieの方向から見て隣接ピッチの無効面3Z−1の一部を遮るような断面形状に成形されている。したがって、図9の無効領域E1を通過する無効光線lieのうち有効領域E3を通過する光線は無効面3Z−1で受光されずに、入射面8Bによって入射光線li2として受光される。この結果、無効領域E1が無効領域E2に減少していることが図10から理解できる。
隣接ピッチの無効面3Z−1へ向う無効光線lieを遮るために入射面8Bの断面形状を曲線状にしているので、入射面8Bにおける屈折角は入射光線li2の光路毎にそれぞれ異なる。そこで、全反射面8Cは、この異なる屈折角の透過光線lt2を全て全反射して透過光線lt3とし、かつ屈折型プリズム部3Aの入射面3Bで屈折した透過光線lt1と透過光線lt3とを平行にするような曲線状の断面形状(第2入射面補償形状)に成形されている。
8A is a total reflection type prism unit that molds the hybrid
The
Since the cross-sectional shape of the
次に動作について説明する。
屈折型プリズム部3Aを通過する光線については実施の形態1と同様の動作なので説明を省略する。
入射面8Bで屈折した透過光線lt2は、全反射面8Cで全反射されて透過光線lt3として出射面9へ向う。全反射面8Cの形状は、透過光線lt2を全反射した透過光線lt3が入射面3Bからの透過光線lt1と平行になるように設計してあるので、透過光線lt1と同様に、透過光線lt3は出射面9で屈折して出射角fの出射光線lo2として出射する。
このように、全反射型プリズム部8A側の隣接ピッチの無効面3Z−1で受光されるはずの無効光線lieの一部(有効領域E3)を、入射面8Bによって入射光線li2として受光しているので、無効領域E1を無効領域E2に減少させ、ハイブリッド型プリズム部7の受光効率を増加できる。
ハイブリッド型プリズム部7の無効面3Zは、屈折型プリズム部3A側の隣接ピッチの入射面8B−2によって無効光線の方向から見て遮られている。不図示の他のピッチにおいても同様であり、無効領域E1が全体的に減少してフレネルレンズ6全体の受光効率を向上させることができる。
Next, the operation will be described.
Since the light beam that passes through the refraction
The transmitted light lt2 refracted by the
In this way, a part of the invalid ray lie (effective region E3) that should be received by the
The
以上のように、この実施の形態2によれば、全反射型プリズム部8A側の隣接ピッチの無効面3Z−1を無効光線lieの方向から見て遮る入射面8Bと、入射面8Bで屈折した全ての透過光線lt2を全反射して透過光線lt1と平行な透過光線lt3にする全反射面8Cとを全反射型プリズム部8Aに備えるようにしたので、無効領域E1を減少させてフレネルレンズ6の受光効率を増加させることができるという効果が得られる。
なお、フレネルレンズ6は硬化した合成樹脂から金型(レンズ成形型)を抜き取って完成するので、全反射型プリズム部8Aの断面形状は金型の抜取ができるようにする。
また、この実施の形態2は、ハイブリッド型プリズム部を備えたフレネルレンズに限定されるものではなく、従来の全反射型プリズム部を備えたフレネルレンズに適用することも可能である。
As described above, according to the second embodiment, the
Since the Fresnel lens 6 is completed by extracting a mold (lens molding mold) from the cured synthetic resin, the cross-sectional shape of the total reflection
Further, the second embodiment is not limited to the Fresnel lens provided with the hybrid type prism unit, but can also be applied to the conventional Fresnel lens provided with the total reflection type prism unit.
実施の形態3.
実施の形態1では、屈折型プリズム部3Aと全反射型プリズム部4Aとを備えたハイブリッド型プリズム部2をフレネルレンズ1に成形し、図8の透過率を実現したが、高入射角領域と比較すると小入射角領域での特性は若干低いものであった。この実施の形態3では、小入射角領域の透過率を改善する手法について説明する。
図11は実施の形態1で示したハイブリッド型プリズム部2の透過率と、従来の技術で示した屈折型プリズム部131Aの透過率とを比較する図である。
図8と同様に、図11の横軸、縦軸はそれぞれ入射角a[単位:度]、透過率[単位:百分率]である。ハイブリッド型プリズム部2の透過率は実線で、屈折型プリズム部131Aの透過率は1点破線でそれぞれ表している。
図4で説明したフレネルレンズ131は、小入射角領域において良好な透過率を有しているので、図11からも分かるように、ハイブリッド型プリズム部2の透過率と比較して、屈折型プリズム部131Aの透過率は特性変化角a0より低い入射角領域で高い透過率を示している。特性変化角a0はハイブリッド型プリズム部、屈折型プリズム部双方の透過率が一致した点での入射角である。
そこで、この実施の形態3では、ハイブリッド型プリズム部2を備えたフレネルレンズ1に屈折型プリズム部131Aを以下に示すように適用して、小入射角領域での透過率を改善する。
In the first embodiment, the
FIG. 11 is a diagram comparing the transmittance of the
Similarly to FIG. 8, the horizontal axis and the vertical axis in FIG. 11 are the incident angle a [unit: degree] and the transmittance [unit: percentage], respectively. The transmittance of the
Since the
Therefore, in the third embodiment, the
図12はこの発明の実施の形態3によるフレネルレンズの複数ピッチにおける断面形状を拡大した図である。矢印は光線を表している。
図12において、10は実施の形態3のフレネルレンズ、11A,11Bは実施の形態1で示したフレネルレンズ1のハイブリッド型プリズム部、12A,12Bは従来の技術で示したフレネルレンズ131の屈折型プリズム部、13はフレネルレンズ10の平面形状の出射面、m5は出射面13の法線である。
li3〜li6はそれぞれ各プリズム部11A,11B,12A,12Bへの入射光線であり、法線m5と入射角a1〜a4をそれぞれなしている。
特性変化角a0も含めた各入射角の大小関係は、a1>a2≧a0>a3>a4(またはa1>a2>a0≧a3>a4)である。したがって、プリズム部11Aの上方向(図12の上方)にフレネルレンズ10の最端部があり、プリズム部12Bの下方向(図12の下方)にフレネルレンズ10の光軸が存在する。
FIG. 12 is an enlarged view of a cross-sectional shape at a plurality of pitches of a Fresnel lens according to
In FIG. 12, 10 is the Fresnel lens of the third embodiment, 11A and 11B are the hybrid prism portions of the
Li3 to li6 are incident light rays to the
The magnitude relationship between the incident angles including the characteristic change angle a0 is a1> a2 ≧ a0>a3> a4 (or a1>a2> a0 ≧ a3> a4). Therefore, the uppermost portion of the
フレネルレンズ10の最端部からハイブリッド型プリズム部11Bまでの各ピッチにはハイブリッド型プリズム部がそれぞれ成形されており、屈折型プリズム部12Aからフレネルレンズ10の光軸までの各ピッチには屈折型プリズム部がそれぞれ成形されている。
つまり、図12のフレネルレンズ10では、入射角a≧a0(またはa>a0)となるピッチにはハイブリッド型プリズム部11A,11Bを適用し、a0>入射角a(またはa0≧a)となるピッチには屈折型プリズム部12A,12Bを適用している。
特性変化角a0をプリズム部の断面形状の変化点として、特性変化角a0よりも小さな(または以下の)小入射角領域の各ピッチでは屈折型プリズム部11A,11Bを、特性変化角a0よりも大きな(または以上の)大入射角領域の各ピッチではハイブリッド型プリズム部12A,12Bを備えるようにしているので、フレネルレンズ10の透過率は特性変化角a0よりも低い入射角領域で図11のフレネルレンズ131の特性に、特性変化角a0よりも低い入射角領域で図11のフレネルレンズ1の特性になり、実施の形態1のフレネルレンズ1よりも小入射角領域の透過率を高くすることができる。
また、特性変化角a0近傍の透過率変化を滑らかにするために、次のようにしても良い。
A hybrid prism portion is formed at each pitch from the endmost part of the
That is, in the
Using the characteristic change angle a0 as a change point of the cross-sectional shape of the prism portion, the
Further, in order to smooth the transmittance change in the vicinity of the characteristic change angle a0, the following may be performed.
図13はこの発明の実施の形態3によるフレネルレンズの複数ピッチにおける断面形状を拡大した図である。矢印は光線を表している。
図13において、14は実施の形態3のフレネルレンズ、15C〜15Hはそれぞれ実施の形態1で示したフレネルレンズ1のハイブリッド型プリズム部、16C〜16Fは従来の技術で示したフレネルレンズ131の屈折型プリズム部、17はフレネルレンズ14の平面形状の出射面、m6は出射面17の法線である。
li7〜li16はそれぞれ各プリズム部15C,15D,15E,16C,15F,15G,16D,15H,16E,16Fへの入射光線であり、法線m6と入射角a5〜a14をそれぞれなしている。
各入射角の大小関係は、a5>a6>…>a13>a14である。したがって、ハイブリッド型プリズム部15Cの上方向(図13の上方)にフレネルレンズ14の最端部があり、屈折型プリズム部16Fの下方向(図13の下方)にフレネルレンズ14の光軸が存在する。
フレネルレンズ14の最端部からハイブリッド型プリズム部15Cまでの各ピッチにはハイブリッド型プリズム部がそれぞれ成形されており、屈折型プリズム部16Fからフレネルレンズ14の光軸までの各ピッチには屈折型プリズム部がそれぞれ成形されている。
FIG. 13 is an enlarged view of the cross-sectional shape of a Fresnel lens according to
In FIG. 13, 14 is the Fresnel lens of the third embodiment, 15C to 15H are the hybrid prism portions of the
Li7 to li16 are incident light rays to the
The magnitude relationship between the incident angles is a5>a6>...>A13> a14. Therefore, the uppermost portion of the
A hybrid prism portion is formed at each pitch from the extreme end of the
図13のフレネルレンズ14では、特性変化角a0近傍の入射角(特性変化領域)に相当する各ピッチにおいて、入射角の減少とともに、ハイブリッド型プリズム部に対する屈折型プリズム部の個数の割合(混在比率)を段階的に増加させるようにしている。
例えば入射角a10と入射角a11との間に特性変化角a0があるものとする。このとき、図13のように、プリズム部15C〜15Eおよびプリズム部16Cまでは3:1の混在比率、プリズム部15F〜15Gおよびプリズム部16Dまでは2:1の混在比率、プリズム部15Hおよびプリズム部16Eまでは1:1の混在比率で特性変化角a0近傍の入射角のプリズム部を成形している。
In the
For example, it is assumed that there is a characteristic change angle a0 between the incident angle a10 and the incident angle a11. At this time, as shown in FIG. 13, the
このように、特性変化角a0近傍の入射角に相当する特性変化領域の各ピッチでは、ハイブリッド型プリズム部15C〜15Hと屈折型プリズム部16C〜16Fとを段階的に混在させ、ハイブリッド型プリズム部に対する屈折型プリズム部の混在比率を入射角の減少とともに徐々に増加するようにしているので、図12のフレネルレンズ10と比較すると、図13のフレネルレンズ14は特性変化角a0近傍の透過率変化を滑らかにすることができる。
もちろん、各入射角の大小関係に対する特性変化角a0の割当や、特性変化領域のピッチ数、混在比率などはフレネルレンズ14の仕様に応じて定めるようにすれば良い。
さらに特性変化角a0近傍の透過率変化を次のようにして滑らかにすることもできる。
As described above, at each pitch of the characteristic change region corresponding to the incident angle near the characteristic change angle a0, the
Of course, the assignment of the characteristic change angle a0 with respect to the magnitude relationship between the incident angles, the number of pitches of the characteristic change region, the mixing ratio, and the like may be determined according to the specifications of the
Furthermore, the transmittance change near the characteristic change angle a0 can be smoothed as follows.
図14はこの発明の実施の形態3によるフレネルレンズの複数ピッチにおける断面形状を拡大した図である。矢印は光線を表している。
図14において、18は実施の形態3のフレネルレンズ、19Aはフレネルレンズ18のハイブリッド型プリズム部、19B〜19Dはフレネルレンズ18のハイブリッド型プリズム部(媒介プリズム部)、19Eは屈折型プリズム部、19A−1〜19D−1はハイブリッド型プリズム部19A〜19Dを構成する全反射型プリズム部の入射面、19A−2〜19D−2はハイブリッド型プリズム部19A〜19Dを構成する屈折型プリズム部の入射面、19E−2は屈折型プリズム部19Eの入射面、20はフレネルレンズ18の平面形状の出射面、m7は出射面20の法線である。
FIG. 14 is an enlarged view of a cross-sectional shape at a plurality of pitches of a Fresnel lens according to
In FIG. 14, 18 is the Fresnel lens of
li17〜li21はそれぞれ各ハイブリッド型プリズム部19A〜19D,屈折型プリズム部19Eへの入射光線であり、法線m7と入射角a15〜a19をそれぞれなしている。
21B〜21Dは入射角a16〜a18にそれぞれ対応した実施の形態1のハイブリッド型プリズム部であり、全反射面21B−1〜21D−1,入射面21B−2〜21D−2をそれぞれ備えている。この実施の形態3のハイブリッドプリズム部19B〜19Dと対照するために、1点破線で図示している。
各入射角の大小関係は、a15>a16>a17>a18>a19である。したがって、ハイブリッド型プリズム部19Aの上方向(図14の上方)にフレネルレンズ18の最端部があり、屈折型プリズム部19Eの下方向(図14の下方)にフレネルレンズ18の光軸が存在する。
フレネルレンズ18の最端部からハイブリッド型プリズム部19Aまでの各ピッチには実施の形態1のハイブリッド型プリズム部がそれぞれ成形されており、屈折型プリズム部19Eからフレネルレンズ18の光軸までの各ピッチには従来の屈折型プリズム部がそれぞれ成形されている。
Li17 to li21 are incident light rays to the
The magnitude relationship between the incident angles is a15>a16>a17>a18> a19. Therefore, the uppermost portion of the
Each pitch from the extreme end of the
図14のフレネルレンズ18では、特性変化角a0近傍の入射角(特性変化領域)に相当する各ピッチにおいて、入射光に対して所定の角度を保ったまま入射面19B−1〜19D−1の面積を微減するようにしており、かつ入射光に対して所定の角度を保ったまま入射面19B−2〜19D−2の面積を微増するようにしている。
つまり、図14において、面積の大小関係は、入射面19B−1>入射面19C−1>入射面19D−1,入射面19B−2<入射面19C−2<入射面19D−2となっており、a16〜a18と入射角が減少するにしたがって、全反射型プリズム部の入射面面積は入射面19B−1,入射面19C−1,入射面19D−1と微減し、屈折型プリズム部の入射面面積は入射面19B−2,入射面19C−2,入射面19D−2と微増している。
つまり、特性変化角a0がa16からa18の間とすれば(a16〜a18に相当する3ピッチが特性変化領域のピッチ)、入射角がa16からa18へと減少するのに従い、入射面19B−1〜19D−1の面積を微減し、入射面19B−2〜19D−2の面積を微増させるようにしている。
In the
That is, in FIG. 14, the area size relationship is
That is, if the characteristic change angle a0 is between a16 and a18 (three pitches corresponding to a16 to a18 are the pitches of the characteristic change region), the
このようにすることで、ハイブリッド型プリズム部19Aは、ハイブリッド型プリズム部19B〜19Dを介して屈折型プリズム部19Eへ段階的に変化するので、特性変化角a0近傍の透過率変化を滑らかにすることができる。
この際に、入射光線li18〜li20に対する入射面19B−1〜19D−1および入射面19B−2〜19D−2の所定の角度は、フレネルレンズ18の仕様に応じて定めるようにすれば良い。
また、例えば、入射面19B−1〜19D−1はハイブリッド型プリズム部21B〜21Dの入射面21B−2〜21B−Dとそれぞれ平行にして微減させ(図14の白ヌキ矢印)、入射面19B−2〜19D−2はハイブリッド型プリズム部21B〜21Dの屈折型プリズム部の入射面をそのまま用いて面積を微増させるようにしても良い。
なお、ここでは、3個のハイブリッド型プリズム部19B〜19Dを媒介プリズム部として用いて説明したが、媒介プリズム部の個数(つまり特性変化領域のピッチ数)は特に限定されない。
さらに、入射面19B−1〜19D−1,入射面19B−2〜19D−2の面積微増量・面積微減量は特に限定されることなく、特性が良くなるように定めれば良い。
By doing so, the
At this time, the predetermined angles of the incident surfaces 19B-1 to 19D-1 and the incident surfaces 19B-2 to 19D-2 with respect to the incident light beams li18 to li20 may be determined according to the specifications of the
Further, for example, the incident surfaces 19B-1 to 19D-1 are slightly reduced in parallel with the incident surfaces 21B-2 to 21B-D of the
Here, the three
Further, the area slight increase / decrease in the incident surfaces 19B-1 to 19D-1 and the incident surfaces 19B-2 to 19D-2 are not particularly limited, and may be determined so as to improve the characteristics.
以上のように、この実施の形態3によれば、特性変化角a0を境界として、特性変化角a0より大きな(または以上の)入射角に相当する各ピッチではハイブリッド型プリズム部を、特性変化角a0より小さな(または以下の)入射角に相当する各ピッチでは屈折型プリズムをそれぞれ成形するようにしたので、小入射角領域における透過率を改善することができるという効果が得られる。
また、この実施の形態3によれば、特性変化角a0近傍の特性変化領域の各ピッチにおいて、ハイブリッド型プリズム部15C〜15Hに対する屈折型プリズム部16C〜16Fの混在比率を入射角の減少に応じて増加するようにしたので、小入射角領域における透過率を改善し、特性変化角a0近傍の透過率変化を滑らかにすることができるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態3によれば、特性変化角a0近傍の特性変化領域の各ピッチにおいて、入射角の減少とともに、入射面19B−1〜19D−1の面積を微減させ、入射面19B−2〜19D−2の面積を微増させたハイブリッド型プリズム部19B〜19Dを備えるようにしたので、小入射角領域における透過率を改善し、特性変化角a0近傍の透過率変化を滑らかにすることができるという効果が得られる。
なお、この実施の形態3を実施の形態2に適用するようにしても良い。
As described above, according to the third embodiment, with the characteristic change angle a0 as a boundary, at each pitch corresponding to an incident angle larger than (or greater than) the characteristic change angle a0, the hybrid prism portion is changed to the characteristic change angle. Since each refractive prism is formed at each pitch corresponding to an incident angle smaller than (or less than) a0, the transmittance in the small incident angle region can be improved.
Further, according to the third embodiment, the mixing ratio of the
Furthermore, according to the third embodiment, at each pitch of the characteristic change region in the vicinity of the characteristic change angle a0, the area of the incident surfaces 19B-1 to 19D-1 is slightly reduced as the incident angle decreases, and the
The third embodiment may be applied to the second embodiment.
実施の形態4.
この実施の形態4では、実施の形態1で述べたハイブリッド型プリズム部2の先端刃角βおよび出射角fの最適値について述べる。
まず、入射面4Bと全反射面4Cとのなす先端刃角βの最適値について述べる。
図15は先端刃角βをそれぞれ45°(実線)、40°(二点破線)、35°(破線)とした場合のハイブリッド型プリズム部2の透過率Tallを示す図である。
β=45°(図8の場合)と比較すると、a=約40°以上の大入射角領域では、β=40°,35°いずれの場合も透過率は同等(90%以上)の特性を示している。
しかし、β=45°の場合にはa=約40°以下で透過率が減少してくる。一方、β=45°の場合と比較して、β=40°の透過率Tallはa=約35°の小入射角領域まで90%以上の高透過率を示していることが図15から分かる。さらに、β=35°の場合にはこの傾向がさらに顕著になり、高透過率領域はa=約30°まで広がっている。
つまり、a=約40°以下の小入射角領域では、先端刃角βの値をできる限り小さな角度にすることによって、透過率Tallの入射角依存性を軽減して、広範囲の入射角に対して高透過率を実現することができる。
In the fourth embodiment, optimum values of the tip blade angle β and the emission angle f of the
First, the optimum value of the tip edge angle β formed by the
FIG. 15 is a diagram showing the transmittance Tall of the
Compared with β = 45 ° (in the case of FIG. 8), in a large incident angle region where a = about 40 ° or more, the transmittance is equal (90% or more) in both cases of β = 40 ° and 35 °. Show.
However, when β = 45 °, the transmittance decreases when a = about 40 ° or less. On the other hand, as compared with the case of β = 45 °, it can be seen from FIG. 15 that the transmittance Tall of β = 40 ° shows a high transmittance of 90% or more up to a small incident angle region where a = about 35 °. . Further, this tendency becomes more remarkable when β = 35 °, and the high transmittance region extends to a = about 30 °.
In other words, in a small incident angle region where a = about 40 ° or less, by making the value of the tip blade angle β as small as possible, the incident angle dependence of the transmittance Tall is reduced, and a wide range of incident angles can be obtained. High transmittance can be realized.
なお、図15において、先端刃角βの値を40°や35°にすると、a=約15°以下の領域で60%以下の透過率になってしまうが、このa=約15°以下の領域に相当するピッチのハイブリッド型プリズム部2では、先端刃角βを例えば45°に大きくすれば、透過率の低下を補償できる。
つまり、入射角a=約15°において、40°のときの先端刃角βの透過率と、45°の先端刃角βの透過率とが等しくなり、入射角a=約15°以上と入射角a=約15°以下の領域で両者の透過率の高低関係が逆転しているので、a=15°〜90°の領域ではβ=40°,a=0°〜15°の領域ではβ=45°とすることによって、a=15°〜90°でβ=40°の特性(図15の2点破線)と、a=0°〜15°でβ=45°の特性(図15の実線)とを組み合わせた透過率を実現することができる。
また、実施の形態3で述べた手法を用いて透過率の低下を補償するようにしても良い。この場合には、屈折型プリズム部の特性(図15の1点破線)と例えばβ=40°のハイブリッド型プリズム部の特性とを組み合わせた透過率になる。
In FIG. 15, when the value of the tip edge angle β is set to 40 ° or 35 °, the transmittance becomes 60% or less in a region where a = about 15 ° or less, but this a = about 15 ° or less. In the
That is, when the incident angle a is about 15 °, the transmittance of the tip blade angle β at 40 ° is equal to the transmittance of the tip blade angle β of 45 °, and the incident angle a is about 15 ° or more. Since the height relationship between the transmittances of the angle a = about 15 ° or less is reversed, β = 40 ° in the region of a = 15 ° to 90 °, and β in the region of a = 0 ° to 15 °. = 45 °, a = 15 ° to 90 ° and β = 40 ° characteristics (two-dot broken line in FIG. 15), and a = 0 ° to 15 ° and β = 45 ° characteristics (FIG. 15). The transmittance combined with the solid line) can be realized.
Further, the decrease in transmittance may be compensated using the method described in the third embodiment. In this case, the transmittance is a combination of the characteristics of the refractive prism section (one-dot broken line in FIG. 15) and the characteristics of the hybrid prism section of β = 40 °, for example.
このように、実施の形態1のフレネルレンズ1を設計する際には、ハイブリッド型プリズム部2の先端刃角βを入射角の値に応じてできる限り鋭角にすることが望ましい。ただし、先端刃角βをあまり小さくすると、入射角aの値が大きい場合に図7の入射面4Bと出射面5とのなす角が鈍角になって、フレネルレンズ1製造の際に金型(レンズ成形型)の抜取が不可能な形状になってしまうため、この点に留意して、先端刃角βを入射角aの値に応じて最適値に設定する。
換言すると、ハイブリッド型プリズム部2の先端刃角βをフレネルレンズ1の製造性を損なわない範囲でできるだけ鋭角(最鋭角度)に設定にすることによって、透過率をさらに改善することができるという効果が得られる。また、最鋭角度の先端刃角βの透過率よりも最鋭角度以外の先端刃角βの透過率の方が大きくなる入射角領域では、最鋭角度よりも先端刃角βを大きくすることにより、入射角全領域にわたって高透過率を実現できるという効果が得られる。
Thus, when designing the
In other words, the transmittance can be further improved by setting the tip edge angle β of the
次に、出射光線の出射角fの最適値について述べる。
図16は出射角fをそれぞれ0°(実線)、3°(二点破線)、5°(破線)とした場合のハイブリッド型プリズム部2の透過率Tallを示す図である。
図16から、a=約40°以上の大入射角領域では、f=0°,3°,5°いずれの場合も透過率は同等(90%以上)の特性を示している。また、a=約40°以下の小入射角領域では、f=0°よりもf=3°の場合に、さらにf=3°よりもf=5°の場合に透過率Tallが改善されている。
したがって、出射角fに関しては、a=約40°以下の小入射角領域で出射角fを大きくすることによって透過率Tallを改善することができる。
小入射角領域で出射角fを大きくすると、次に示すような効果も得られる。
Next, the optimum value of the outgoing angle f of the outgoing light will be described.
FIG. 16 is a diagram showing the transmittance Tall of the
From FIG. 16, in a large incident angle region where a = about 40 ° or more, the transmittance is the same (90% or more) even when f = 0 °, 3 °, or 5 °. Further, in a small incident angle region where a = about 40 ° or less, the transmittance Tall is improved when f = 3 ° than f = 0 °, and further when f = 5 ° than f = 3 °. Yes.
Therefore, with respect to the emission angle f, the transmittance Tall can be improved by increasing the emission angle f in a small incident angle region where a = about 40 ° or less.
When the emission angle f is increased in the small incident angle region, the following effects can be obtained.
図17A,図17Bはフレネルレンズ1をスクリーンに適用した画像表示装置の構成を示す図であり、図17Aは側面から見た構成図、図17Bは画像表示装置の正面図である。矢印は光線を表している。
図17Aにおいて、31は光を発する発光体(照明光源手段)、32は発光体31を焦点に備える放物面鏡(照明光源手段)、33は放物面鏡32が反射した光を集光する集光レンズ(集光光学手段)、34は液晶などのライトバルブ(光変調手段)である。ライトバルブ34は、集光レンズ33が集光した光を空間的に強度変調する。
35はライトバルブ34が強度変調した光を結像させる投影光学レンズ(投影光学手段)、36は投影光学レンズ35が結像した光を背面から受光して画像を表示する背面投影型のスクリーンである。スクリーン36は、広がった光線をほぼ平行光にした上で結像させて画像を表示し、広い範囲に光を拡散して視野範囲を広げる働きをする。
スクリーン36において、37が各実施の形態で示したフレネルレンズであり、38はレンチキュラーである。
17A and 17B are diagrams showing the configuration of an image display device in which the
In FIG. 17A, 31 is a light emitting body (illumination light source means) that emits light, 32 is a parabolic mirror (illumination light source means) having the
35 is a projection optical lens (projection optical means) that forms an image of light whose intensity is modulated by the
In the
フレネルレンズ37は、投影光学レンズ36からの光を各実施の形態で説明した動作で受光し、各ピッチ毎のハイブリッド型プリズム部を介して所定の出射角で光線を出射する。つまり、フレネルレンズ37は、投影光学レンズ35で広がった光をほぼ平行化するために用いている。レンチキュラー38は、フレネルレンズ37からの出射光を結像させた上で拡散する。
39,40はそれぞれ光軸である。光軸39は、放物面鏡32,集光レンズ33,ライトバルブ34によって共有されている。光軸40は、投影光学レンズ35,フレネルレンズ37およびレンチキュラー38によって共有されており、フレネルレンズ37の出射面と直交している。
光軸39と光軸40とは互いに交わらず、ライトバルブ34に依存した最適設定角をなす独立の関係にある。つまり、光軸39を共有する放物面鏡32,集光レンズ33,ライトバルブ34は光軸40に対して偏芯配置されている。
The
The
図17Aのように光学系システムが構成された画像表示装置は、図17Bに示すような正面図になる。図17Aと同一符号は同一の構成要素である。
図17Bにおいて、41は画像表示装置本体、42はフレネルレンズ37に設けられたハイブリッド型プリズム部の輪帯であり、スクリーン36に対する輪帯42の関係を表現するために図示してある。43は画像表示装置41のハカマ部であり、放物面鏡32,集光レンズ33,ライトバルブ34などが収納されている。
偏芯配置されたライトバルブ34からスクリーン36へ光を投影する以外は図2の画像表示装置と同様の動作であり、フレネルレンズ37の動作も前述しているため、説明を省略する。
このように構成された画像表示装置を偶数台だけ用意し、次の図18に示すようにマルチ構成で利用されることが良くある。
図18A〜図18Cは出射光線の出射角を最適化する手法を説明するための図であり、2台の画像表示装置をマルチ構成している。図18Aは出射角を最適化したフレネルレンズの断面図、図18Bは図18Aのフレネルレンズを備えたスクリーンの正面図、図18Cは図18Bの画像表示装置をマルチ構成した場合の利用者との関係を示す図である。
The image display apparatus in which the optical system is configured as shown in FIG. 17A is a front view as shown in FIG. 17B. The same reference numerals as those in FIG. 17A denote the same components.
In FIG. 17B,
Since the operation is the same as that of the image display apparatus of FIG. 2 except that light is projected from the eccentrically arranged
It is often the case that only an even number of image display devices configured in this way are prepared and used in a multi-configuration as shown in FIG.
FIG. 18A to FIG. 18C are diagrams for explaining a method for optimizing the outgoing angle of the outgoing light beam, and two image display devices are multi-configured. 18A is a cross-sectional view of a Fresnel lens with an optimized emission angle, FIG. 18B is a front view of a screen equipped with the Fresnel lens of FIG. 18A, and FIG. It is a figure which shows a relationship.
図18A〜図18Cにおいて、36A,36Bはスクリーン、37A,37Bはフレネルレンズ、38A,38Bはレンチキュラー、40A,40Bはそれぞれフレネルレンズ37A,37Bの光軸、41A,41Bはいずれも図17A,図17Bの画像表示装置、42A,42Bはそれぞれフレネルレンズ37A,37Bの輪帯、43A,43Bはそれぞれ画像表示装置41A,41Bのハカマ部である。輪帯42A,42Bはそれぞれ、矩形形状に切り取られたフレネルレンズ37A,37Bの4辺で、光軸40A,40Bに最も近い1辺とのみ交差する(光軸40A,40Bから見て)の輪帯(境界輪帯)である(1辺に光軸が含まれなくても良い)。輪帯42A,42Bは、スクリーン36A,36Bの視野特性や透過率などから定められる。
図18A〜図18Cで示した画像表示装置は、一方の画像表示装置41Aの天地を逆転してハカマ部43Aを上側にし、ハカマ部43Bを下側にした画像表示装置41Bのスクリーン36B上部と画像表示装置41Aのスクリーン36A上部とを合わせたマルチ構成になっている。このようにして、1つの画像を分割して画像表示装置41A,41Bにそれぞれ与え、2つのスクリーン36A,36Bによって1つの一体画像として表示するので、より大きな画像を表示できるようになっている。
44は画像表示装置41A,41Bの利用者、45は利用者44の視野角である。また、lo3A〜lo7A,lo3B〜lo7Bはそれぞれフレネルレンズ37A,37Bの各ピッチから出射される出射光線である。光軸40Aに近い順に出射光線lo3A〜lo7Aとなっており、光軸40Bに近い順に出射光線lo3B〜lo7Bとなっている。光軸40A,40Bに近い出射光線、つまり輪帯42A,42Bの内側(光軸40A,40B側)の出射光線ほど大きな出射角になるように設定されている。
図18Cに示すように、マルチ構成した2台の画像表示装置41A,41Bの一体画像を利用者44は視野角45で視認する。この際に、通常のフレネルレンズを用いた画像表示装置であれば、フレネルレンズの出射光線は全て光軸に対して平行一様になる。一方、レンチキュラー38A,38Bは視野特性を有しており、各出射光線の主光線方向が最も明るく、主光線に対して斜めから見るほどに暗くなる。したがって、視野角が大きくなるハカマ部43A,43B近傍では、スクリーンに対して法線方向に出射する主光線を視野角に応じて斜め方向から見るので、明るさが減少してしまうのが普通である。
18A to 18C, 36A and 36B are screens, 37A and 37B are Fresnel lenses, 38A and 38B are lenticular, 40A and 40B are optical axes of the
The image display apparatus shown in FIGS. 18A to 18C reverses the top and bottom of one
44 is a user of the
As shown in FIG. 18C, the user 44 visually recognizes an integrated image of the two
しかしながら、この実施の形態4のフレネルレンズ37A,37Bでは、光軸40A,40Bに近いピッチ、すなわち入射角の小さなピッチからの出射光線(最大出射角は出射光線lo3A,lo3B)ほど出射角を大きく設定している。つまり、利用者44の方向に出射光の主光線が向うので、レンチキュラー38A,38Bの視野特性による減衰作用を軽減できる。また、このことは相対的にハカマ部43A,43B近傍の透過率を補償するとともに、各出射光線lo3A〜lo7A,lo3B〜lo7Bが視野角45内を向うように都合良く出射角を最適化できる。
However, in the
このように、フレネルレンズ37A,37Bはマルチ構成の画像表示装置に適用する際にも、利用者に対して明るい画像を提供することができるという効果が得られる。
また、図19に示すように、4台の画像表示装置41A,41B,41C,41Dを組み合わせてマルチ構成の画像表示装置として用いる場合、各画像表示装置41A,41B,41C,41Dが輪帯42A,42B,42C,42Dより内側(光軸40A,40B,40C,40D側)では出射角fを大きく設定する。つまり図18A〜図18Cと同様に、利用者44Aの方向に各出射光の主光線を向けるとともに、輪帯42A,42B,42C,42Dの外側(スクリーン36A,36B,36C,36Dを構成するフレネルレンズのレンズ外周側)では、光軸40A,40B,40C,40Dに対して平行になるように出射光線を設定する。図18A〜図18Cの場合と同様に、輪帯42A,42B,42C,42Dはそれぞれ、スクリーン36A,36B,36C,36Dを構成するフレネルレンズの矩形形状の4辺で、光軸40A,40B,40C,40Dに最も近い1辺とのみ交差する輪帯(境界輪帯)であり、スクリーンの視野特性や透過率などから定めることができる。
As described above, when the
As shown in FIG. 19, when four
マルチ構成した各画像表示装置41A,41B,41C,41Dのスクリーン36A,36B,36C,36D間の境界付近では、出射光の主光線は平行になるように設定する必要がある。主光線を平行にしてあれば、利用者44Bのようにスクリーンを斜めから見た場合でも、境界付近の斜めから視野角を持って見ることによるレンチキュラーの視野特性による減衰率が、境界を挟んで両側のスクリーンでともに同一となるために、スクリーン境界での輝度のバラツキを生じることなく、斜めから見ても均一な画像を得ることができる。その上で、輪帯42A,42B,42C,42Dより内側で出射角fを大きく設定してあるので、暗くなる輪帯42A,42B,42C,42Dの内側の輝度改善が可能となり、スクリーン内での輝度均一性を改善できる。
In the vicinity of the boundary between the
以上見てきたように、スクリーンに合わせて矩形形状に切り取られたフレネルレンズの4辺で、フレネルレンズの光軸に最も近い1辺とのみ交差する境界輪帯の光軸側ピッチでは出射光線を平行に設定し、境界輪帯のレンズ外周側ピッチでは出射光線の出射角を大きく設定することにより、マルチ構成の画像表示装置のスクリーンにフレネルレンズを適用した際のスクリーン内での輝度均一性を改善することができるという効果が得られる。
なお、図17A,図17B,図18A〜図18C,図19によっても明らかなように、以上の各実施の形態で説明したフレネルレンズと、光を結像して拡散するレンチキュラーなどの光結像拡散手段とを用いてスクリーンを構成するようにしても良く、広い画角の投影光を入射角にあまり依存することなく高透過率で受光することができるので、あらかじめ定められた奥行仕様の下でより大画面の画像を高輝度で表示できるスクリーンを構成することができるという効果が得られる。
また、以上の各実施の形態で説明したフレネルレンズをスクリーンに適用する場合には、フレネルレンズの出射面にレンチキュラーを一体成形しても良い。このようにすることで、部品点数を減らしたスクリーンを構成することができるという効果が得られる。
As has been seen above, the outgoing light beam is emitted at the optical axis side pitch of the boundary ring zone that intersects only one side closest to the optical axis of the Fresnel lens, with four sides of the Fresnel lens cut out in a rectangular shape according to the screen. By setting the output angle of the outgoing light beam to be large at the outer peripheral pitch of the boundary annular zone, the brightness uniformity within the screen when a Fresnel lens is applied to the screen of the multi-configuration image display device is set. The effect that it can be improved is obtained.
As is apparent from FIGS. 17A, 17B, 18A to 18C, and 19, the Fresnel lens described in each of the above embodiments and optical imaging such as a lenticular that images and diffuses light. The screen may be configured using a diffusing unit, and can project a wide angle of projection light with a high transmittance without depending on the incident angle. As a result, it is possible to construct a screen capable of displaying a larger screen image with high luminance.
Further, when the Fresnel lens described in each of the above embodiments is applied to a screen, a lenticular may be integrally formed on the exit surface of the Fresnel lens. By doing in this way, the effect that the screen which reduced the number of parts can be constituted is acquired.
実施の形態5.
図20はこの発明の実施の形態5による背面投影型の画像表示装置の全体構成を示す図である。
図20の画像表示装置は、フレネルレンズ51と拡散板52とを有するスクリーン53および画像光源54を備え、画像光源54から投影された画像光をスクリーン53に表示する装置である。スクリーン53は、アスペクト比が4:3であり、サイズが50インチのスクリーンである。
FIG. 20 is a diagram showing an overall configuration of a rear projection type image display apparatus according to
The image display device of FIG. 20 is a device that includes a
図21は図20の画像表示装置を側面から見た場合の図である。
スクリーン53は、画像光源54との水平方向の距離が450mm,スクリーン53の下端と画像光源54との垂直方向の距離が200mmとなるように配置されている。
拡散板52は、レンチキュラーレンズ等を有し、画像光を所定の範囲に拡散する役割を果たす光拡散手段である。
フレネルレンズ51は、微少な単位プリズム部を並べて配置したレンズであり、同心円状に単位プリズム部を配置したサーキュラータイプのフレネルレンズである。フレネルレンズ51の同心円の中心から延ばした垂線上に画像光源54が配置されており、フレネルレンズ51として使用するのはフレネルレンズ51の中心から外れた部分である(図20参照)。
FIG. 21 is a view of the image display device of FIG. 20 viewed from the side.
The
The diffusing
The
図22はフレネルレンズ51の断面形状を示した図である。
フレネル中心側からフレネル周縁側に向って、フレネルレンズ51はその断面形状によって領域A1,A2,A3の3つの領域に分けることができる。
まず基本的な形態として、領域A2について説明する。
領域A2における単位プリズム部(ハイブリッド型プリズム部)は、入射面(第2入射面)51Aおよび全反射面51Bを有し、頂角が40°の全反射型プリズム部U1と、入射面(第1入射面)51Cおよび無効面51Dを有する屈折型プリズム部U2とを備えている。この単位プリズム部とは、隣接する単位プリズム部の無効面51Dと全反射面51Bとの交線である谷線Tから隣の谷線Tまでの間を指しており、単位プリズム部のピッチP=0.1mmとなっている。なお、このピッチP=0.1mmは、他の領域A2,A3の単位プリズム部も同じ値となっている。
FIG. 22 is a view showing a cross-sectional shape of the
From the Fresnel center side toward the Fresnel peripheral side, the
First, the area A2 will be described as a basic form.
The unit prism portion (hybrid prism portion) in the region A2 has an incident surface (second incident surface) 51A and a
図23A〜図23Cは全反射型プリズム部U1と屈折型プリズム部U2とを説明するための図である。
図23Aは、屈折型プリズム部U2と同等な形状の単位プリズム部のみが形成されたフレネルレンズ(屈折型プリズム部を備えた従来のフレネルレンズ)を示している。既に説明したように、入射面51Cに投影される光束R1inは、入射面51Cによって屈折して所望の方向に出光する。しかし、無効面51Dに投影される光束R2inは、無効面51Dによって反射または屈折して、迷光となってしまう。
図23Bは、全反射型プリズム部U1と同等な形状の単位プリズム部のみが形成されたフレネルレンズ(全反射型プリズム部を備えた従来のフレネルレンズ)を示している。既に説明したように、入射面51Aに投影される光束のうちで光束R3inは、全反射面51Bによって全反射して所望の方向に出光する。しかし、残りの光束R4inは、全反射面51Bに到達することができず、迷光となってしまう。
図23Cは、この実施の形態5におけるフレネルレンズ51を示している。フレネルレンズ51では、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2のみで形成された図23Aおよび図23Bに示したフレネルレンズが所望の方向(この実施の形態5の場合、フレネルレンズ51に略垂直な方向)へ出光できない光束の一部を、所望の方向に出光できるように、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2を組合わせた形状を単位プリズム部としている。
FIG. 23A to FIG. 23C are diagrams for explaining the total reflection type prism unit U1 and the refraction type prism unit U2.
FIG. 23A shows a Fresnel lens (conventional Fresnel lens having a refractive prism portion) in which only unit prism portions having the same shape as the refractive prism portion U2 are formed. As already described, the light beam R1in projected onto the
FIG. 23B shows a Fresnel lens (conventional Fresnel lens provided with a total reflection prism portion) in which only unit prism portions having the same shape as the total reflection prism portion U1 are formed. As already described, among the light beams projected onto the
FIG. 23C shows the
具体的には、全反射型プリズム部U1において全反射面51Bに到達しない光束R4inが投影される部分に屈折型プリズム部U2が配置されている。したがって、フレネルレンズ51は、光束R4inの一部を屈折して所望の方向に偏向して出光するようになっている。
この配置は、別の見方をすると、屈折型プリズム部U2において無効面51Dに投影される光束R2inの光路上に、フレネル中心側の隣接ピッチの全反射型プリズム部U1が配置されているとも見ることができる。したがって、フレネルレンズ51は、光束R2inの一部を全反射して所望の方向に偏向して出光するようになっている。すなわち、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2各々の短所を補うことができるような位置にそれぞれが配置されている。
また、図22の領域A2の1ピッチにおいて、入射面51Cを延長した面が周辺側の谷線Tを通り、入射面51Aを延長した面がフレネル中心側の谷線Tを通るように、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2が配置されている。このように配置されている理由は、フレネルレンズ51の製造方法に起因している。次にフレネルレンズ51の製造方法に付いて説明する。
フレネルレンズ51は樹脂成形によって製造される。したがって、その反転形状を形成したレンズ成形型を製造する必要がある。
Specifically, the refraction type prism part U2 is arranged in the part where the light flux R4in that does not reach the
From another viewpoint, this arrangement is also considered that the total reflection prism portion U1 having the adjacent pitch on the Fresnel center side is disposed on the optical path of the light beam R2in projected onto the
Further, in one pitch of the area A2 in FIG. 22, the entire surface of the
The
図24A〜図24Cおよび図25A〜図25Cはフレネルレンズ51を製造する際に用いるレンズ成形型の特徴をそれぞれ説明するための図である。図24A〜図24Cは全反射型プリズム部U1に対応する部分を切削する場合を示し、図25A〜図25Cは屈折型プリズム部U2に対応する部分を切削する場合を示している。
図24A〜図24C,図25A〜図25Cにおいて、符号Cはレンズ成形型、符号Bは例えばダイヤモンドバイトなどのレンズ成形型Cを切削するためのバイトである。
レンズ成形型Cは、バイトBによって切削加工を行って作製するが、画像光が通過する面(入射面51A,全反射面51B,入射面51C)に対応するレンズ成形型の面は、切削時の筋やムラ等が生じないように、バイトB(またはチップ)の先端(コーナ)ではなく、切り刃(斜面部分)で切削する必要がある。また、フレネルレンズのピッチは0.1mm前後(フレネルレンズ51では0.1mm)であるのに対して、バイトBのチップは2〜3mmもの大きさがある。
FIGS. 24A to 24C and FIGS. 25A to 25C are views for explaining the characteristics of the lens mold used when the
In FIGS. 24A to 24C and FIGS. 25A to 25C, the symbol C is a lens mold, and the symbol B is a cutting tool for cutting the lens forming mold C such as a diamond tool.
The lens mold C is manufactured by cutting with the cutting tool B. The surfaces of the lens mold corresponding to the surfaces through which the image light passes (the
したがって、以下の切削条件(A),(B)を満たさないと、単位プリズム部の形状に対応したレンズ成形型を切削することができない。
切削条件(A)
入射面51Cを延長した面は、谷線Tを通る(図25B)または谷線Tよりも出光側を通る(図25C)。
切削条件(B)
入射面51Aを延長した面は、谷線Tを通る(図24B)または谷線Tよりも出光側を通る(図24C)。
この実施の形態5におけるフレネルレンズ51は、頂角が40°のバイトB(チップ)を使用して、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2に対応する部分の切削を行っている。
Therefore, the lens mold corresponding to the shape of the unit prism portion cannot be cut unless the following cutting conditions (A) and (B) are satisfied.
Cutting conditions (A)
The surface obtained by extending the
Cutting conditions (B)
The surface obtained by extending the
The
<レンズ成形型の製造>
図26はこの発明の実施の形態5によるレンズ成形型製造方法を示すフローチャートである。また図27A〜図27Dおよび図28A〜図28DはバイトBによるレンズ成形型Cの切削の進行状況を示す図であり、図27A〜図27Dは屈折型プリズム部U2を主単位プリズム部とみなした場合、図28A〜図28Dは全反射型プリズム部U1を主単位プリズム部とみなした場合である。
図26において、ステップST1(切削開始ピッチ番号設定ステップ)でピッチ番号n=1が設定される。ステップST1からステップST2(主単位プリズム部切削ステップ)へ移行すると、まず第1ピッチ(切削対象ピッチ)P1における主単位プリズム部の切削作業がバイトBによって行なわれる。このときの作業状況は、図27Aまたは図28Aで示されるようになっており、レンズ成形型Cに対してバイトBが主単位プリズム部の切削を行なう。
<Manufacture of lens mold>
FIG. 26 is a flowchart showing a lens mold manufacturing method according to
In FIG. 26, pitch number n = 1 is set in step ST1 (cutting start pitch number setting step). When the process proceeds from step ST1 to step ST2 (main unit prism part cutting step), the cutting operation of the main unit prism part at the first pitch (cutting target pitch) P1 is first performed by the cutting tool B. The working situation at this time is as shown in FIG. 27A or FIG. 28A, and the cutting tool B cuts the main unit prism portion of the lens mold C.
ステップST2で第1ピッチP1の主単位プリズム部の切削が完了すると、続いてステップST3(副単位プリズム部切削ステップ)へと移行して、第1ピッチ(切削対象ピッチ)P1の副単位プリズム部の切削作業が開始される。図25A〜図25Cや図26A〜図26Cで述べたように、バイトBによってレンズ成形型Cに副単位プリズム部を切削する際には、切削条件(A),切削条件(B)を満たすようにして行なう。このときの作業状況は図27B,図28Bで示されるようになっている。
例えば図27Bに示すように、主単位プリズム部として屈折型プリズム部が切削された第1ピッチP1に対して全反射型プリズム部を切削する際には、切削条件(B)にしたがって、第1ピッチP1のフレネル中心側にある谷線T1を全反射面51Aの延長面SA1が通過するか、またはフレネル中心側の谷線T1よりも入射面51Aの延長面SA1が出射側になるように切削される。
同様に、図28Bの場合、主単位プリズム部として全反射型プリズム部が切削された第1ピッチP1に対して屈折型プリズム部を切削する際には、切削条件(A)にしたがって、第1ピッチP1のフレネル周縁側にある谷線T0を入射面51Cの延長面SC1が通過するか、またはフレネル周縁側の谷線T0よりも入射面51Cの延長面SC1が出射側になるように切削される。
When the cutting of the main unit prism portion having the first pitch P1 is completed in step ST2, the process proceeds to step ST3 (sub unit prism portion cutting step), and the sub unit prism portion having the first pitch (cutting target pitch) P1. The cutting work is started. As described with reference to FIGS. 25A to 25C and FIGS. 26A to 26C, when the sub unit prism portion is cut in the lens mold C by the cutting tool B, the cutting condition (A) and the cutting condition (B) are satisfied. To do. The work situation at this time is as shown in FIGS. 27B and 28B.
For example, as shown in FIG. 27B, when the total reflection prism portion is cut with respect to the first pitch P1 in which the refraction type prism portion is cut as the main unit prism portion, the first according to the cutting condition (B). Cutting is performed so that the extended surface SA1 of the
Similarly, in the case of FIG. 28B, when the refractive prism portion is cut with respect to the first pitch P1 in which the total reflection prism portion is cut as the main unit prism portion, the first according to the cutting condition (A). Cutting is performed such that the extended surface SC1 of the
ステップST2,ステップST3の第1ピッチP1に対する切削作業が完了するとステップST4(ピッチ番号推移ステップ)へと移行し、ピッチ番号nの値がインクリメントされてn=2になる。次のステップST5(切削完了判定ステップ)では、レンズ成形型Cの総ピッチ数Nmaxとピッチ番号nとの比較が行なわれ、n≦Nmaxの場合、つまり切削するピッチがまだ残存している場合には(ステップST5でNO)、ステップST2へ戻って第2ピッチ(切削対象ピッチ)P2における主単位プリズム部の切削作業(図27C,図28C)が行なわれる。
続いてステップST3では、第2ピッチ(切削対象ピッチ)P2における副単位プリズム部の切削作業(図27D,図28D)が行なわれる。もちろん、第1ピッチP1の場合と同様に、切削条件(A)または切削条件(B)を満たすように、第2ピッチP2に対する切削作業がステップST3で行なわれる。
When the cutting work for the first pitch P1 in steps ST2 and ST3 is completed, the process proceeds to step ST4 (pitch number transition step), and the value of the pitch number n is incremented to n = 2. In the next step ST5 (cutting completion determination step), the total pitch number Nmax of the lens mold C is compared with the pitch number n. If n ≦ Nmax, that is, the cutting pitch still remains. (NO in step ST5), the process returns to step ST2 to perform the cutting operation (FIGS. 27C and 28C) of the main unit prism portion at the second pitch (cutting target pitch) P2.
Subsequently, in step ST3, the cutting operation (FIGS. 27D and 28D) of the sub unit prism portion at the second pitch (cutting target pitch) P2 is performed. Of course, similarly to the case of the first pitch P1, the cutting operation for the second pitch P2 is performed in step ST3 so as to satisfy the cutting condition (A) or the cutting condition (B).
例えば図27Dの場合、主単位プリズム部として屈折型プリズム部が切削された第2ピッチP2に対して全反射型プリズム部を切削する際には、切削条件(B)にしたがって、第2ピッチP2のフレネル中心側にある谷線T2を全反射面51Aの延長面SA2が通過するか、またはフレネル中心側の谷線T2よりも入射面51Aの延長面SA1が出射側になるように切削される。
図28Bの場合もやはり同様に、主単位プリズム部として全反射型プリズム部が切削された第2ピッチP2に対して屈折型プリズム部を切削する際には、切削条件(A)にしたがって、第2ピッチP2のフレネル周縁側にある谷線T1を入射面51Cの延長面SC2が通過するか、またはフレネル周縁側の谷線T1よりも入射面51Cの延長面SC2が出射側になるように切削される。
For example, in the case of FIG. 27D, when the total reflection prism portion is cut with respect to the second pitch P2 in which the refractive prism portion is cut as the main unit prism portion, the second pitch P2 according to the cutting condition (B). The extended surface SA2 of the
Similarly, in the case of FIG. 28B, when the refraction type prism portion is cut with respect to the second pitch P2 in which the total reflection type prism portion is cut as the main unit prism portion, according to the cutting condition (A), Cutting is performed such that the extended surface SC2 of the
以後、ステップST4においてピッチ番号が1ずつインクリメントされてn=3からn=Nmaxまでの切削作業が繰り返され、n=Nmax+1となった時点でステップST5によってフレネルレンズ51の切削作業が完了し、レンズ成形型Cの製造が完了する。このように、この実施の形態5では、通常の切削工具を利用してレンズ成形型の製造を容易に行うことが可能である。また、主単位プリズム部・副単位プリズム部の切削を1ピッチ毎に順次進めていくので、レンズ成形型Cの製造精度を向上することができ、ひいてはフレネルレンズ51を高精度に製造して、設計通りの光学性能を与えることができる。
Thereafter, the pitch number is incremented by 1 in step ST4, and the cutting operation from n = 3 to n = Nmax is repeated. When n =
なお、図27A〜図27Dや図28A〜図28Dでは、フレネル中心側からフレネル周辺側へ切削作業の進行方向を進めているが、この切削作業の進行方向は特に限定されるものではなく、フレネル周辺側からフレネル中心側へ逆に進めても良い。
このようにして製造したレンズ成形型Cに樹脂を流し込んで硬化させ、硬化した樹脂からレンズ成形型Cを取り外すとフレネルレンズ51が完成する。このフレネルレンズ51は、50インチという大型のレンズシートであり、さらに斜め方向から画像光が投影されるので、入射位置によって画像光の入射角度の差が大きくなる。全反射型プリズム部U1は、入射角が大きい場合に所望の方向に出光する光束が多くなり、逆に屈折型プリズム部U2は、入射角が小さい場合に所望の方向に出光する光束が多くなる。したがって、入射角が大きい入射位置には全反射型プリズム部U1が、入射角が小さい入射位置には屈折型プリズム部U2がそれぞれ適している。
In FIGS. 27A to 27D and FIGS. 28A to 28D, the traveling direction of the cutting operation is advanced from the Fresnel center side to the Fresnel peripheral side. However, the traveling direction of the cutting operation is not particularly limited. The process may be reversed from the peripheral side to the Fresnel center side.
When the resin is poured into the lens mold C thus manufactured and cured, and the lens mold C is removed from the cured resin, the
そこで、図22に示すように、この実施の形態5におけるフレネルレンズ51の画像光源54に近い側になる領域A1(フレネル中心側)では、屈折型プリズム部U2を主単位プリズム部、全反射型プリズム部U1を副単位プリズム部として、屈折型プリズム部U2の占める割合よりも、全反射型プリズム部U1の占める割合を少なくしている。
一方、画像光源54から遠い側になる領域A3(フレネル周辺側)では、全反射型プリズム部U1を主単位プリズム部、屈折型プリズム部U2を副単位プリズム部として、全反射型プリズム部U1の占める割合よりも、屈折型プリズム部U2の占める割合を少なくしている。
ここで、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2が占める割合を変化させるには、レンズ成形型Cを切削するバイトBの切り込み深さを位置により変化させて、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2の高さが変わるようにして行った。
Therefore, as shown in FIG. 22, in the region A1 (Fresnel center side) that is closer to the
On the other hand, in the region A3 (Fresnel peripheral side) which is far from the
Here, in order to change the ratio of the total reflection type prism unit U1 and the refraction type prism unit U2, the cutting depth of the cutting tool B for cutting the lens mold C is changed depending on the position, and the total reflection type prism unit U1. The refractive prism portion U2 was changed in height.
図29はフレネルレンズ51におけるフレネル中心からの半径と全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2の占める割合を示す図である。図29には、全反射型プリズム部U1のみが形成されている場合の透過率を示す線図L1と、屈折型プリズム部U2のみが形成されている場合の透過率を示す線図L2も併せて示している。なお、この透過率の測定は、この実施の形態5における背面投影型の画像表示装置と同様の配置にして、白色光源を使用して行っている。図29において、横軸は半径(単位mm)、左側縦軸は透過率(単位%)、右側縦軸はレンズ比率である。
図29では線図L1と線図L2とが半径250mmの位置で交差しており、この半径250mmを境界として、半径250mm以下の領域では全反射型プリズム部U1より屈折型プリズム部U2の効果が高く(L1<L2)、半径250mm以上の領域では、逆に全反射型プリズム部U1の効果が高いことが解る。フレネルレンズ51では、この半径250mmを目安として、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2の占める割合を変化させている。
FIG. 29 is a diagram showing the radius from the Fresnel center in the
In FIG. 29, the diagram L1 and the diagram L2 intersect at a position with a radius of 250 mm, and the effect of the refractive prism portion U2 is greater than that of the total reflection prism portion U1 in a region having a radius of 250 mm or less with the
図29において、全反射型プリズム部U1または屈折型プリズム部U2の占める割合は、領域A2における全反射型プリズム部U1または屈折型プリズム部U2の高さを1として、これに対する比をレンズ比率として示した。図29には、全反射型プリズム部U1のレンズ比率を線図L3に示し、屈折型プリズム部U2のレンズ比率を線図L4に示している。なお、実際には半径200〜1078mmの範囲をフレネルレンズ51として使用するが、図29では、各線図の違いが明確に現れる半径100〜500mmの範囲を示してある。
図29を見ると分かるように、全反射型プリズム部U1は、半径200mm以下の部分には存在せず、半径200mmから占める割合が増えはじめ、半径250mmにおいてレンズ比率が1(領域A2における割合と同じ)にまで達して、半径250mm以上においては、レンズ比率1を維持したままである。
In FIG. 29, the ratio of the total reflection type prism unit U1 or the refraction type prism unit U2 is set such that the height of the total reflection type prism unit U1 or the refraction type prism unit U2 in the region A2 is 1, and the ratio thereof is the lens ratio. Indicated. In FIG. 29, the lens ratio of the total reflection prism unit U1 is shown in a diagram L3, and the lens ratio of the refraction type prism unit U2 is shown in a diagram L4. In practice, a range of
As can be seen from FIG. 29, the total reflection type prism portion U1 does not exist in a portion having a radius of 200 mm or less, and the proportion of the total reflection prism portion U1 starts to increase from the radius of 200 mm. The same lens ratio is maintained at a radius of 250 mm or more.
一方、屈折型プリズム部U2は、半径300mm以下ではレンズ比率が1(領域A2における割合と同じ)であり、半径300mm以上では徐々にレンズ比率が小さくなっている。
フレネルレンズ51は、このように全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2が占める割合を変化しているので、半径250mmまでが領域A1の形状となり、半径250〜300mmが領域A2の形状、半径300mm以上が領域A3の形状となっている。
なお、屈折型プリズム部U2を半径250mm以上で徐々にレンズ比率が小さくなるようにして、領域A2を省いても良いが、この実施の形態5では、変化を滑らかにして、表示される画像の輝度差を少なくするために、領域A2を設けている。
On the other hand, the refractive prism portion U2 has a lens ratio of 1 (same as the ratio in the region A2) when the radius is 300 mm or less, and gradually decreases with a radius of 300 mm or more.
In the
Note that the area A2 may be omitted by making the refractive prism portion U2 have a radius of 250 mm or more and the lens ratio is gradually reduced, but in
<透過率の比較>
この実施の形態5によるフレネルレンズ51を作製して、従来のものに比べて透過率が向上していることを確認した。
ここで、特開昭61−52601号公報に記載されている手法に従って、図6の従来技術によるフレネルレンズ110と、この実施の形態5のフレネルレンズ51とが比較できるように、形状以外の仕様を同様にして両者を作製した。
図30は従来技術によるフレネルレンズ110の構成を示す図である。全反射型プリズム部および屈折型プリズム部の基本形状をフレネルレンズ51と同形状とし、ピッチPも0.1mmとして同じにした。
<Comparison of transmittance>
The
Here, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-52601, specifications other than the shape are used so that the
FIG. 30 is a diagram showing a configuration of a
図31は図30のフレネルレンズ110における全反射型プリズム部のレンズ比率を線図L5で示した図である。このフレネルレンズ110は、全反射型プリズム部U1と屈折型プリズム部U2とが独立して存在している形態であり、全反射型プリズム部U1と屈折型プリズム部U2とのレンズ比率は図31右側のグラフ欄外に示すようになっている。なお、図31中の線図L1,L2は、図29と同じものである。
図32はこの実施の形態5のフレネルレンズ51および従来技術によるフレネルレンズ110の透過率をそれぞれ示す図である。図32では、フレネルレンズ51の透過率を線図L6で示し、フレネルレンズ110の透過率を線図L7で示した。なお、図29および図31と同様に、線図L1,L2も併せて示した。線図L6は、L1,L2およびL7のいずれと比較しても、ほぼ全ての領域で透過率が高くなっており、この実施の形態5によるフレネルレンズ51の透過率が高いことが確認できた。
FIG. 31 is a diagram showing the lens ratio of the total reflection type prism portion in the
FIG. 32 is a diagram showing the transmittance of the
以上のように、この実施の形態5によれば、全反射型プリズム部U1および屈折型プリズム部U2の占める割合を変化させて、これらを1つの単位プリズム部として組合わせたので、それぞれの短所を補うことができ、全体の透過率が高いフレネルレンズ51を得ることができる。
また、この実施の形態5によれば、1つのバイトBを使用してレンズ成形型Cの切削を行うことができるので、フレネルレンズの製造も簡単にすることができる。
したがって、このフレネルレンズ51を使用するスクリーン53も全体の透過率が高くなり、背面投影型プロジェクション表示装置の表示をより明るくすることができると共に、低価格にすることができる。
以上の説明に限定されることなく、この実施の形態5は種々の変形や変更が可能である。
As described above, according to the fifth embodiment, the proportions of the total reflection prism unit U1 and the refraction type prism unit U2 are changed, and these are combined as one unit prism unit. Thus, the
Further, according to the fifth embodiment, since the lens mold C can be cut using one tool B, the manufacture of the Fresnel lens can be simplified.
Therefore, the overall transmittance of the
Without being limited to the above description, the fifth embodiment can be variously modified and changed.
<変形形態その1>
以上の説明では、フレネルレンズ51は3種類の領域A1,A2,A3を備えている例を示したが、この実施の形態5はこれに限らず、これらの組み合わせを適宜変更しても良い。例えば、領域A1および領域A2のみでも良いし、領域A1,A2,A3のいずれか1つの領域であっても良い。
<
In the above description, the example in which the
<変形形態その2>
以上の説明では、フレネルレンズ51の出光側の面は平坦である例を示したが、この実施の形態5はこれに限らず、他のフレネルレンズ形状を追加しても良いし、微細凹凸などの拡散手段を設けても良い。
<
In the above description, an example in which the light output side surface of the
<変形形態その3>
以上の説明では、画像光源54が画像光を直接フレネルレンズ51に投影する例を示したが、この実施の形態5はこれに限らず、例えば、画像光源54からの画像光を反射や屈折等させて光路を変更してから、フレネルレンズ51に投影するミラーやプリズム等の光学手段を設けても良い。
<
In the above description, the example in which the
実施の形態6.
実施の形態5で示したレンズ成形型製造方法によってレンズ成形型を製造すると、金属の展性によってレンズ成形型に歪が発生してしまう。当然、レンズ成形型の歪はフレネルレンズの光学面の歪になり、その光学性能を劣化させる要因につながる。
この実施の形態6では、レンズ成形型の歪の発生についてまず説明し、この歪の発生を回避してフレネルレンズの光学性能を保証できるレンズ成形型製造方法について述べる。また、実施の形態3で説明した特性変化角近傍の媒介プリズム部(または実施の形態5で説明したレンズ比率を変化させる手法)を用いたフレネルレンズにおいて、レンズ成形型の歪が影響しても良好な光学性能を実現できるレンズ成形型製造方法についても言及する。
Embodiment 6 FIG.
When the lens mold is manufactured by the lens mold manufacturing method shown in the fifth embodiment, distortion occurs in the lens mold due to the malleability of the metal. Naturally, the distortion of the lens mold becomes a distortion of the optical surface of the Fresnel lens, leading to a factor of deteriorating its optical performance.
In the sixth embodiment, the generation of distortion in the lens mold is first described, and a method for manufacturing a lens mold that can guarantee the optical performance of the Fresnel lens by avoiding the generation of distortion is described. Further, in a Fresnel lens using the intermediate prism portion (or the method of changing the lens ratio described in the fifth embodiment) near the characteristic change angle described in the third embodiment, even if the distortion of the lens mold is affected. A method for manufacturing a lens mold that can realize good optical performance is also mentioned.
図33A〜図33Fはレンズ成形型の製造工程で発生する歪を説明するための図であり、実施の形態5で説明したレンズ成形型製造方法に基づいている。図28と同一符号は相当する構成である。図33A〜図33Fでは、フレネル中心からフレネル周縁へ各ピッチ毎に切削作業が進められ、主単位プリズム部としての全反射型プリズム部の成形型(反転形状)を切削した後に、副単位プリズム部としての屈折型プリズム部の成形型(反転形状)を切削する工程である。
まず始めに、第1ピッチP1の全反射型プリズム部成形型をレンズ成形型Cに対してバイトBで切削し(図33A)、続いて、第1ピッチP1の屈折型プリズム部をレンズ成形型CにバイトBで切削する(図33B)。これによって、第1ピッチP1におけるハイブリッド型プリズム部成形型の切削が完了する。このときの切削条件は実施の形態5で述べた通りである。
次に第2ピッチP2の切削作業へと移行する。第2ピッチP2の全反射型プリズム部成形型をレンズ成形型Cに切削した状態は図33Cのようになり、このとき、第1ピッチP1の全反射型プリズム部成形型の全反射面と、第2ピッチP2の全反射型プリズム部成形型の入射面との間に鋭利な谷線T1の先端部が生じる。
FIG. 33A to FIG. 33F are diagrams for explaining distortion generated in the manufacturing process of the lens mold, and are based on the lens mold manufacturing method described in the fifth embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 28 denote corresponding configurations. In FIG. 33A to FIG. 33F, the cutting operation proceeds for each pitch from the Fresnel center to the Fresnel periphery, and after cutting the mold (reversed shape) of the total reflection prism portion as the main unit prism portion, the sub unit prism portion Is a step of cutting a forming die (reversed shape) of the refractive prism portion as.
First, the total reflection type prism part mold of the first pitch P1 is cut with the cutting tool B with respect to the lens mold C (FIG. 33A), and then the refractive prism part of the first pitch P1 is the lens mold. C is cut with a cutting tool B (FIG. 33B). This completes the cutting of the hybrid prism portion molding die at the first pitch P1. The cutting conditions at this time are as described in the fifth embodiment.
Next, the process shifts to the cutting operation of the second pitch P2. The state of cutting the total reflection type prism part mold of the second pitch P2 into the lens mold C is as shown in FIG. 33C. At this time, the total reflection surface of the total reflection type prism part mold of the first pitch P1, A sharp tip of the valley line T1 is formed between the incident surface of the total reflection type prism part mold of the second pitch P2.
そして図33Dに示すように、この谷線T1先端部に対してバイトBを押し当て、第2ピッチP2の屈折型プリズム部成形型の切削を行なう。この実施の形態6の冒頭で述べたレンズ成形型Cの歪は、この第2ピッチP2の屈折型プリズム部成形型を切削するときに生じるものである。
つまり、谷線T1先端部の幅はその頂点ほど狭くなっているため、これに応じてその強度も弱くなっている。したがって、図33Eに示すように鋭利な谷線T1先端部に対してバイトBを押し当てると、第2ピッチP2から第1ピッチP1の方向へ生じる押当力が谷線T1先端部の頂点に近い部分ほどより大きく働くようになり、金属の展性によって、図33Eの点線円NG内でレンズ成形型Cの歪が発生することになる。
Then, as shown in FIG. 33D, the cutting tool B is pressed against the tip of the valley line T1 to cut the refractive prism portion molding die having the second pitch P2. The distortion of the lens mold C described at the beginning of the sixth embodiment is caused when the refractive prism part mold of the second pitch P2 is cut.
In other words, since the width of the tip of the valley line T1 is narrower toward the apex, the strength is also weakened accordingly. Therefore, as shown in FIG. 33E, when the cutting tool B is pressed against the sharp valley T1 tip, the pressing force generated from the second pitch P2 to the first pitch P1 is applied to the apex of the valley T1 tip. The closer the part, the larger the work, and the distortion of the lens mold C occurs within the dotted circle NG in FIG. 33E due to the malleability of the metal.
図33Fは図33Eの点線円NGの内部を拡大した図である。
図33Fでは、谷線T1先端部の頂点ほどバイトBによって第2ピッチP2から第1ピッチP1の方向へ押込まれており、第1ピッチP1の全反射面の切削形状に歪が生じている。例えば、設計通りの全反射面の切削形状を2点破線Realで示すと、レンズ成形型Cの歪は1点破線の曲線(曲面)Errで表される。
以下、不図示の第3ピッチP3以降においても同様の切削作業が繰り返されるため、第n+1ピッチPn+1(nは自然数)の屈折型プリズム部を切削する際に、切削済の第nピッチPnと切削中の第n+1ピッチPn+1との間の谷線Tnの先端部に歪が発生してしまう。このように製造されたレンズ成形型Cによるフレネルレンズは、歪が生じた分だけ全反射面の形状が変形してその光学性能が劣化し、例えば光損失の増加や、歪の度合いが各ピッチでランダムに発生した場合には、出射光強度の不自然な不連続性につながってしまうことになる。
FIG. 33F is an enlarged view of the inside of the dotted circle NG in FIG. 33E.
In FIG. 33F, the apex at the tip of the valley line T1 is pushed from the second pitch P2 toward the first pitch P1 by the cutting tool B, and the cutting shape of the total reflection surface of the first pitch P1 is distorted. For example, when the cutting shape of the total reflection surface as designed is indicated by a two-dot broken line Real, the distortion of the lens mold C is represented by a one-dot broken curve (curved surface) Err.
Hereinafter, since the same cutting operation is repeated after the third pitch P3 (not shown), when cutting the n + 1 pitch Pn + 1 (n is a natural number) refractive prism portion, the cut nth pitch Pn and cutting are performed. Distortion occurs at the tip of the valley line Tn between the (n + 1) th pitch Pn + 1. The Fresnel lens produced by the lens mold C thus manufactured has a deformed shape of the total reflection surface by the amount of distortion, and its optical performance deteriorates. If this occurs randomly, it will lead to an unnatural discontinuity in the emitted light intensity.
以上のレンズ成形型Cにおける歪の発生を踏まえて、実施の形態5のレンズ成形型製造方法を改良すると次のようになる。
図34はこの発明の実施の形態6によるレンズ成形型製造方法を示すフローチャートであり、実施の形態5の図26と同一符号は相当するステップを表している。また、図35A〜図35Fは図34のレンズ成形型製造方法にしたがって切削されていくレンズ成形型Cの状態を示す図であり、図28や図33A〜図33Fに対応する構成については同一符号を付してある。図33A〜図33Fと同様に、図35A〜図35Fでは、全反射型プリズム部成形型、屈折型プリズム部成形型の順番でフレネル中心からフレネル周縁へ切削作業が進められていく。
Based on the occurrence of distortion in the lens mold C described above, the lens mold manufacturing method of
FIG. 34 is a flowchart showing a lens mold manufacturing method according to Embodiment 6 of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 26 of
図34において、実施の形態5と同様に、ステップST1でピッチ番号n=1を設定し、ステップST2(主単位プリズム部切削ステップ)で第1ピッチP1の全反射型プリズム部成形型をバイトBで切削する(図35A)。
そして、ステップST2の次にステップST6(ピッチマージン設定ステップ)を設けている点がこの実施の形態6の特徴である。このステップST6では、第1ピッチP1におけるピッチマージンΔP1を設定する。ここで、切削作業中の第n+1ピッチPn+1におけるピッチマージンΔPn+1とは、第n+1ピッチPn+1の屈折型プリズム部成形型(副単位プリズム部)を切削する際にバイトBの頂点がレンズ成形型Cに最初に接する部分から、切削済の隣接第nピッチPnの境界までの切削進行方向上の距離である。
このピッチマージンΔP1がステップST6で設定されるとステップST7(副単位プリズム部切削ステップ)へと移行して、切削条件(A)または切削条件(B)と、ピッチマージンΔP1(≧0)とにしたがって、第1ピッチP1の屈折型プリズム部成形型を切削する。このステップST7のときの切削作業状態は図35Bのようになっている。図33Bと比較すると分かるように、フレネル中心からフレネル周縁の方向へピッチマージンΔP1の分だけ屈折型プリズム部成形型をズラして切削している。
34, in the same manner as in the fifth embodiment, the pitch number n = 1 is set in step ST1, and the total reflection type prism part molding die having the first pitch P1 is set as a bite B in step ST2 (main unit prism part cutting step). (FIG. 35A).
The feature of the sixth embodiment is that step ST6 (pitch margin setting step) is provided after step ST2. In this step ST6, a pitch margin ΔP1 in the first pitch P1 is set. Here, the pitch margin ΔPn + 1 at the (n + 1) th pitch Pn + 1 during the cutting operation means that the vertex of the bite B becomes the lens mold C when cutting the refractive prism part molding die (sub unit prism part) of the (n + 1) th pitch Pn + 1. This is the distance in the cutting direction from the first contact portion to the boundary of the adjacent nth pitch Pn that has been cut.
When the pitch margin ΔP1 is set in step ST6, the process proceeds to step ST7 (subunit prism section cutting step), where the cutting condition (A) or the cutting condition (B) and the pitch margin ΔP1 (≧ 0) are set. Therefore, the refractive prism part molding die having the first pitch P1 is cut. The cutting operation state at the time of step ST7 is as shown in FIG. 35B. As can be seen from a comparison with FIG. 33B, the refractive prism part molding die is shifted and cut by the pitch margin ΔP1 from the Fresnel center toward the Fresnel periphery.
ステップST4でピッチ番号n=2になり、ステップST5からステップST2へ移行すると、第2ピッチP2の切削作業へと移り、ステップST2の全反射型プリズム部成形型の切削を行なう。このときの状態は図35Cの通りであり、図33Cと同様に第1ピッチP1と第2ピッチP2との間に鋭利な谷線T1先端部がこのときに生じる。
ステップST6では第2ピッチP2のピッチマージンΔP2(≧0)を設定し(図35D)、ステップST7ではピッチマージンΔP2にしたがって屈折型プリズム部成形型の切削を行なう(図35E)。ステップST6のピッチマージンを設定する理由が明らかになるのはこのときである。
When the pitch number n becomes 2 in step ST4 and the process proceeds from step ST5 to step ST2, the process moves to the cutting operation of the second pitch P2, and the total reflection type prism part forming die in step ST2 is cut. The state at this time is as shown in FIG. 35C, and a sharp valley line T1 tip is generated at this time between the first pitch P1 and the second pitch P2 as in FIG. 33C.
In step ST6, a pitch margin ΔP2 (≧ 0) of the second pitch P2 is set (FIG. 35D), and in step ST7, the refractive prism portion molding die is cut according to the pitch margin ΔP2 (FIG. 35E). It is at this time that the reason for setting the pitch margin in step ST6 becomes clear.
つまり、図35D,図35Eから分かるように、フレネル中心からフレネル周縁へ微小幅のピッチマージンΔP2だけ切削開始位置をズラして第2ピッチP2の屈折型プリズム部成形型を切削するため、図35E点線円OK内(拡大図を図35Fに示す)の谷線T1先端部の強度もそれだけ強くなり、図33D,図33Eと同様に第2ピッチP2から第1ピッチP1の方向へバイトBの押当力が働いても、この押当力に対抗するだけの強度を谷線T1先端部に持たせることができる。
以後、ステップST5で切削作業の完了が判定されるまで、ピッチマージンΔPnを持って各ピッチPnの屈折型プリズム部が切削されていく。このように図34のレンズ成形型製造方法によれば、レンズ成形型Cに歪が発生しないため、このレンズ成形型Cによって製造されたフレネルレンズ各ピッチの全反射面を設計通りの形状に保つことができ、フレネルレンズの光学性能を保証することができる。
説明を補足すると、任意の第nピッチPnにおけるピッチマージンΔPnは全て一定の微小値としても良いし、異なる微小値に設定しても良い。
また、上記の各図では、全反射型プリズム部、屈折型プリズム部をそれぞれ主単位プリズム部、副単位プリズム部とし、フレネル中心からフレネル周縁へ切削する場合を例としたが、この実施の形態6はこれに限定されず、屈折型プリズム部、全反射型プリズム部をそれぞれ主単位プリズム部、副単位プリズム部として、フレネル周縁からフレネル中心へ切削するようにした場合にも適用することが可能である。
That is, as can be seen from FIGS. 35D and 35E, the cutting start position is shifted from the Fresnel center to the Fresnel periphery by a small pitch margin ΔP2 to cut the refractive prism portion molding die having the second pitch P2. The strength of the tip of the valley line T1 in the dotted circle OK (enlarged view is shown in FIG. 35F) is increased accordingly, and the cutting tool B is pushed in the direction from the second pitch P2 to the first pitch P1 as in FIGS. 33D and 33E. Even if the force is applied, the tip of the valley line T1 can have a strength sufficient to counter the pressing force.
Thereafter, the refractive prism portion of each pitch Pn is cut with a pitch margin ΔPn until it is determined in step ST5 that the cutting operation is completed. Thus, according to the lens mold manufacturing method of FIG. 34, since distortion does not occur in the lens mold C, the total reflection surface of each pitch of the Fresnel lens manufactured by the lens mold C is maintained in the shape as designed. The optical performance of the Fresnel lens can be guaranteed.
To supplement the explanation, all the pitch margins ΔPn at an arbitrary nth pitch Pn may be set to a constant minute value or may be set to different minute values.
Further, in each of the above drawings, the total reflection prism portion and the refraction prism portion are respectively the main unit prism portion and the sub unit prism portion, and the case of cutting from the Fresnel center to the Fresnel periphery is taken as an example. 6 is not limited to this, and can also be applied to the case where the refractive prism portion and the total reflection prism portion are respectively cut as the main unit prism portion and the sub unit prism portion from the fresnel periphery to the fresnel center. It is.
次に、媒介プリズム部(実施の形態3)を備えたフレネルレンズにおいて、レンズ成形型にダミープリズム部成形型を製造することによって、歪の影響を抑制する手法について説明する。
図36A,図36Bはダミープリズム部を備えていないフレネルレンズの構成および動作を説明するための図であり、図37A,図37Bはダミープリズム部を備えたフレネルレンズの構成および動作を説明するための図である。
図36A,図37Aでは、図36A,図37Aのフレネルレンズの断面形状をそれぞれ拡大して示しており、図36B,図37Bでは、図36A,図37Aの全反射型プリズム部の高さRfl(実線)と屈折型プリズム部の高さRfr(1点破線)とを各ピッチ毎にそれぞれ示している。高さは、フレネルレンズの光軸方向に対するプリズム部の切削深さを言う。図36Aおよび図36B,図37Aおよび図37Bでは、いずれも紙面下方がフレネル中心、紙面上方がフレネル周縁である。
Next, a method of suppressing the influence of distortion by manufacturing a dummy prism part mold in the lens mold in the Fresnel lens provided with the intermediate prism part (Embodiment 3) will be described.
36A and 36B are diagrams for explaining the configuration and operation of a Fresnel lens not provided with a dummy prism portion, and FIGS. 37A and 37B are for explaining the configuration and operation of a Fresnel lens provided with a dummy prism portion. FIG.
36A and 37A show enlarged cross-sectional shapes of the Fresnel lens shown in FIGS. 36A and 37A. FIGS. 36B and 37B show the height Rfl () of the total reflection prism portion shown in FIGS. 36A and 37A. A solid line) and a height Rfr (one-dot broken line) of the refractive prism portion are shown for each pitch. The height refers to the cutting depth of the prism portion with respect to the optical axis direction of the Fresnel lens. In FIGS. 36A and 36B, and FIGS. 37A and 37B, the lower side of the paper is the Fresnel center and the upper side of the paper is the fresnel periphery.
図36Aおよび図37Aにおいて、70はフレネルレンズ、Ph−1,Ph,…,Pi−4〜Pi+1,…,Pj−1〜Pj+1はそれぞれフレネルレンズ70の各ピッチである。
また、71h−1,71h,…,71i−4〜71i+1,…,71j−1〜71j+1は各ピッチPh−1〜Pj+1にそれぞれ設けられた全反射型プリズム部、72h−1,72h,…,72i−4〜72iは各ピッチPh−1〜Piにそれぞれ設けられた屈折型プリズム部、73はフレネルレンズ70の出射面である。
さらに、図37Aのみにおいて、72i+1,…,72j−1,72jは各ピッチPi+1,…,Pj−1,Pjにそれぞれ設けられた屈折型プリズム部(ダミープリズム部)である。この屈折型プリズム部72i+1〜72jは、図37Bに示すように全反射型プリズム部71i+1〜71jの高さRflと比較して、その高さRfrを低く設定しており(Rfr=0)、入射光の受光に関与していない。
36A and 37A,
71h-1, 71h,..., 71i-4 to 71i + 1,..., 71j-1 to 71j + 1 are total reflection prism portions provided at the respective pitches Ph-1 to Pj + 1, 72h-1, 72h,.
Furthermore, in FIG. 37A only, 72i + 1,..., 72j-1, 72j are refractive prism portions (dummy prism portions) provided at the respective pitches Pi + 1,. As shown in FIG. 37B, the
図36A,図37Aともに、ピッチマージンなしで作られたレンズ成形型によってフレネルレンズ70を製造しているため、屈折型プリズム部72h−1〜72iを切削したことにより、全反射型プリズム部71h−1〜71i−1の全反射面に歪(点線円NG内)が発生していることが分かる(図では、簡単のために歪の形状を直線的に表している)。
さらに図37Aのフレネルレンズ70では、屈折型プリズム部72i+1〜72jも設けているので、全反射型プリズム部71h−1〜71i−1に加えて、全反射型プリズム部71i〜71j−1の全反射面にも歪(点線円NG内)が発生している。この屈折型プリズム部72i+1〜72jは、各ピッチPi+1〜Pjに意識して設けているものである。この屈折型プリズム部72i+1〜72jの有無によって、図36Aのフレネルレンズ70と図37Aのフレネルレンズ70との違いが特徴付けられる。
図36Aにおいて、ピッチPi−4からフレネル中心までの中心側ピッチ群では、比較的小さな入射角で光線が入射するので、全反射型プリズム部71i−4,71h,71h−1,…と屈折型プリズム部72i−4,72h,72h−1,…とをともに備えたハイブリッド型プリズム部を成形してある。全反射型プリズム部71i−4,71h,71h−1,…と、屈折型プリズム部72i−4,72h,72h−1,…との中心側ピッチ群における各高さRfl,Rfrは図36Bのように1:1になっている。
In both FIG. 36A and FIG. 37A, since the
Furthermore, since the
In FIG. 36A, in the center side pitch group from the pitch Pi-4 to the Fresnel center, light rays are incident at a relatively small incident angle, so that the total
一方、図36AのピッチPi+1からフレネル周縁までの周縁側ピッチ群では、比較的大きな入射角で光線が入射するので、大きな入射角に対しては透過率が劣化してほとんど機能しない屈折型プリズム部の高さRfrを0にして(図36B)、全反射型プリズム部71i+1,…,71j−1,71j,71j+1,…のみを成形している。
そして、図36Aの中心側ピッチ群から周縁側ピッチ群へ移行する領域に存在するピッチPi−3からピッチPiまでの媒介ピッチ群では、図36Bに示すように、フレネル中心側からフレネル周縁側のピッチになるほど、屈折型プリズム部72i−3,…,72iの高さRfrだけを徐々に減少させたハイブリッド型プリズム部(媒介プリズム部)を成形している。これは、中心側ピッチ群から周縁側ピッチ群へ移行する際の透過率特性を滑らかにすることが目的であり、この図36Aのフレネルレンズ70のように媒介ピッチ群を設けることで、原理的には透過率特性を滑らかすることができる。
On the other hand, in the peripheral pitch group from the pitch Pi + 1 to the peripheral edge of Fresnel in FIG. 36A, light rays are incident at a relatively large incident angle. .., 71j-1, 71j, 71j + 1,..., Only the total reflection
In the intermediate pitch group from the pitch Pi-3 to the pitch Pi existing in the region transitioning from the center side pitch group to the peripheral side pitch group in FIG. 36A, as shown in FIG. The hybrid prism portion (medium prism portion) is formed by gradually decreasing only the height Rfr of the
ところが、点線円NG内の歪が全反射型プリズム部の全反射面に発生してしまうため、図36Aに示したフレネルレンズ70では、ピッチPi−1の透過率とピッチPiの透過率との不連続性が大きくなってしまうことになる。したがって例えば図36Aのフレネルレンズ70をスクリーンに適用すると、スクリーン上の画像の明るさに不自然な境界が発生してしまう。
一方、図37Aのフレネルレンズ70では、全反射型プリズム部の全反射面に点線円NG内の歪が発生することを想定し、図36Aのフレネルレンズ70の構成に加えて、前述したように屈折型プリズム部72i+1〜72jをわざと設けるようにしている。このため、図36Aのフレネルレンズ70と異なり、ピッチ間における透過率の不連続性を解消できるようになっている。
However, since the distortion in the dotted circle NG occurs on the total reflection surface of the total reflection type prism portion, the
On the other hand, in the
図36Aのフレネルレンズ70と図37Aのフレネルレンズ70との違いをもう少し詳しく説明する。
図38A,図38Bは図36Aのフレネルレンズ70と図37Aのフレネルレンズ70との違いを説明するための図である。図38Aは図36Aのフレネルレンズ70を、図38Bは図37Aのフレネルレンズ70を、ピッチPi−1〜ピッチPjをそれぞれ拡大した図になっている。図36A,図37Bと同一符号は相当する構成である。
図38AのピッチPi−1において、フレネル周縁側の隣接ピッチPiに最後の屈折型プリズム部72iが設けられているので、全反射型プリズム部71i−1の全反射面74i−1には点線円NG内の歪が生じている。したがって、全反射型プリズム部71i−1の入射面75i−1で受光した入射光束76i−1は、その全てが全反射面74i−1で全反射されて出射面73から出射さる訳ではない。つまり、一部の光束77i−1は入射面75i−1で屈折した後に点線円NG内の歪によって本来の全反射方向とは異なる方向へ散乱されるので、光損失が生じる。
一方、図38AのピッチPiでは、フレネル周縁側に隣接するピッチPi+1に屈折型プリズム部が存在しないため、ピッチPiの全反射型プリズム部71iの全反射面74iには歪が生じていない。したがってこのピッチPiでは、全反射型プリズム部71iの入射面75iで受光した光束76iが全反射面74i全面で全反射して出射面73から出射するため、ピッチPi−1と異なって光損失が生じていない。
The difference between the
38A and 38B are views for explaining the difference between the
In the pitch Pi-1 in FIG. 38A, since the last
On the other hand, in the pitch Pi of FIG. 38A, since there is no refractive prism portion at the pitch Pi + 1 adjacent to the Fresnel peripheral side, no distortion occurs on the total reflection surface 74i of the total
以下、ピッチPi+1,…においても、全反射面74i+1,…に点線円NG内の歪が生じていないため、歪の影響による光損失が生じたピッチPi−1と、光損失のないピッチPiとの間で透過率の不連続性が大きく生じてしまうことになる。
この図38Aの場合に対して、図38Bに示したフレネルレンズ70では、全反射面74iに点線円NG内の歪が生じることを想定し、ピッチPiのフレネル周縁側に隣接するピッチPi+1にも光の受光に関与しない屈折型プリズム部72i+1をわざと設けている。このようにすることで、ピッチPiでも、一部の光束77iは入射面75iで屈折した後に点線円NG内の歪によって本来の全反射方向とは異なる方向へ散乱されることで、ピッチPi−1と同様に光損失を生じさせて、透過率の不連続性を解消している。
以下、フレネル周縁側の各ピッチにも同様にして、受光に関与しない屈折型プリズム部を屈折型プリズム部72j−1,72jに至るまで設けて透過率の不連続性を解消している。そして、フレネルレンズ70への入射光の入射角が充分に大きくなり、全反射面の全面にわたって全反射しなくなったピッチ以降において、ダミーの屈折型プリズム部を完全に消滅するようにしている。
In the following, at the pitch Pi + 1,..., The distortion in the dotted circle NG does not occur on the total reflection surfaces 74i + 1,. A large discontinuity of transmittance will occur between the two.
In contrast to the case of FIG. 38A, the
Hereinafter, similarly to each pitch on the fresnel peripheral side, a refractive prism portion that does not participate in light reception is provided up to the
図38BのピッチPjがちょうどこれに相当しており、入射光の入射角が充分に大きくなっているため、点線円NGの歪が生じるはずの全反射面74jの部分は光の全反射に使わなれなくなっており、隣接するピッチPj−1との光損失の差異は、点線円NGの歪の有無に関係しなくなっている。
このように、全反射型プリズム部71j−1,71jが設けられる周縁側ピッチ群に至るまで、受光に関与しない屈折型プリズム部72i+1〜72jを設けるようにすることで、点線円NGの歪に起因した透過率の不連続性を全て解消することができる。
The pitch Pj in FIG. 38B corresponds to this, and the incident angle of the incident light is sufficiently large. Therefore, the portion of the
Thus, by providing the refraction-
以上のように、この実施の形態6によれば、ピッチマージンΔPnを設定するステップST6をステップST2の次に設け、ピッチマージンΔPnの分だけ切削進行方向へ切削開始位置をズラして副単位プリズム部成形型をステップST7で切削するようにしたので、副単位プリズム部を切削する際に、ピッチ毎の各主単位プリズム間の谷線Tn先端部に発生するレンズ成形型Cの歪を防ぐことができるようになり、レンズ成形型を設計通りの形状にすることができ、またレンズ成形型で製造したフレネルレンズの光学性能を保証できるという効果が得られる。 As described above, according to the sixth embodiment, the step ST6 for setting the pitch margin ΔPn is provided next to the step ST2, and the cutting start position is shifted in the cutting progress direction by the amount of the pitch margin ΔPn, and the sub unit prism is provided. Since the part molding die is cut in step ST7, the distortion of the lens molding die C generated at the tip of the valley line Tn between the main unit prisms for each pitch is prevented when the sub unit prism part is cut. As a result, the lens mold can be shaped as designed, and the optical performance of the Fresnel lens manufactured by the lens mold can be guaranteed.
また、この実施の形態6によれば、全反射型プリズム部および屈折型プリズム部からなるハイブリッド型プリズム部が成形されたフレネル中心側ピッチ群と、全反射型プリズム部だけが成形されたフレネル周縁側ピッチ群と、フレネル中心側ピッチ群から上記フレネル周縁側ピッチ群へピッチが移るにつれて、全反射型プリズム部の高さを一定に保つとともに、屈折型プリズム部の高さだけを減少させる媒介ピッチ群とを製造する場合には、媒介ピッチ群において最小の高さを有し、受光に関与しない屈折型プリズム部をダミープリズム部として媒介ピッチ群からフレネル周縁側ピッチ群の少なくとも一部のピッチまで切削するようにしたので、全反射面の歪に起因した光損失によって生じる透過率の不連続性を解消できるという効果が得られる。 Further, according to the sixth embodiment, the Fresnel center side pitch group in which the hybrid type prism unit including the total reflection type prism unit and the refraction type prism unit is formed, and the Fresnel circumference in which only the total reflection type prism unit is formed. As the pitch moves from the edge side pitch group and the Fresnel center side pitch group to the Fresnel peripheral side pitch group, the height of the total reflection type prism part is kept constant and only the height of the refractive type prism part is reduced. In the case of manufacturing a group, the refractive prism portion that has the minimum height in the intermediate pitch group and does not participate in light reception is used as a dummy prism portion, from the intermediate pitch group to at least a part of the Fresnel peripheral pitch group. Since cutting was performed, the effect of eliminating the discontinuity of transmittance caused by light loss due to distortion of the total reflection surface was obtained. That.
なお、ここでは、媒介ピッチ群からフレネル周縁側ピッチ群へダミープリズム部を切削するようにしたが、この実施の形態6はこれに限定されるものではない。例えば、ハイブリッド型プリズム部(媒介プリズム部を含む)から屈折型プリズム部や全反射型プリズム部などへ、また逆に屈折型プリズム部や全反射型プリズム部などからハイブリッド型プリズム部(媒介プリズム部を含む)へ、プリズム部の形状をピッチ毎に変化させていく場合に、プリズム部の形状が変化していく少なくとも一部のピッチ群に渡ってダミープリズム部を連続して設けることにより、プリズム部形状の変化によって生じる製造誤差(例えば谷線先端部の歪など)の急激な消滅・発生を抑制し、透過率などの光学性能の急激な変化を緩和できる。 Here, the dummy prism portion is cut from the intermediate pitch group to the Fresnel peripheral side pitch group, but the sixth embodiment is not limited to this. For example, from a hybrid type prism unit (including an intermediate prism unit) to a refractive type prism unit or a total reflection type prism unit, and conversely, from a refractive type prism unit or a total reflection type prism unit to a hybrid type prism unit (an intermediate prism unit). When the shape of the prism portion is changed for each pitch, the dummy prism portion is continuously provided over at least a part of the pitch group in which the shape of the prism portion is changed. It is possible to suppress a rapid disappearance / generation of a manufacturing error (for example, a distortion at the tip of the valley line) caused by a change in the shape of the part, and to reduce a rapid change in optical performance such as transmittance.
実施の形態7.
実施の形態1で説明したように、屈折型プリズム部は無効面を備えており、この無効面で受光された入射光束(無効光線群)は、フレネルレンズ内部で迷光となって出射面から出射し、スクリーン上にゴーストを発生させる要因となる。また、入射光の入射角の大きさによっては、全反射型プリズム部へ入射しても全反射面で全反射されない光線(俗に表現すれば、全反射面を‘空振り’する空振光線)も存在し、これも迷光となってゴーストを発生させる。この実施の形態7では、迷光を吸収してゴーストを軽減する構成を入射面側や出射面側に施したフレネルレンズについて説明する。
図39はこの発明の実施の形態7によるフレネルレンズの断面形状を示す図であり、無効光線に起因するゴーストを軽減する構成をフレネルレンズの入射側に設けた場合である。図9と同一符号は相当する構成である。
図39において、81は屈折型プリズム部3Aの無効面3Z,3Z−1,…にそれぞれ設けられた光吸収層である。
光吸収層81は、各ピッチの無効面3Z,3Z−1,…へ入射する無効光線lieを吸収する働きをする。無効面3Z,3Z−1,…に光吸収層81を設けることにより、無効光線によるフレネルレンズ1内部の迷光の発生を防ぐことができるようになり、スクリーン上に発生するゴーストを軽減できるという効果が得られる。
As described in the first embodiment, the refracting prism portion has an ineffective surface, and incident light beams (ineffective light beam group) received by the ineffective surface are emitted from the exit surface as stray light inside the Fresnel lens. However, it becomes a factor that generates a ghost on the screen. In addition, depending on the incident angle of the incident light, a light beam that is not totally reflected by the total reflection surface even if it is incident on the total reflection type prism section (in other words, an air vibration beam that “swings” the total reflection surface). There is also a stray light that generates a ghost. In the seventh embodiment, a Fresnel lens in which stray light is absorbed to reduce ghosts will be described on the entrance surface side and the exit surface side.
FIG. 39 is a diagram showing a cross-sectional shape of a Fresnel lens according to
In FIG. 39, 81 is a light absorption layer provided on each of the
The
図40はこの発明の実施の形態7によるフレネルレンズの断面形状を示す図であり、無効光線や空振光線による迷光をフレネルレンズの出射面側で吸収する構成を示している。図9と同一符号は相当する構成である。
図40において、82はフレネルレンズ1の出射面5に設けられた迷光吸収板である。迷光吸収板82はフレネルレンズ1の出射面5と平行な入射面および出射面を有する平行平板であり、光を透過する光透過層83と、光を吸収する薄膜の光吸収層84とが、フレネルレンズ1の不図示の光軸と平行になるように交互に積層されている。
図40に示すように、屈折型プリズム部3Aの入射面3Bや全反射型プリズム部4Aの入射面4Bで受光した光線b3,b4の光路と比較すると、無効面3Z,3Z−1,…から入射したフレネルレンズ1内部の迷光be1や全反射型プリズム部4Aの入射面4Bから入射して全反射面4Cを空振りした空振光線の迷光be2は、フレネルレンズ1の径方向に向ってより大きく進行するため、フレネルレンズ1の出射面5から出射して光線be1’,be2’になると、フレネルレンズ1の光軸と平行に積層された各光吸収層84によって吸収されるようになる。
FIG. 40 is a diagram showing a cross-sectional shape of a Fresnel lens according to
In FIG. 40, 82 is a stray light absorbing plate provided on the
As shown in FIG. 40, when compared with the optical paths of the light beams b3 and b4 received by the
屈折型プリズム部3Aの入射面3Bや全反射型プリズム部4Aの入射面4Bで受光した光線b3,b4も、出射面5から出射して光線b3’,b4’となるとその一部は光吸収層84によって吸収されるが、これらの光線b3’,b4’はフレネルレンズ1の光軸に対してほとんど平行に出射するため、吸収される光量はごくわずかである。大部分の光線b3’,b4’は光透過層83を透過して例えば不図示のレンチキュラーへ進行し、大きな問題にはならない。
なお、光透過層83と光吸収層84との積層構造は、図41Aのようにフレネルレンズ1の光軸を中心として同心円状(放射状)にしても良いし、図41Bのように光透過層83や光吸収層84が紙面左右方向へ広がるように、光透過層83,光吸収層84を紙面上下方向へ積層しても良い。この場合、縦横比3:4のスクリーンに適用すると、紙面上下方向が3,紙面左右方向が4に当たる。
The light rays b3 and b4 received by the
The laminated structure of the
図41Aの構成を採用することによって迷光の吸収効率を最良にすることができ、図41Bの構成を採用することによって迷光吸収板82の製造が容易になり、製造コストを軽減できるようになる。
また、光吸収層84の積層間隔(光透過層83の厚さ)は、フレネルレンズ1のピッチ間隔に合せても良いし、フレネルレンズ1の光軸からの距離に応じて変化させても良く、仕様に応じて自由に設計可能である。付け加えれば、光吸収層84の積層構造は、フレネルレンズ1,不図示のレンチキュラーの周期構造との干渉によるモアレ縞の発生を避けるようなピッチに設定すべきである。
さらに、光吸収層84を埋め込む複数のスリットを図41Aや図41Bの積層パターンでフレネルレンズ1の出射面5側に作成し、これらのスリットに光吸収層84を設けても良い。この際、光吸収層84として、上記複数のスリット内に光吸収性のある塗料を充填することで形成するのが適当である。このように、フレネルレンズ1の出射面5に迷光吸収板82を一体成形することにより、部品点数を削減できるようになる。
By adopting the configuration of FIG. 41A, the stray light absorption efficiency can be optimized, and by employing the configuration of FIG. 41B, the stray
Further, the stacking interval of the light absorption layers 84 (the thickness of the light transmission layer 83) may be matched with the pitch interval of the
Furthermore, a plurality of slits for embedding the
図42はこの発明の実施の形態7によるフレネルレンズの断面形状を示す図であり、無効面で受光して生じた迷光をフレネルレンズの出射面側で吸収する構成を示している。図9、図40と同一符号は相当する構成である。
図42において、85はフレネルレンズ1の出射面5側に設けられた光吸収板であり、フレネルレンズ1の出射面5と平行な入射面および出射面を有する平行平板である。
図40でも述べた通り、迷光be1や迷光be2はフレネルレンズ1の径方向へより大きく進行するため、屈折型プリズム部3Aの入射面3Bや全反射型プリズム部4Aの入射面4Bで受光して出射面5から出射した光線b3’,b4’の光路長B3’,B4’と比較すると、光吸収板85内の迷光be1’,be2’の光路長BE1’,BE2’の方が大きくなる。この両者の光路差の分だけ光吸収板85によって迷光be1’,be2’の方が大きく吸収され、光吸収板85から出射するときの迷光be1’,be2’の強度を低下できる。
また、光吸収板85の内部(出射面)で多重反射する迷光be3,be4は、多重反射の回数に応じてその光路長がさらに長くなって大きく吸収されるため、迷光be1’,be2’よりも強度が低下し、全く問題にならない。
さらに、光吸収板85の入射面側で反射した迷光be5,be6はフレネルレンズ1の各部位で(多重)屈折・反射してから光吸収板85へ入射するため、反射の際にフレネルレンズ1の各部位で屈折・反射してフレネルレンズ1から出射する光が屈折・反射の各界面で受ける損失分だけさらに強度が低下する。
このように、光吸収板85を利用することによって、簡単な構成で迷光を吸収することができ、スクリーン上に発生するゴーストを軽減できるという効果が得られる。
なお、図39〜図42のゴーストを軽減する各構成を任意に組み合わせて迷光を吸収しても良い。例えば、光吸収層81と迷光吸収板82との組合せや、光吸収層81と光吸収板85との組合せをフレネルレンズ1に適用することにより、迷光をさらに吸収することができるようになり、スクリーン上のゴーストを軽減できるという効果が得られる。
FIG. 42 is a diagram showing a cross-sectional shape of a Fresnel lens according to
In FIG. 42,
As described in FIG. 40, since the stray light be1 and the stray light be2 travel larger in the radial direction of the
Further, the stray light beams be3 and be4 that are multiple-reflected inside the light absorbing plate 85 (the emission surface) are absorbed more greatly with the optical path length becoming longer depending on the number of times of the multiple reflection, so that the stray light beams be1 ′ and be2 ′. However, the strength is lowered and no problem is caused.
Further, since the stray light beams be5 and be6 reflected on the incident surface side of the
Thus, by using the
It should be noted that stray light may be absorbed by arbitrarily combining the configurations for reducing ghosts in FIGS. For example, by applying the combination of the
以上のように、この実施の形態7によれば、屈折型プリズム部3Aの無効面3Z,3Z−1,…に光を吸収する薄膜の光吸収層81をそれぞれ設けるようにしたので、フレネルレンズ1内部の迷光の発生を防ぐことができるようになり、スクリーン上に発生するゴーストを軽減できるという効果が得られる。
また、この実施の形態7によれば、フレネルレンズ1の光軸と略平行になるように、複数の光透過層83間に複数の光吸収層84を積層した迷光吸収板82を出射面5に備えるようにしたので、フレネルレンズ1内部で発生した迷光を吸収できるようになり、スクリーン上に発生するゴーストを軽減できるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態7によれば、フレネルレンズ1の出射面5に迷光吸収板82を一体成形するようにしたので、少ない部品点数で迷光を吸収できるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態7によれば、フレネルレンズ1の光軸を中心として同心円状(放射状)に光透過層83と光吸収層84とを積層するようにしたので、迷光の吸収効率を最良にできるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態7によれば、光透過層83と光吸収層84とを一方向に対して平行に積層するようにしたので、迷光吸収板82の製造が容易になり、製造コストを削減できるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態7によれば、フレネルレンズ1の出射面5に光吸収板85を設けるようにしたので、簡単な構成で迷光を吸収できるようになり、スクリーン上に発生するゴーストを軽減できるという効果が得られる。
As described above, according to the seventh embodiment, since the thin light absorption layers 81 for absorbing light are provided on the
Further, according to the seventh embodiment, the stray
Furthermore, according to the seventh embodiment, since the stray
Further, according to the seventh embodiment, since the
Further, according to the seventh embodiment, since the
Furthermore, according to the seventh embodiment, since the
1 フレネルレンズ、2 ハイブリッド型プリズム部、3A 屈折型プリズム部、3B 第1入射面、3Z 無効面、4A 全反射型プリズム部、4B 第2入射面、4C 全反射面、1i1 第1入射光線、1i2 第2入射光線、1o1 第1出射光線、1o2 第1出射光線、1t1 第1透過光線、1t2 第2透過光線、1t3 第3透過光線、B バイト、ST2 主単位プリズム部切削ステップ、ST7 副単位プリズム部切削ステップ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記全反射型プリズム部の反転形状を上記切削対象ピッチに対して上記バイトで切削する主単位プリズム部切削ステップと、
上記屈折型プリズム部の反転形状を上記切削対象ピッチに対して上記バイトで切削するとともに、
上記屈折型プリズム部の反転形状における第1入射面を延長した面が、上記切削対象ピッチと、上記切削対象ピッチよりも上記フレネル周縁側の隣接ピッチとのなす谷線を通過または上記谷線よりも出光側となるようにする副単位プリズム部切削ステップとを所定のピッチ数だけ繰り返すことを特徴とするレンズ成形型製造方法。 In a lens mold manufacturing method in which a reversing shape of a refractive prism section and a total reflection prism section formed for each pitch of a Fresnel lens is cut with a cutting tool with respect to a lens mold,
A main unit prism portion cutting step of cutting the inverted shape of the total reflection prism portion with the cutting tool with respect to the pitch to be cut;
While cutting the reversal shape of the refractive prism portion with the cutting tool with respect to the cutting target pitch,
A surface obtained by extending the first incident surface in the inverted shape of the refractive prism portion passes through a valley line formed by the cutting target pitch and an adjacent pitch on the fresnel peripheral side with respect to the cutting target pitch, or from the valley line. And a step of cutting the sub-unit prism portion so as to be on the light output side by a predetermined number of pitches.
上記ピッチ毎にピッチマージンを設定するピッチマージン設定ステップを副単位プリズム部切削ステップの前に備えるとともに、
上記副単位プリズム部切削ステップでは、上記ピッチマージンの分だけ上記切削進行方向へ切削開始位置をズラして上記全反射型プリズム部を上記ピッチ毎にそれぞれ切削することを特徴とする請求項1記載のレンズ成形型製造方法。 When cutting at each pitch in the order of the refractive prism portion and the total reflection prism portion in the cutting progress direction from the fresnel peripheral side to the fresnel center side,
A pitch margin setting step for setting a pitch margin for each pitch is provided before the sub unit prism part cutting step, and
2. The sub unit prism portion cutting step, wherein the total reflection prism portion is cut at each pitch by shifting the cutting start position in the cutting progress direction by the pitch margin. Lens mold production method.
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