JPH06123801A - 透光板とその透光板を使用した装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透光板とその透光板を使用した装置に関し、
透光板，装置内に発生する無効光の低減を目的とする。 【構成】 表面からの入射光が裏面より出射する透光性
の光学板において、該表面および裏面の少なくとも一方
には多数の断面鋸歯形状の突条25または31を並設せし
め、突条25,31 を構成する一方の面25b,31b が、該表面
に所定角度で入射した屈折光29または32に平行であるよ
うに透光板を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面からの入射光が裏
面より出射し、その表面と裏面の少なくとも一方に多数
の断面鋸歯形状の突条を並設せしめた透光板とその透光
板を使用した装置、特に光透過効率の改善とゴーストを
防止する構成に関する。

【０００２】多数の断面鋸歯形状の突条を設けた透光板
の一種であるフレネルレンズは、曲面レンズと比較して
薄型，軽量であるという利点があり、様々な光学系に使
用されている。

【０００３】曲面を微小幅の斜面に置き換え、その斜面
間のギャップを光学的に無効な平面で繋ぐという構造の
フレネルレンズは、無効面の作用によって入射光の利用
効率が低下しゴーストが発生する。そのため、フレネル
レンズおよび多数の断面鋸歯形状の突条を設けた透光板
には、無効面の作用を抑制する構成が望まれる。

【０００４】

【従来の技術】図８は従来のフレネルレンズの構成とゴ
ースト低減方法の説明図である。図８(A) において、１
はアクリル樹脂，ポリカーボネイト樹脂等にてなるフレ
ネルレンズ、２〜４は所定方向からフレネルレンズ１の
表面に入射する入射光、５はフレネルレンズ１の表面に
形成した突条、６はフレネルレンズ１の裏面に形成した
突条である。

【０００５】多数本の並設突条５は、入射光２〜４の入
射面５a と垂直面（無効面）５b にて構成し、多数本の
並設突条６は、入射光２，３の屈折光７が出射する出射
面６a と垂直面（無効面）６b にて構成する。

【０００６】入射光２は入射面５a より入射して屈折
し、出射面６a より出射光８として出射する。入射光２
の入射角と出射光８の出射角とは、フレネルレンズ１の
屈折率によって一定の角度関係になる。

【０００７】入射光３の屈折光７は、入射面５a より入
射し出射面６a より出射したのち、無効面６b からフレ
ネルレンズ１に再入射し、隣接する出射面６a の先端部
から無効光９として出射する。無効光９と出射光８とは
出射方向が異なる。

【０００８】入射光４は、入射面５a より入射して無効
面５b で反射し、フレネルレンズ１内で無効光10とな
る。かかる無効光９と10は、出射光８の明るさを損なう
と共にゴーストの発生要因として作用する。

【０００９】図８(B) において、無効光9,10による前記
作用の防止策として入射面５a および出射面６a に、光
吸収膜11,12 を形成する。入射面５a の光吸収膜11は、
入射光４がフレネルレンズ１に入射しないようにする。
出射面６a の光吸収膜12は、入射光３の屈折光７がフレ
ネルレンズ１に再入射しないようにする。

【００１０】従って、光吸収膜11,12 を形成したフレネ
ルレンズ１は、出射光８の明るさが増しゴーストが防止
されるようになるが、全入射光2,3,4 に対し、光吸収膜
11,12 に吸収されることなく利用される入射光２の割合
は50〜90％程度である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のゴースト低減方法は、無効光となる入射光を光吸
収膜11,12 で吸収する方法である。従って、ゴーストを
低減させることができる反面、全入射光の10％以上が利
用されない、特に図８に示す如く表面と裏面に無効面を
含む構成の突条を形成したものでは50％程度が利用され
なくなることがあり、光効率が低下するという問題点が
あった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
の説明図であり、21,22 は本発明によるフレネルレンズ
（透光板）、23は本発明によるフレネルレンズ（透光
板）24を使用した装置である。

【００１３】図１(A) において、25はフレネルレンズ21
の表面 (光入射側の面) に形成した断面鋸歯形状の突
条、27,28 は所定方向からの入射光であり、突条25は光
入射面25a と無効面25b にて構成し、無効面25b には光
吸収膜26を形成する。

【００１４】入射光27は入射面24a よりフレネルレンズ
21に入射し、レンズ21内で屈折し所定方向の屈折光29と
なる反面、屈折光29に平行する無効面24b の光吸収膜25
に照射した入射光28は光吸収膜25に吸収されて消滅し、
フレネルレンズ21内に無効光が発生しないようになる。

【００１５】図１(B) において、31はフレネルレンズ22
の裏面 (光出射側の面) に形成した断面鋸歯形状の突
条、32は表面の所定方向よりフレネルレンズ22に入射し
た屈折光であり、突条31は光出射面31a と無効面31b に
て構成される。

【００１６】無効面31b は屈折光32に平行である。従っ
て、平行する屈折光32は何れも光出射面31a より出射
し、無効面31b は屈折光32を妨げないため、フレネルレ
ンズ22に無効光が発生しないようになる。

【００１７】図１(C) において、光学装置23は、表面に
突条40を形成したフレネルレンズ24と、所定方向の透過
光36,37 が透過する平板38とを具えてなり、突条40は光
入射面（第１の面)40aと無効面 (第２の面)40bにて構成
する。

【００１８】平板38の下面には図１(A) の光吸収膜26に
相当する光吸収膜39、即ち所定方向からの透過光36,37
の中で無効面40b に入射しようとする透過光37を吸収す
る光吸収膜39を形成する。そして、透過光36は平板38を
透過してフレネルレンズ24に入射する入射光27となり、
無効面40b は入射光27がフレネルレンズ24に入射した屈
折光29に対し平行である。

【００１９】従って、平板38を透過しフレネルレンズ24
の表面に照射する入射光27は、フレネルレンズ24に入射
し屈折光29となる反面、フレネルレンズ24の無効面40b
に入射するようになる透過光37は、光吸収膜39に吸収さ
れて消滅し、フレネルレンズ24内には無効面40b による
無効光が発生しないようになる。

【００２０】

【作用】上記手段による透光板は、一方の面が光入射面
または光出射面である突条の他方の面を、透光板に所定
角度で入射し屈折した屈折光に平行とし、さらに該他方
の面に光吸収膜を形成する。

【００２１】従って、透光板内の屈折光は前記他方の面
に照射しないことになり、光吸収膜よる従来方法では90
〜50％程度であった入射光の利用効率は、本発明により
95〜25％程度に改善されるようになる。

【００２２】さらに、表面から入射した光が裏面より出
射する透光性の光学板を利用した装置において、本発明
の透光板の原理を利用すれば、本発明による光吸収膜を
透光板以外の平板に形成可能となり、光の利用効率が向
上すると同時に光吸収膜の形成が容易になる。

【００２３】

【実施例】以下に図面を用いて、本発明をフレネルレン
ズに適用した実施例につき説明する。

【００２４】図２は本発明の第１の実施例によるフレネ
ルレンズの説明図、図３は本発明の第２の実施例による
フレネルレンズの説明図、図４は本発明の第３の実施例
によるフレネルレンズの説明図、図５は本発明の第４の
実施例によるフレネルレンズの説明図、図６は本発明の
第１の実施例による装置の説明図、図７は本発明の第２
の実施例による装置の説明図である。

【００２５】図２において、裏面が平坦であるフレネル
レンズ（透光板）41は、表面に多数の突条25を並設して
なる。突条25は、所定方向からの入射光27が入射する光
入射面25a と、入射光27の屈折光29に平行する無効面25
b にて構成し、無効面25b に形成した光吸収膜26は、入
射光27と同一方向からの入射光28を吸収し、光入射面25
a と無効面25b の接合部における散乱光の発生をなく
す。

【００２６】アクリル樹脂，ポリカーボネイト樹脂等に
てなり、屈折光29が裏面より出射するフレネルレンズ41
は、特に図示する如く光入射面25a の方に傾斜した入射
光27,28 に対し、入射光27の照射領域が拡張され、内部
に無効光が発生しないため、光透過効率 (明視度) が向
上しゴーストが発生しないようになる。

【００２７】図３において、表面が平坦であるフレネル
レンズ（透光板）42は、裏面に多数の突条31を並設して
なる。突条31は、所定方向から表面に入射した屈折光32
の出射面31a と、屈折光32に平行な無効面31b にて構成
する。

【００２８】アクリル樹脂，ポリカーボネイト樹脂等に
てなり、屈折光32が裏面より出射するフレネルレンズ42
は、光吸収膜を使用することなく無効光をなくし、表面
からの全入射光が裏面より出射するため、光透過効率が
向上しゴーストが発生しないようになる。

【００２９】ただし、無効面31b に光吸収膜 (図示せ
ず) を形成すれば、突条31の形成誤差等により無効面31
b に照射する屈折光32を該光吸収膜が吸収し、無効面31
b および出射面31a と無効面31b との接合部で散乱し発
生する無効光をなくすことができる。

【００３０】図４において、フレネルレンズ（透光板）
43は、表面に多数の断面鋸歯形状の突条51を並設せし
め、裏面に多数の断面鋸歯形状の突条52を突条51と同一
方向に並設せしめる。

【００３１】突条51は従来の突条５と同じ形状であり、
所定方向からの入射光27が入射する入射面51a と、垂直
面 (無効面)51bにて構成し、入射面51a の先端部から無
効面51b に渡って、光吸収膜53を形成する。

【００３２】光吸収膜53の一部として入射面51a に形成
した部分は、入射光27に平行し入射させたときの屈折光
が無効面51b に照射する入射光28を吸収する。突条52は
前記突条31と同じ形状、即ち、出射面31a と出射面31a
より入射した屈折光29に平行な無効面31b とを接合した
構成であり、無効面31b には光吸収膜54を形成してな
る。

【００３３】アクリル樹脂，ポリカーボネイト樹脂等に
てなり、屈折光29が出射面31a より出射するフレネルレ
ンズ43は、無効光(4) の発生要因となる入射光28を光吸
収膜53が吸収し、入射光27が入射し屈折した屈折光29の
全てが、無効面31b に邪魔されることなく出射面31a よ
り出射する。

【００３４】光吸収膜54は、突条52の形成誤差等により
無効面31b に照射する光を吸収し、かつ、出射面31a と
無効面31b との接合部で散乱し発生する無効光をなくす
効果がある。

【００３５】図５において、フレネルレンズ（透光板）
44は、前出のフレネルレンズ41とフレネルレンズ42を一
体化した構成であり、表面に多数の断面鋸歯形状の突条
25を並設せしめ、裏面に多数の断面鋸歯形状の突条31を
突条25と同一方向に並設せしめる。

【００３６】従って、光吸収膜26に照射した入射光28は
光吸収膜26に吸収されるが、入射光27は入射面25a から
フレネルレンズ44に入射し、その屈折光29はの全ては無
効面31b に邪魔されることなく出射面31a より出射す
る。

【００３７】従って、フレネルレンズ44は、フレネルレ
ンズ41の特徴とフレネルレンズ42の特徴を兼ね備え、さ
らに、無効面31b に光吸収膜を形成することにより、突
条31の形成誤差等により無効面31b に照射する屈折光32
を該光吸収膜が吸収し、無効面31b および出射面31a と
無効面31b との接合部で散乱し発生する無効光をなくす
ことができる。

【００３８】図６において、装置45は、光吸収膜53と54
を省略したフレネルレンズ43の表面に、透光性平板55を
対向させた構成であり、平板55が対向するフレネルレン
ズ43の表面には、光入射面（第１の面)51aと垂直無効面
(第２の面)51bにてなる多数の突条51を、フレネルレン
ズ43の裏面には多数の突条31を設ける。

【００３９】平板55は、フレネルレンズ43に向けて入射
光56を出射する面光源または表示パネル等であり、平板
55の裏面には光吸収膜53に相当する光吸収膜57を形成
し、図中に一点鎖線で示す如く、フレネルレンズ43に入
射して無効光10を発生させる透過光58を光吸収膜57が吸
収する。

【００４０】そして、光吸収膜57に邪魔されない入射光
56はフレネルレンズ43に入射し、その屈折光29はフレネ
ルレンズ43内に無効光を発生させることなく出射面31a
より出射するようになる。

【００４１】かかる光吸収膜57は、平板55の平坦裏面に
形成するため、突条51の無効面51bの光吸収膜53より形
成容易である。図７において、61は投写装置、62は面光
源、63は所望画像をパターン形成する透過形液晶表示パ
ネル、64は多数の屈折率分布型レンズが整列するレンズ
群であり、表示パネル63が形成しレンズ群64から出射す
るた画像光65は、フレネル凹レンズ66によって拡大たれ
たのち、フレネル凸レンズ67によって平行光となり、ス
クリーン68に投写されるようになる。

【００４２】ただし、フレネル凹レンズ66とフレネル凸
レンズ67には本発明のレンズ41または42または43または
44を使用する或いは、装置45を利用した構成とし、その
ことによって光源62の出射光の無効率が従来の1/２程度
に低減し、スクリーン68の投写像が鮮明化される。

【００４３】なお、前記実施例は、何れも突条が円環状
のフレネルレンズに本発明を適用したものである。しか
し、本発明はフレネルレンズに限定されず、例えば表示
パネルの前面覆いとして使用するため直状に多数の突条
を並設した防眩性の透光板に適用し、表示パネルの画像
を鮮明化する。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明による透光板
および透光板を使用した装置は、従来の無効光を1/２程
度に減らすことが可能であり、光画像の明視度を向上し
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本構成の説明図である。

【図２】 本発明の第１の実施例によるフレネルレンズ
の説明図である。

【図３】 本発明の第２の実施例によるフレネルレンズ
の説明図である。

【図４】 本発明の第３の実施例によるフレネルレンズ
の説明図である。

【図５】 本発明の第４の実施例によるフレネルレンズ
の説明図である。

【図６】 本発明の第１の実施例による装置の説明図で
ある。

【図７】 本発明の第２の実施例による装置の説明図で
ある。

【図８】 従来のフレネルレンズの構成とゴースト低減
方法の説明図である。

【符号の説明】

21,22,24,41,42,43,44,64,67はフレネルレンズ (透光
板) 23,45,61は透光板を使用した装置 25,31,40,51,52は断面鋸歯形状の突条 25a,40a,51a は突条の光入射面 25b,31b,40b は屈折光に平行する突条構成面 26,39,53,54,57は光吸収膜 27,56 は透光板 (フレネルレンズ) に入射する入射光 28は透光板 (フレネルレンズ) に入射させない入射光 29,32 は透光板 (フレネルレンズ) 内の屈折光 36,37,58は透過光 38,55 は透光性平板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面からの入射光が裏面より出射する透
   光性の光学板において、該表面および裏面の少なくとも
   一方には多数の断面鋸歯形状の突条(25,31)を並設せし
   め、該突条(25,31) を構成する一方の面(25a,31a) が光
   入射面または光出射面であり、該突条(25,31) を構成す
   る他方の面(25b,31b) が、該表面に所定角度で入射した
   屈折光(29,32) に平行であることを特徴とする透光板。
2. 【請求項２】 表面からの入射光が裏面より出射する透
   光性の光学板において、該表面には一方が所定角度の入
   射光(27)の入射する入射面(51a) である多数の断面鋸歯
   形状の第１の突条(25,51) を並設せしめ、該裏面には該
   入射光(27)の屈折光(29)に平行する面(31b) と該屈折光
   (29)が出射する出射面(31a) からなる多数の断面鋸歯形
   状の第２の突条(31,52) を並設せしめたことを特徴とす
   る透光板。
3. 【請求項３】 請求項１記載の突条(25,31) または請求
   項２記載の第２の突条(31,52) において、前記屈折光(2
   9,32) に平行する面(25b,31b) に光吸収膜(26,54) を形
   成させたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の透光板。
4. 【請求項４】 所定角度の入射光(27,56) が入射する第
   １の面(40a,51a) と該入射面(40a,51a) に適当な角度で
   交差する第２の面(40b,51b) にてなる多数の断面鋸歯形
   状の突条(40,51) を並設せしめた透光板(24,43) の表面
   に透光性平板(38,55) が対向し、該透光性平板(38,55)
   を透過した該入射光(27,56) が該透光板(24,43) を透過
   する装置において、該入射光(27,56) を出射する該透光
   性平板(38,55) には、該入射光(27,56) と同一方向に該
   透光性平板(38,55) を透過し該第２の面(40b,51b) に入
   射しようとする該透光性平板(38,55) の透過光(37,5
   8)，該入射光(27,56) と同一方向から該第１の面(40a,5
   1a) に入射して屈折し該第２の面(40b,51b) に照射する
   ようになる該透光性平板(38,55) の透過光(37,58)を阻
   止する光吸収膜(39,57) が形成されてなることを特徴と
   する透光板を使用した装置。