JPS61223701A

JPS61223701A - レンチキュラーレンズまたはフレネルレンズ

Info

Publication number: JPS61223701A
Application number: JP60063246A
Authority: JP
Inventors: Toru Shimizu; 透清水; Kendo Otobe; 乙部　軒堂; Hajime Ozaki; 尾崎　元
Original assignee: Kyowa Gas Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kyowa Gas Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1986-10-04
Also published as: JPH0554921B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、合成樹脂製レンズに関するものである。詳し
く述べると、屈折率が高くかつ物理的ならびに化学的特
性の優れた合成樹脂製のフレネルレンズ、レンチキュラ
ーレンズ、光学レンズ等のレンズに関するものである。

（従来の技術）背面投射型テレビジョン用スクリーン、オーバーへラド
プロジェクタ用スクリーン等には、最近、フレネルレン
ズ、レンチキュラーレンズ等のレンズが広く使用されて
いる。例えば、比較的小さな受像管面に形成した高輝度
画像を光学的に投写拡大することにより大形スクリーン
上に映出して、迫真感のある大画面を得るシステムとし
て投写形テレビ受像機が提案されている（テレビジョン
学会誌Ｖｏ　１．３７．Ｎｏ、２　（１９８３）第８２
〜８９頁）。

この投写形テレビ受像櫨における主要光学部品の配置例
としては、前面投写形と背面投写形とに大別されるが、
背面投写形は、第１図に示すように、受像管１の面に形
成された画像は第１のレンズ２により拡大されたのち、
第１のミラー３により反射され、第２のレンズ４により
拡大され、さらに第２のミラー５で反射されたのち、第
３のミラー６で反射されて透過式スクリーン７に背面よ
り投射されて該スクリーン７上に映出されるものである
。この場合、必要によりざらに数多くのレンズおよびミ
ラーが使用される。このスクリーン７は、最後のミラー
から反射される光線を前方へほぼ投射するために、通常
フレネルレンズにより構成されている。

しかして、前記ミラーを省略して画いた光学系の基本構
成は、第２図に示すとおりである。同図から明らかなよ
うに、スクリーン７（フレネルレンズ）から前方へはほ
ぼ平行光となるようなレンズがスクリーン７として選定
されるのであるから、その焦点距離では短かいほどレン
ズとスクリーン７との距離を短かくすることができ、ひ
いては第１図におけるテレビ受像機８の奥行ｄを小さく
することができる。このような透過式スクリーンは前記
のようにフレネルレンズの他に、その前方に、観視者に
対して水平指向特性および垂直指向特性の広角化をはか
るためにレンチキュラーレンズが組合わせ使用されてい
る。しかして、このようなスクリーンとしては、例えば
第３図に示すようにフレネルレンズ１０とレンチキュラ
ーレンズ１１とが合体してなる１枚式と、第４図に示す
ようにフレネルレンズ１０とレンチキュラーレンズ１１
とが別体となっている２枚式とがある。

このようなフレネルレンズとレンチキュラーレンズとの
組合せによるスクリーンの作用は、っぎのとおりである
。

（１）フレネルレンズによりマクロに光を正面の観視者
へ収束する。フレネルレンズの焦点距離は、投写レンズ
とスクリーンとの間の距離よりやや小さめに設定される
。

（２）レンチキュラーレンズによって水平ならびに垂直
指向特性の広域化をはかる。

しかして、前記のように焦点距離ｆを小さくするために
は、次式の関係があるので、屈折率ｎｄをできるだけ大
きくとる必要がある。

ｆ＝　　　ｋｎｄｌ　　　　　　　　　（２）（ただし、ｋは定数である。）また、フレネルレンズには同心円型と平行型とに大別さ
れるが、いずれにしてもフレネルレンズ面を形成させる
ためには多数の溝を必要とし、同様にレンチキュラーレ
ンズについても平行型の多数の溝を形成する必要がある
ので、成形加工上ガラスを使用することは困難であり、
このため、メタクリル樹脂が使用されてきた（前掲テレ
ビジョン学会誌）。

しかしながら、メタクリル樹脂は成形性が良好でかつ物
理的特性にも優れているが、屈折率ｎｄが１．４９でし
かないので低くすぎ、前記奥行ｄを十分小さくとること
はできなかった。一方、ポリスチレンは屈折率は高いが
、熱変形温度および耐衝撃性等の物理的特性ならびに耐
溶剤性等の化学的特性が不充分であるという欠点があっ
た。

他方、前記ポリスチレンの重合時に架橋剤を配向して架
橋ポリスチレンを形成させれば機械的強度の上昇は考え
られるかもしれないが、従来の技術常開からは架橋樹脂
は塑性加工は不可能であると考えられてきた（高分子事
典、第３４〜３５頁および第１１４頁、高分子刊行会、
１９７１）。

フレネルレンズやレンチキュラーレンズは、一般的には
キャスティングにより得られる板状物をレンズ形状に対
応する金型に加熱下に押圧することにより成形されてい
るので、塑性加工が困難であると考えられる材料は、た
とえ屈折率が高くとも使用不可能である。

（発明か解決しようとする問題点）したがって、例えば投写形テレビ受像機において、その
奥行を小さくして超薄型にするためには、屈折率が高く
、加工性がよく、透明でしかも熱変形温度、耐衝撃性等
の物理的特性ならびに耐溶剤性等の化学的特性の優れた
合成樹脂製レンズが必要となっていた。

（問題点を解決するための手段）これらの問題点は、（ａ）一般式Ｉ（ただし、式中、ＲおよびＲ′は水素原子またはメチル
基を表わし、同時にメチル基となることはない。）で表
わされる少なくとも１種の化合物または使用される重合
性単量体混合物に対して一般式１で表わされる少なくと
も１種の化合物を０゜４以上の重量分率で含んでなる単
量体混合物を、（ｂ）分子内に少なくとも二つのラジカ
ル重合可能な炭素−炭素二重結合を有する少なくとも１
種の単量体の共存右下に重合して得られる該単量体（ｂ
）の重量分率が０．００１〜０．３であり、屈折率が１
６５３以上でかつ全光線透過率が８５％以上の共重合体
よりなる合成樹脂製レンズにより達成される。

本発明にお、いて用いられる前記一般式Ｉの単量体とし
ては、スチレン、ビニルトルエン類およびα−メチルス
チレンがあり、その種類に関しては、性能上からは特に
制限はないが、人手の容易さおよび経済性を考慮すると
、スチレンが最も好ましい。本発明において母体樹脂の
製造に使用される単量体混合物中における前記一般式Ｉ
の単量体の濃度は、屈折率と密接な関係があるので、高
屈折率のレンズを得る目的からは、該濃度は高いほど好
ましい。

併用する共重合性単量体としては、本発明の目的を逸脱
しない限り特に制限はないが、得られる共重合樹脂の透
明性および実用物性を考慮すると、炭素原子数１〜４の
アルカノール類のアクリレートまたはメタクリレートが
好ましい。代表的なアクリレートまたはメタクリレート
としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリ
レート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イ
ソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート等が
おるが、特にメチルメタクリレートが好ましい。この場
合、母体樹脂である共重合体を構成する単量体混合物中
における前記一般式Ｉの単量体の重量分率は、使用目的
に応じて、屈折率とその他の性能とのバランスにより決
定されるが、０．４以上である必要がおり、好ましくは
０．　７以上である。一方、該重量分率が０．４未満で
は、屈折率を実用上必要な１．５３以上に保つことが困
難だからである。

分子内に少なくとも二つのラジカル重合可能な炭素−炭
素二重結合を有する単量体（架橋剤）の種類および添加
量には本質的な制限はなく、得られる共重合樹脂の透明
性を損じない範囲で所望の物性を満足すべく選択すれば
よく、好ましくは分子内に二つのラジカル重合可能な炭
素−炭素二重結合を有する単量体である。特に好ましい
架橋剤としては、例えば一般式ＩＩ（ただし、式中、Ｒは水素原子またはメチル基であり、
またｎは３〜８の整数、好ましくは３〜６の整数である
。）、一般式ＩＩＩ（ただし、式中、ＲおよびＲ′は水素原子またはメチル
基であり、またｍは１〜２３の整数、好ましくは１〜９
の整数である。）および一般式ｉＶ（ただし、式中、Ｒ
は水素原子またはメチル基であり、またＲ１はＨ，ＣＨ
３、Ｃ２Ｒ５またはＣＨ２０Ｈ，Ｒ２はＨ，ＣＨ３、Ｃ
Ｈ２０ＣＯＣ（Ｒ’　）＝Ｃｔ−ｈ　　（Ｒ’はＨまた
はＣＨ３である。

）、Ｒ３はＨまたはＣＨ３を表わし、かつＲ＋　、Ｒ２
およびＲ３は同時に水素原子ではない。）で表わされる
化合物である。

代表的な架橋剤としては、例えば１，３−プロパンジオ
ールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリ
レート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１
．３−プロパンジオールジアクリレート、１，４−ブタ
ンジオールジメタクリレート、１．６−ヘキサンジオー
ルジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート
、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレン
グリコールジアクリレート、プロピレングリコールジア
クリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、
トリプロピレングリコールジアクリレート、エチレング
リコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメ
タクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、プロピレングリコールジメタクリレート、ジプロピ
レングリコールジメタクリレート、１〜リプロピレング
リコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジ
アクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレー
ト、ジメチロールエタンジメタクリレート、１，１−ジ
メチロールプロパンジメタクリレート、２，２−ジメチ
ロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールエタ
ントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン
トリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタント
リ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンジメ
タクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリ
セリントリアクリレート、グリセリントリメタクリレー
ト、ジアリルフタレート等がある。これらの化合物のう
ち、加工性、耐溶剤性および耐熱性により代表される実
用物性の改良効果と、得られる共重合樹脂の透明性を考
慮すると、上記式ＩＩ、ＩＩＩおよびＩｖで表わされる
化合物が好ましい。

これらの式で表わされる化合物を架橋剤として用いる場
合の添加量は、使用される架橋剤の種類により異なるが
、該して単量体混合物に対する重量分率が０．００１〜
０．３の範囲が好ましく、特に０．００１〜０．５の範
囲が好ましい。更に好ましい重合分率の範囲は０．００
２〜０．０５である。すなわち、該重量分率が０．００
１未満では物性改良効果が小さく、また該改良効果は該
して該重量分率が０．３で飽和に達するので、この値を
越えての添加は経済的でないばかりでなく、得られる共
重合樹脂の透明性を損じることがおり、また、架橋剤の
種類によっては、得られる共重合樹脂の屈折率を低下さ
せることがあるので不利である。ざらに、フレネルレン
ズ、レンチキュラーレンズ等のレンズ面を塑性加工によ
り形成することが困難となるからである。

本発明による合成樹脂レンズは、屈折率が１゜５３以上
、好ましくは１．５４〜１．５９であり、また全光線透
過率は８５％以上、好ましくは８６％以上である。さら
に、これらの光学特性を損なわない範囲でシリカ、ガラ
ス粉、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の光拡散剤を、
例えばレンチキュラーレンズ等に配合することもできる
。また、レンチキュラーレンズとして使用する場合には
、光線の不透過域にブラックストライプを形成させ外光
による表面反射を少なくし見易い画面にすることもでき
る。

本発明のレンズを製造する方法に関しては、特に制限は
ないが、通常は所定の単量体混合物にラジカル重合開始
剤を溶解したのち、注型重合法により所定の板状物を製
造し、この注型板を所定のレンズ面、例えばフレネルレ
ンズ面、レンチキュラーレンズ面を備えた金型上で加熱
加圧することにより所定のレンズ面が得られる。注型反
応は、通常Ｏ〜１５０℃、好ましくは３０〜１４０’Ｃ
で０．５〜１００時間、好ましくは１〜５０時間行なわ
れる。ラジカル重合開始剤は、単量体混合物に対して通
常０．０００１〜１重量％、好ましくは０．０００５〜
０．１重量％使用される。代表的な重合開始剤としては
、ラウロイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオ
キシイソプロピルカ−ボネートパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシアセテー
ト、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジー　
ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、アゾビスイソブチロ
ニｉ・リル等がある。

また、注型板のレンズ金型への加熱加圧による成形は、
例えば１００〜２７０℃、好ましくは１３０　〜２００
’Ｃ，１　０　〜３００ｋｇ／ｃｍ　２好ましくは２０
　〜２００ｋｇ／ｃｍ２で０．５〜３０分間、好ましく
は１〜１０分間行なわれる。

上記以外の方法により製造された合成樹脂レンズも本発
明の範囲を逸脱しない限りにおいて本発明に包含される
。

（実施例）以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１〜８および比較例１〜４第１表に示す組成の単量体混合物に、重合開始剤として
０．５重量％のラウロイルパーオキサイドを添加したの
ち、該混合物を２枚のガラス板の間に組んだセル中に注
入し、６５°Ｃで３６時間、ついで８０’Ｃで５時間加
熱した。ざらに１２０′Ｃで３時間加熱して厚さ約３ｍ
ｍの合成樹脂注型板を製造した。このようにして得られ
た合成樹脂注型板の諸物性を第１表に示す方法により測
定して第１表に示す結果を得た。

これらの結果により、母体樹脂中に架橋構造を導入する
ことにより引張強度および熱変形温度に代表される機械
的および熱的性質および耐クラツク性が著しく改良され
ることか解る。また、実施例１〜８の樹脂は、比較例１
〜４の樹脂に比べて屈折率および透明性において著しく
優れている。

このようにして得られた合成樹脂注型板を用いてそれぞ
れフレネルレンズおよびレンチキュラーレンズの形状を
有する金型に１８０°Ｃの温度および２　０　０　ｋｑ
／ｃｍ　２の圧力下に５分間加熱加圧してフレネルレン
ズおよびレンチキュラーレンズを得た。これらのレンズ
は、いずれも金型通りのものであった。

（以下余白）（発明の効果）以上述べたように、本発明による合成樹脂製レンズは、
（ａ）一般式Ｉで表わされる少なくとも１種の化合物ま
たは使用される重合性単量体混合物に対して一般式■で
表わされる少なくとも１の種の化合物を０．４以上の重
量分率で含んでなる単量体混合物を、（ｂ）分子内に少
なくとも二つのラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合
を有する少なくとも１種の単量体の共存下に重合して得
られる該単量体（ｂ）の重量分率が０．００１〜０．３
であり、屈折率１．５３以上でかつ全光線透過率８５％
以上の共重合体よりなるものであるから、合成樹脂とし
て透明性が良好でかつ屈折率が極めて高く、しかも耐熱
性、耐衝撃性等の物理的特性が高いのでフレネルレンズ
、レンチキュラーレンズ等に使用した場合、高屈折率の
ために投写形テレビ受像機の奥行を小さくでき、薄型に
することができるという利点がある。また、耐溶剤性等
の耐薬品性が良好でおるので、レンチキュラーレンズの
面にブラックストライプ等を形成してもなんら損耗の心
配はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレンズの使用例としての投写形テ
レビ受像機の主要光学部品の配置例を示す概略断面図、
第２図は投写形テレビ受像機の光学系の基本構成図、第
３図および第４図は投写形テレビ受像機のスクリーンと
してのフレネルレンズおよびレンチキュラーレンズを示
す斜視図である。１・・・受像管、　　２，４・・・レンズ、３．４．６
・・・ミラー、　７・・・スクリーン、８・・・受像機
、　　１０・・・フレネルレンズ、１１・・・レンチキ
ュラーレンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）一般式 I ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（ただし、式中、ＲおよびＲ′は水素原子またはメチル
基を表わし、同時にメチル基となることはない。）で表
わされる少なくとも１種の化合物または使用される重合
性単量体混合物に対して一般式 I で表わされる少なく
とも１種の化合物を０．４以上の重量分率で含んでなる
単量体混合物を、（ｂ）分子内に少なくとも二つのラジ
カル重合可能な炭素−炭素二重結合を有する少なくとも
１種の単量体の共存在下に重合して得られる該単量体（
ｂ）の重量分率が０．００１〜０．３であり、屈折率が
１．５３以上でかつ全光線透過率が８５％以上の共重合
体よりなる合成樹脂製レンズ。
（２）分子内に二つのラジカル重合可能な炭素−炭素二
重結合を有する単量体は、一般式II ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（ただし、式中、Ｒは水素またはメチル基であり、ｎは
３〜８の整数である。）、一般式III ▲数式、化学式、表等があります▼（III）（ただし、式中、ＲおよびＲ′は水素原子またはメチル
基であり、またｍは１〜２３の整数である。）および一般式IV ▲数式、化学式、表等があります▼（IV）（ただし、式中、Ｒは水素原子またはメチル基であり、
Ｒ＿１はＨ、ＣＨ＿３、Ｃ＿２Ｈ＿５またはＣＨ＿２Ｏ
Ｈ、Ｒ＿２はＨ、ＣＨ＿３、ＣＨ＿２ＯＣＯＣ（Ｒ＾４
）＝ＣＨ＿２（Ｒ＾４はＨまたはＣＨ＿３である。）、
Ｒ＿３はＨまたはＣＨ＿３を表わし、かつＲ＿１、Ｒ＿
２およびＲ＿３は同時に水素原子ではない。）で表わさ
れる化合物よりなる群から選ばれた少なくとも１種の化
合物である特許請求の範囲第１項に記載の合成樹脂製レ
ンズ。
（３）単量体（ｂ）の重量分率が０．００１〜０．３で
ある特許請求の範囲第２項に記載の合成樹脂製レンズ。
（４）レンズがフレネルレンズである特許請求の範囲第
１項〜第３項のいずれかに記載の合成樹脂製レンズ。
（５）レンズがレンチキュラーレンズである特許請求の
範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の合成樹脂製レン
ズ。
（６）レンズが、一面がフレネルレンズであり、他面が
レンチキュラーレンズとなっているものである特許請求
の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の合成樹脂製レ
ンズ。