專利名稱：透鏡陣列片、透射型屏幕以及背投型顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影電視、顯示器等投影式顯示器。尤其涉及適合用于投影式顯示器的透鏡陣列片以及采用透鏡陣列片的投影屏幕。
作為上述顯示器，以投影具備CRT、LCD(液晶顯示裝置)、DMD(數(shù)字微鏡設(shè)備一TI公司的商標(biāo))等的光學(xué)引擎的投影儀的圖像的各種投影電視為代表，尤其具有代表性的是透射型(以下稱投射型、背投型、背面型)投影電視。
以下，主要就透射型投影電視用的屏幕，對本發(fā)明進(jìn)行說明。
背景技術(shù)：
作為以往的投影電視用的屏幕，圖10所示構(gòu)成的、使用于具有CRT投影儀的投影型電視的屏幕是周知的。
所述屏幕，通常從觀察者一側(cè)來看，依次由在兩面具有構(gòu)成透鏡部的凹凸的雙凸透鏡片320、菲涅耳透鏡片310的兩片透鏡片構(gòu)成。
而且，有時(shí)在觀察者側(cè)的最外側(cè)位置上配置平坦的保護(hù)板(未圖示)。
雙凸透鏡片320，是將在水平方向連續(xù)排列多個(gè)以垂直方向?yàn)殚L方向的縱長的圓筒形透鏡的透鏡部322、328形成在它的兩面的結(jié)構(gòu)，并且具有具有將從R、G、B的三管式投影儀投射的圖像光向水平方向進(jìn)行折射擴(kuò)散的作用的投影側(cè)的透鏡部322；具有向水平方向折射擴(kuò)散的作用，并且具有通過與投影側(cè)的透鏡322的相乘作用而修正色差的作用的觀察者側(cè)的透鏡部328(以下有時(shí)也稱為兩面雙凸透鏡片)。
兩面雙凸透鏡片320一般由擠壓法形成，此時(shí)兩面透鏡部的光軸必須一致。
另一方面，在投影屏幕中，不僅要求上述的透鏡部(由于在水平方向并設(shè)圓筒形透鏡組，圖像光可以擴(kuò)展到水平方向)有向水平方向折射擴(kuò)散的作用，也要求有對顯示的圖像向垂直方向擴(kuò)大視野(擴(kuò)大垂直視場角)的作用。
作為擴(kuò)大在較寬視野的視場角的具體例子，要求垂直半值角(從正面向垂直方向移動視點(diǎn)時(shí)，正面的顯示圖像光的亮度降低到1/2時(shí)的、從垂直于正面(＝屏幕)變位的角度)在10度以上。
而且，在投影屏幕中，也要求以高對比度感覺到顯示的圖像光，為了在屏幕表面不反射顯示圖像光以外的光而對觀察造成影響，或提高對比度(＝畫面的明亮度/暗亮度)的數(shù)值，縮小所述公式的分子，而需要形成由對應(yīng)于圓筒形透鏡的非聚光部(即，相當(dāng)于圖像光的非透射部)的黑條(BS)構(gòu)成的遮光層325。
兩面雙凸透鏡片320，如上所述，用于具備多臺(一般是R、G、B三臺)的CRT投影儀的形式的投射式投影電視。
另一方面，也有只有一臺(即，從單獨(dú)的透鏡投射全彩色顯示影像)式的投射型投影電視，作為投影儀內(nèi)的光學(xué)引擎部，采用LCD或DMD的方式。
在只有一臺(稱單管式)投射型投影電視用的屏幕的投影儀中，由于沒有必要補(bǔ)正R、G、B的圖像光的色差(色差)，只要簡單地?cái)U(kuò)寬圖像光的射出范圍(視場角)即可，因此，只要為由圓筒形透鏡組構(gòu)成的透鏡部，僅位于透鏡片的單面(單片透鏡片)的構(gòu)成即可。
圖11是表示用于單管式投影電視的透射型屏幕的構(gòu)成例的說明圖。
透射型屏幕基本上由雙凸透鏡片370和菲涅耳透鏡片360兩個(gè)部件構(gòu)成。
凸透鏡片370只在單面形成透鏡部71，而在沒有形成透鏡部371的平坦面上形成遮光層375。
具備單面雙透鏡片的屏幕的情況，也與所述的兩面透鏡片一樣，要求擴(kuò)大垂直方向的視場角。
圖5是表示用于液晶投影電視等的以往的透射型屏幕的構(gòu)成的一例的詳圖。圖中的符號1是菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡1由在板狀的基材層1a的單面上設(shè)置著形成為同心圓狀的凹凸的透鏡層1b而構(gòu)成。一般在液晶投影電視內(nèi)，將投影儀配置在基材層1a側(cè)。
然后，在菲涅耳透鏡1的透鏡1b側(cè)，配置雙凸透鏡片2，構(gòu)成由這些菲涅耳透鏡1和雙凸透鏡片2形成的透射型屏幕。
作為雙凸透鏡片2的一個(gè)例子，大致由依次層疊的雙凸透鏡層3、感光樹脂層5、遮光層6、粘接劑層7以及擴(kuò)散層8構(gòu)成，雙凸透鏡層3配置在菲涅耳透鏡1側(cè)，而擴(kuò)散層8配置在觀察者一側(cè)。另外，在擴(kuò)散層8的觀察者的面上，為了保護(hù)表面而根據(jù)需要設(shè)置有硬膜層9。
雙凸透鏡層3由板狀的基材層3a以及在其單面設(shè)置的透鏡層3b構(gòu)成。透鏡層3b比如將多根半圓柱狀的圓筒型透鏡4在其長方向平行排列而構(gòu)成，其圓筒面4a配置在菲涅耳透鏡1的一側(cè)。
以下，對該雙凸透鏡片2的構(gòu)成，說明其制造操作的一例。
在制造雙凸透鏡3時(shí)，在基材層3a的一方的面與具有透鏡層3b的相反形狀的成型模板(壓模)之間，夾隔尚未硬化的狀態(tài)的放射線硬化型樹脂，從基材層3a的另一方的面?zhèn)日丈湟?guī)定的放射線，使所述樹脂硬化，從而形成規(guī)定形狀的透鏡層3b，并且將所述透鏡層3b與基材層3a重合粘接而得到雙凸透鏡層3。
接著，在雙凸透鏡層3的基材層3a側(cè)的面上涂布感光樹脂層5。
作為感光樹脂層5，例示的是具備在未曝光狀態(tài)下具有粘接性，一旦曝光就改變性質(zhì)，其粘接性幾乎喪失殆盡的特性的物質(zhì)。
那末，與實(shí)際上作為透射型屏幕使用時(shí)一樣，當(dāng)通過菲涅耳透鏡1從透鏡層3b側(cè)照射光時(shí)，通過雙凸透鏡層3而聚光的條狀的光線被照射到感光樹脂層5上。于是，曝光部分的感光樹脂層5就變性，失去粘接性。于是，在該感光樹脂層5上押上具備包含黑碳等的黑色的復(fù)寫層的復(fù)寫薄膜后，復(fù)寫層就會有選擇地轉(zhuǎn)移到具有粘接性的未曝光的部分，并形成多條黑色線并列的條狀遮光層6。
即，通過遮光層6遮住不透射光線部分的光。
然后，通過薄膜狀的粘結(jié)劑層7再層疊一層板狀的擴(kuò)散層8，通過牢固地一體化而得到雙凸透鏡片2。另外，擴(kuò)散層8，比如是在丙烯類等塑料構(gòu)成的基體中混合入由玻璃球構(gòu)成的擴(kuò)散材料而構(gòu)成的。
另外，根據(jù)必要，在擴(kuò)散層8的表面層疊硬膜層8并一體化。
另外，將該透射型屏幕如圖5所示安裝到具備投影儀的液晶投影儀等上，從投影儀照射光線后，則該光線通過菲涅耳透鏡1成為基本平行的光線。然后，該光線透過雙凸透鏡層3，從而被賦予規(guī)定的配光角度，向畫面的左右方向(水平方向)適當(dāng)擴(kuò)展，對該方向的視場角進(jìn)行控制。另外，透過雙凸透鏡層3的光線成為與圓筒形透鏡的長方向平行的條狀光線，進(jìn)而經(jīng)過遮光層6，隨后通過擴(kuò)散層8的作用，將光線適度地?cái)U(kuò)散到畫面的上下方向(垂直方向)，對該方向的視場角進(jìn)行控制。另外，通過遮光層6，提高S/N比，可以提供對比度良好的圖像。
如上所述，以往的雙凸透鏡片以及透射型屏幕中，為了控制畫面水平方向以及垂直方向的視場角，而采用雙凸透鏡層與擴(kuò)散層的組合。但是，擴(kuò)散層有如下的問題，即由光的吸收而導(dǎo)致的增益低下(亮度)、或由白色散射的增加而導(dǎo)致的S/N比值降低的問題。
而且，頁可以考慮將兩張雙凸透鏡片分別與圓筒型透鏡的長方向正交地重合安裝使用，或在一張基材層的兩面上分別排列多條圓筒型透鏡時(shí)，通過表面和背面各自的圓筒型透鏡的長方向正交地設(shè)置，進(jìn)行水平方向以及垂直方向的視場角的控制的方法。
但是，在前者的情況下，為了維持兩張雙凸透鏡片各自的光學(xué)特性，必須嚴(yán)格控制兩者的配置關(guān)系，而且構(gòu)成圓筒型透鏡的材料實(shí)質(zhì)上成為兩倍，而且由于必須進(jìn)行兩次微細(xì)的透鏡的加工，存在材料成本、加工成本等增高的問題。
后者的情況下，將各自的排列方向不同的圓筒型透鏡組形成在一張基材層的表面上，也同樣存在必須進(jìn)行兩次透鏡加工的問題。
進(jìn)而，如微透鏡陣列那樣，頁可以考慮將可以對垂直方向與水平方向兩方賦予配光角度的各自獨(dú)立的多個(gè)透鏡、棱鏡很密地配置到基材層的單面上的方法，但是必須進(jìn)行復(fù)雜的加工，很難擴(kuò)大面積或做到微細(xì)化，而且，由于生產(chǎn)效率低下，必然導(dǎo)致成本上升。
進(jìn)而，在特開平9-311203號公報(bào)中，公布了一種凸透鏡片的構(gòu)成，構(gòu)成將具有雙凸透鏡形狀的多個(gè)雙凸透鏡元件(圓筒型透鏡)以平面狀平行排列在入光面上而成的透鏡板，并且沿著各自的圓筒型透鏡的表面，正交地賦形形成細(xì)微凸透鏡形狀。
如上所述，在透射型投影電視中，要解決的課題是擴(kuò)大垂直方向的視場角和提高對比度。
在以往的凸透鏡片以及透射型屏幕中，為了控制畫面的水平方向以及垂直方向的視場角，一般將分散光擴(kuò)散性微粒而形成的光擴(kuò)散層與雙凸透鏡片組合使用。
但是，在所述的光擴(kuò)散層中，如果過度使用光擴(kuò)散劑(微粒)，就會有由光的吸收而導(dǎo)致的增益低下(亮度)、或由白色散射的增加而導(dǎo)致的S/N比值降低的問題。
而且，在具備液晶投影儀的透射型投影儀電視中，由于投影透鏡的投射眼的口徑很小，與CRT透射型投影電視相比，存在如下的固有的問題，即容易發(fā)生從投影儀來的入射光的亮度局部提高的現(xiàn)象(熱點(diǎn))，圓筒型透鏡的并排方向成為亮條紋狀的現(xiàn)象(熱條)，在投影圖像內(nèi)發(fā)生視覺上不需要的閃爍現(xiàn)象的現(xiàn)象(閃爍)。
進(jìn)而，為了解決垂直方向的視場角擴(kuò)大化、熱點(diǎn)、熱條、閃爍等問題，只是通過使用光擴(kuò)散劑(微粒)提高光擴(kuò)散性并不能完全解決問題，仍然重新要求由透鏡的功能給予配光角度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為鑒于上述情況而進(jìn)行的，目的在于提供一種光吸收少、增益(亮度)下降少，可以抑制白色散射的透射型屏幕。
另外，目的在于提供一種材料成本、加工成本等低的透射型屏幕。
為了解決所述課題，本發(fā)明的第1方式是一種透鏡陣列片，其特征在于具備透鏡陣列層，該透鏡陣列層具有將多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡平行排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列、以該圓筒型透鏡的長方向相互正交的方式配置在同一平面上、并一體化的透鏡層。
本發(fā)明的第2方式是透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列的高度與第二透鏡陣列的高度相等。
本發(fā)明的第3方式是透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列的高度與第二透鏡陣列的高度不同。
本發(fā)明的第4方式是透鏡陣列片，其特征在于在透鏡陣列層的成像面?zhèn)?，具備對不透射光線的部分進(jìn)行遮光的遮光層。
本發(fā)明的第5方式是本發(fā)明之1或2所述的透鏡陣列片，其特征在于所述圓筒型透鏡的剖面為非球面形狀。
本發(fā)明的第6方式是透鏡陣列片，其特征在于透鏡陣列層由基材層和在其單面上設(shè)置的透鏡層構(gòu)成，該透鏡層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成。
本發(fā)明的第7方式是透射型屏幕，其特征在于具有本發(fā)明之1～4中的任意一項(xiàng)所述的透鏡陣列片和菲涅耳透鏡。
本發(fā)明的第8方式是本發(fā)明之5所述的透射型屏幕，其特征在于所述菲涅耳透鏡由基材層和在其單面上設(shè)置的透鏡層構(gòu)成，該透鏡層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成。
本發(fā)明的第9方式是背投型顯示裝置，具備本發(fā)明7或8所述的透射型屏幕。
作為本發(fā)明的第10方式，提供一種透鏡陣列片，其特征在于具備透鏡陣列層，該透鏡陣列層具有將半圓柱狀的圓筒型透鏡平行排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列、以該圓筒型透鏡的長方向相互正交的方式配置在同一平面上、并一體化的透鏡層；第一透鏡陣列或第二透鏡陣列中的一方，其多根圓筒型透鏡有間隙地平行排列。
在本發(fā)明的第11方式的透鏡陣列片中，可以使所述第一透鏡陣列片的溝部與所述第一透鏡陣列片的溝部一致地進(jìn)行配置。
而且，作為本發(fā)明的第12方式，可以是在透鏡陣列的成像面?zhèn)龋邆鋵ν干涔饩€的部分進(jìn)行遮光的遮光層的構(gòu)成。
而且，作為本發(fā)明的第13方式，提供了一種如本發(fā)明的第10～12方式的任一項(xiàng)所述的透鏡陣列片，多根圓筒型透鏡未有間隙地平行排列的第一或第二透鏡陣列，其多根圓筒型透鏡無間隙地平行排列。
而且，在本發(fā)明的第14方式的透鏡陣列片中，至少所述第一透鏡陣列的圓筒型透鏡的剖面可以作為非球面形狀而構(gòu)成。
而且，作為本發(fā)明的第15方式，可以在基材層的一方的面?zhèn)仍O(shè)置所述透鏡陣列層，并且該透鏡陣列層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成。
而且，作為本發(fā)明的第16方式，提供一種具備上述方式的透射型屏幕的背投型顯示裝置。
而且，作為本發(fā)明的第17方式，提供一種透鏡陣列片，其特征在于具備將第一透鏡陣列和第二透鏡陣列設(shè)置在同一面上的透鏡陣列層，其中上述第一透鏡陣列是將多根圓筒型透鏡并列的組間隙平行排列而形成的；上述第二透鏡陣列是在與所述第一透鏡陣列的長方向交叉的方向上，將多根圓筒型透鏡在長方向?qū)R并排列在所述間隙上而形成的。
而且，作為本發(fā)明的第18方式，提供一種透射型屏幕，其特征在于具有所述的透鏡陣列片。
而且作為本發(fā)明的第19方式，本發(fā)明的透射型屏幕，可以為具有所述透鏡陣列片和菲涅耳透鏡的構(gòu)造。
在本發(fā)明的第20方式中，不將兩張雙凸透鏡片以各自的圓筒型透鏡的長方向正交的方式層疊使用，或在基材層的兩面、在其表面和背面分別以長方向正交的方式設(shè)置圓筒型透鏡，而采用具有透鏡陣列層(以下有時(shí)也稱正交透鏡部)的透鏡陣列片，其中上述透鏡陣列層具有僅在一張透鏡片的單面上，將多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡平行排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列、以該圓筒型透鏡的長方向大致相互正交的方式配置在同一平面上、并一體化的透鏡層。
在本發(fā)明的第21方式中，在具備將多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡平行地排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列以各圓筒型透鏡的長方向大致相互正交的方式，配置在同一平面上并一體化的透鏡層的透鏡陣列層的構(gòu)成的透鏡陣列片中，其特征在于第一透鏡陣列，其單位透鏡的頂部在長方向上連續(xù)，通過在第一透鏡陣列的相鄰的單位透鏡的頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間，單位透鏡的頂部在長方向不連續(xù)地形成單位透鏡，而配置第二透鏡陣列。
在本發(fā)明的第22方式中，第一透鏡陣列與第二透鏡陣列中的至少一方，可以是通過平坦部被并排設(shè)置在單位透鏡之間的構(gòu)成，也可以是單位透鏡無間隙地并排設(shè)置的構(gòu)成。
在本發(fā)明的第23方式中，也可以通過設(shè)計(jì)使得在第一透鏡陣列與第二透鏡陣列中，各個(gè)單位透鏡的配光特性(擴(kuò)散特性)不同。
在本發(fā)明的第24方式中，作為屏幕的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)的本發(fā)明，其特征在于第一透鏡陣列，為在水平方向并排設(shè)置圓筒型透鏡組而形成的在水平方向具有擴(kuò)散(配光)特性的雙凸透鏡(水平雙凸透鏡)，第二透鏡陣列為在垂直方向并排設(shè)置圓筒型透鏡組而形成的具有垂直擴(kuò)散(配光)特性的雙凸透鏡(垂直雙凸透鏡)，第一透鏡陣列的配光特性大于第二透鏡陣列的配光特性，并且，第二透鏡陣列的垂直方向的半值角(aV從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，成為1/2的測定角度)為10°以上，第二透鏡陣列的垂直方向的視場角δV(從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，成為1/20的測定角度)為35°以上。
在本發(fā)明的第25方式中，與透鏡陣列片的透鏡層相反的一側(cè)是平坦面，在相當(dāng)于透鏡層的非聚光部的所述平坦面上形成有遮光層，但是從提高對比度的觀點(diǎn)來看，更為優(yōu)選的是作為透射型投影屏幕。
在本發(fā)明的第26方式中，在本發(fā)明的透鏡陣列片中，其遮光層構(gòu)成為具有對應(yīng)于第一透鏡陣列而呈條狀連續(xù)的開口部、和對應(yīng)于第二透鏡陣列而呈點(diǎn)狀(各個(gè)點(diǎn)構(gòu)成對應(yīng)于圓筒型透鏡的聚光部的條狀)非連續(xù)的開口部。
遮光層在所述平坦面上所占的比率，優(yōu)選的范圍是30～90％。
而且，在本發(fā)明的第27方式中，為了適合于透鏡陣列的清晰化(精密間隙)，優(yōu)選的是在由放射線透射性基材構(gòu)成的平坦的基材的單面上，形成由放射線硬化性樹脂的硬化物構(gòu)成透鏡層的構(gòu)成。
在本發(fā)明的第28方式中，將所述透鏡陣列片與具有把從投影儀投射來的光作為基本平行的光而射出的作用的菲涅耳透鏡片進(jìn)行組合而構(gòu)成透射型投影屏幕。
在本發(fā)明的第29方式中，作為透射型投影屏幕的通用的使用方式，在菲涅耳透鏡片和透鏡陣列片的至少任一部位上形成將光擴(kuò)散性微粒分散而成的光擴(kuò)散層。
在本發(fā)明的第30方式中，對應(yīng)透鏡自身的聚光特性，當(dāng)由‘自定位法’形成將聚光部/非聚光部作為開口部/遮光部的遮光圖案(黑底＝BM)時(shí)，實(shí)現(xiàn)高遮光率，有利于提高對比度。


圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的透鏡陣列片的一例的透鏡陣列層與遮光層的圖。
圖2是表示圖1所示的透鏡陣列層的立體圖。
圖3是表示在圖2所示的透鏡陣列層中切斷局部的剖面的立體圖。
圖4是表示圖1～圖3所示的透鏡陣列片的成像圖案的一例的俯視圖。
圖5是表示以往的透射型屏幕的一例的概要構(gòu)成圖。
圖6是表示本發(fā)明的透鏡陣列片的一實(shí)施例的立體圖。
圖7是透鏡陣列片的概要剖面圖。
圖8是透鏡陣列片的主要部放大剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的透鏡陣列片的其它實(shí)施例的立體圖。
圖10是表示以往的投影屏幕的一例的說明圖。
圖11是表示以往的投影屏幕的一例的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明的投影屏幕的一例的說明圖。
圖13A以及13B是表示正交透鏡部的構(gòu)成例的說明圖。
圖14是表示遮光層的構(gòu)成例的說明圖。
圖15是對本發(fā)明的實(shí)施例與比較例的光學(xué)特性(視場角特性)進(jìn)行比較并表示的表格。
圖16是對本發(fā)明的實(shí)施例與比較例的光學(xué)特性(對比度)進(jìn)行比較并表示的表格。
圖17是具備采用本發(fā)明的透鏡陣列片的透射型屏幕的背投顯示裝置。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的透鏡陣列片的一例的透鏡陣列層與遮光層的剖面圖，圖2表示該透鏡陣列層的立體圖，圖3是表示在圖2所示的透鏡陣列層中切斷局部的剖面的立體圖。另外，圖1～圖3所示的透鏡陣列片是實(shí)際進(jìn)行透鏡形狀的設(shè)計(jì)，并據(jù)此做成的形狀圖。
該透鏡陣列片的主要特征是透鏡陣列層13。該透鏡陣列層13由板狀的基材層13a與在其單面設(shè)置的透鏡層13b構(gòu)成。
透鏡層13b由第一透鏡陣列層18和第二透鏡陣列層20構(gòu)成，第一透鏡陣列層18，由多根在透鏡的一方的面上具備圓筒面17a、而在另一方的面上具備平面17b的半圓柱狀的圓筒型透鏡17以其長方向平行排列而形成，同樣，第二透鏡陣列層20，由多根具備圓筒面19a和平面19b的圓筒型透鏡19以其長方向平行排列而形成。
另外，圓筒型透鏡17、19，其剖面形狀不是完全的半圓形(球面透鏡)，而可以是半橢圓形(橢圓面透鏡)、拋物線形(拋物線透鏡)等周知的所謂的非半圓形(所謂二次非球面形狀)的形狀，甚至也可以采用具有二次以上的項(xiàng)的高次非球面形狀。這樣，采用非球面形狀的透鏡，可以降低成像時(shí)的像差，可以使入射的光線清晰化。
第一透鏡陣列18和第二透鏡陣列20，以構(gòu)成這些透鏡陣列的圓筒型透鏡17的長方向與圓筒型透鏡19的長方向正交的方式，將其平面17b…、19b…都排列在同一平面(基材層13a的單面)上，并一體化，構(gòu)成一個(gè)透鏡層13a。圓筒型透鏡17和圓筒型透鏡19十字交叉的交叉部21成為相互咬合的形狀。另外，實(shí)際上，圓筒型透鏡17、17…與圓筒型透鏡19、19…一體形成，透鏡陣列層13由一個(gè)部件構(gòu)成。
作為透鏡陣列層13的材料，是玻璃、塑料等的透明材料，可以沒有特別限制地采用使用于光學(xué)用部件的材料，考慮到生產(chǎn)效率等，最好采用塑料材料。作為塑料材料，比如可以舉出聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯、丙烯—苯乙烯聚合體、苯乙烯系樹脂、聚氯乙烯等。而且，為了能夠進(jìn)行精密間隙的微細(xì)的加工，最好使用紫外線硬化型樹脂或電子線硬化型樹脂等放射線硬化型樹脂作為透鏡層13b的材料。作為放射線硬化型樹脂，可以采用例如在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯以及/或者環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯低聚物中添加有反應(yīng)稀釋劑、光聚合引發(fā)劑、光增感劑等的組成物等。作為聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，沒有特別限定，例如可以使乙二醇、1，4丁二醇、新戊二醇、聚己內(nèi)酯多醇、聚酯多醇、聚碳酸酯二醇、聚四甲二醇等多醇類與六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、亞甲苯基二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯等聚異氰酸酯類反應(yīng)得到。作為環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯低聚物，沒有特別限定，例如可以使雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂苯酚酚醛型環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧丙烷加成物的末端縮水甘油醚、芴環(huán)氧化物樹脂等環(huán)氧樹脂類與甲基丙烯酸反應(yīng)得到。
透鏡層13例如可以如下的方法進(jìn)行制造。即，優(yōu)選的是在由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等塑料構(gòu)成的基材層13a的上面，以未硬化的狀態(tài)涂敷放射線硬化型樹脂，在其表面按壓成型用模板以按壓成型的同時(shí)，照射規(guī)定的放射線使之硬化，從而形成透鏡層13b。
所述成型用模板，比如可以如下的方法制造。即，在以往的雙凸透鏡用成型用模板的制造中，比如在表面是銅構(gòu)成的圓筒狀的圓筒的表面上，采用刀尖形狀與制造的單位透鏡的形狀相對應(yīng)的切削刀具，沿著該圓筒的圓周方向形成切槽。平行地形成多個(gè)這樣的切槽后，就可以得到雙凸透鏡用的模板。進(jìn)而，在與該圓周方向的切槽正交方向同樣地形成多個(gè)平行的切槽后，就可以得到用于制造本發(fā)明的透鏡陣列層13的成型用模板。
所以，可以利用已有的技術(shù)容易地制造本發(fā)明的透鏡陣列層13的制造用的成型用模板，具有良好的生產(chǎn)效率。
這樣，透鏡陣列層13可以通過采用以往的雙凸透鏡制造方法同樣的方法制造。
而且，如圖1所示，在所述基材層13a的另一面(成像面?zhèn)?設(shè)置感光樹脂層15，進(jìn)而再設(shè)置遮光層16。
感光樹脂層15和遮光層16由如下的方法制造。即，如圖5所示，實(shí)際上與作為透射型屏幕使用的狀況一樣，平行地配置菲涅耳透鏡1，并通過該菲涅耳透鏡1從透鏡層13b側(cè)照射光線后，則如圖1所示，透射透鏡陣列層13而曝光的部分的感光樹脂層15變性喪失了粘接性。然后，在該感光樹脂層15的上面，按壓具備包含黑碳等的黑色的復(fù)寫層的復(fù)寫薄膜后，則復(fù)寫層有選擇地轉(zhuǎn)移到具有粘接性的未曝光的部分，并形成遮光層16。
另外，本發(fā)明的遮光層并不限于所述的構(gòu)成。以下，而優(yōu)選利用根據(jù)透鏡自身的聚光特性規(guī)定開口部/遮光部的所謂自定位法形成的如下的構(gòu)成(1)在所述感光樹脂15的粘接性維持的部位上，取代復(fù)寫層而附著黑色碳粉的構(gòu)成；(2)在基材層13a的成像面?zhèn)热嫘纬?配置)黑色的感光樹脂層后，除去透過透鏡陣列層13而曝光的部分的所述感光樹脂層的構(gòu)成；
(3)在基材層13a的成像面?zhèn)热嫘纬摄y鹽層，并通過顯像處理將透過透鏡陣列層13而曝光的部分的所述層透明化的構(gòu)成。
此時(shí)，由通過利用圓筒型透鏡17、17…(第一透鏡陣列18)對光線的聚光而形成的條狀的第一成像圖案和通過利用圓筒型透鏡19、19…(第二透鏡陣列20)對光線的聚光而形成的與該第一成像圖案正交的條狀的第二成像圖案，形成格子狀的成像圖案。即，從透鏡層13b側(cè)照射的光線，通過第一透鏡陣列18和第二透鏡陣列20同時(shí)控制垂直方向和水平方向兩方向的視場角。
圖4表示該成像圖案的一例。
遮光層16是為了對經(jīng)由菲涅耳透鏡1通過透鏡陣列層13的光線不透過的部分進(jìn)行遮光而設(shè)置的。于是，構(gòu)成根據(jù)該成像圖案，多個(gè)基本呈正方形的遮光部16a…按規(guī)定的間隔在垂直方向以及以水平方向上分別排列的形狀。
然后，在該遮光部16的上面，如圖5所示，通過根據(jù)需要設(shè)置粘結(jié)劑層7、擴(kuò)散層8以及硬膜層9等而形成透鏡陣列片。
于是，在該透鏡陣列片中，可以由第一透鏡陣列18和第二透鏡陣列20，對透過透鏡陣列層13的光線進(jìn)行垂直方向和水平方向的兩個(gè)方向的配光特性(視場角)的控制。
所以，與采用兩層透鏡陣列層，或者在基材層的兩面形成透鏡層的情況相比，可以更低地抑制材料費(fèi)用、加工費(fèi)用。
而且，可以省略或簡化擴(kuò)散層8，減少擴(kuò)散層8的光吸收或增益低下的問題。其結(jié)果，可以抑制由擴(kuò)散層8引起的白色散射現(xiàn)象，并實(shí)現(xiàn)高的S/N比。
另外，在不設(shè)置擴(kuò)散層8的構(gòu)成的情況下，優(yōu)選在遮光層6的上面直接設(shè)置硬膜層9形成透鏡陣列。
另外，本發(fā)明的透鏡陣列片的各層的厚度、透鏡層3b的間隔等沒有特別限定，根據(jù)用途等可以適當(dāng)變更。
然后，如圖5所示，可以在雙凸透鏡片2的基礎(chǔ)上，配置本發(fā)明的透鏡陣列片，并配置菲涅耳透鏡1以構(gòu)成透射型屏幕。
另外，對菲涅耳透鏡1的構(gòu)成沒有特別限定，可以采用周知的構(gòu)成，但是為了可以進(jìn)行微細(xì)的加工，得到精密的間距，優(yōu)選在由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等塑料構(gòu)成的基材層1a的上面，以未硬化的狀態(tài)涂敷放射線硬化型樹脂，在其表面按壓成型用的模板、按壓成型的同時(shí)，照射規(guī)定的放射線使之硬化，從而形成透鏡層1b。
實(shí)驗(yàn)例1以下通過說明本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例1明確本發(fā)明的效果。
如上所述，圖1～圖3所示的透鏡陣列片是實(shí)際上進(jìn)行透鏡形狀設(shè)計(jì)、并基于此做成的形狀圖。
在本實(shí)驗(yàn)例中，如下設(shè)定設(shè)計(jì)參數(shù)，并進(jìn)行其效果的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
(設(shè)計(jì)參數(shù))(1)在透鏡陣列層的基材層中，材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯，厚度設(shè)定為0.188mm。
(2)在透鏡陣列層的透鏡層中，材料為UV感光樹脂，透鏡的形狀為以間距182μm附加以橢圓面為基準(zhǔn)面的高次項(xiàng)的非球面形狀。
(3)在感光樹脂層，采用厚度為20μm的Cromalin film(商品名杜邦公司制)。
即，根據(jù)該設(shè)計(jì)，試作30mm×30mm的試樣，確認(rèn)其配光特性后，可以在上下方向(垂直方向)、左右方向(水平方向)都得到約30度的視場角(半值角)，可以取得規(guī)定的光學(xué)特性。另外，這里所謂的視場角(半值角)是相對于透鏡陣列片的正面的亮度，亮度為1/2的角度。
進(jìn)而，該透鏡陣列層的成像圖案是與圖4所示的圖案一樣的圖案。另外，當(dāng)從投影儀向設(shè)置著對應(yīng)于該成像圖案的遮光層的透鏡陣列片照射光線時(shí)，可以順利地透射該光線。
這樣，在本實(shí)驗(yàn)例的透鏡陣列片中可以給予水平方向以及垂直方向的兩方的視場角。另外，如上所述，在以往的雙凸透鏡片中，一般只由透鏡給予水平方向的視場角，而不能給予垂直方向的視場角。所以，在本實(shí)驗(yàn)例中，可以確認(rèn)即使比以前省略或者減少用于擴(kuò)散層的擴(kuò)散材料，也可以很容易地得到與以前同樣的效果。因此，通過本發(fā)明顯然可以容易地實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)與低成本二者兼得。
實(shí)施例2以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖6乃至圖7，表示本發(fā)明透鏡陣列片的一實(shí)施例。圖6是透鏡陣列片的立體圖，圖7是剖面圖，圖8是后述的本發(fā)明實(shí)施例中試作的透鏡陣列片的主要部位的放大剖面圖。
該透鏡陣列片201，由透光性材料的板狀的基材層202、和在該基材層202的一方的面?zhèn)仍O(shè)置的透鏡陣列層203構(gòu)成。本發(fā)明的特征在于該透鏡陣列層203的構(gòu)造。
所述透鏡陣列層203，為基材層202的同一面上設(shè)置著第一透鏡陣列205和第二透鏡陣列207的構(gòu)成，其中上述第一透鏡陣列205由多根圓筒型透鏡204間隙平行排列而構(gòu)成；上述第二透鏡陣列207由多根圓筒型透鏡206在與所述第一透鏡陣列205的長方向交叉的方向、最好是正交的方向上，在長度方向?qū)R并排列在所述間隙中而構(gòu)成。
在該形成有透鏡陣列層203的基材層2的相反側(cè)的面，即透鏡陣列的成像面?zhèn)?，設(shè)置著遮光層211。該遮光層211，由當(dāng)入射光212透過透鏡陣列層203、并從成像面?zhèn)壬涑鲋H，用于通過射出光213的多個(gè)遮光層開口部210和設(shè)置在其周圍的遮光材料，比如由碳黑的薄膜等構(gòu)成的遮光層遮光部209而構(gòu)成。
構(gòu)成第201透鏡陣列205以及第二透鏡陣列207的兩種圓筒型透鏡204、206的斷面形狀不只有球面狀，也可以采用橢圓面、拋物面或者包含高次項(xiàng)的曲面的所謂非球面形狀(參照圖3的圓筒型透鏡4)的形狀。這樣采用非球面形狀的透鏡，可以減小成像時(shí)的像差，可以使入射的光線清晰化。
作為透鏡陣列層203的材料，是玻璃、塑料等透明的材料，對光學(xué)用材料中使用的材料沒有特別的限制，考慮到生產(chǎn)效率等，希望采用塑料。
作為塑料材料，比如可以舉出聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯、丙烯-苯乙烯聚合體、苯乙烯系樹脂、聚氯乙烯等。
而且，為了能夠進(jìn)行精密間隙的微細(xì)的加工，最好使用紫外線硬化型樹脂或電子線硬化型樹脂等放射線硬化型樹脂作為透鏡層203的材料。
作為放射線硬化型樹脂，可以采用例如在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯以及/或者環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯低聚物中添加有反應(yīng)稀釋劑、光聚合引發(fā)劑、光增感劑等的組成物等。作為聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，沒有特別限定，例如可以使乙二醇、1，4丁二醇、新戊二醇、聚己內(nèi)酯多醇、聚酯多醇、聚碳酸酯二醇、聚四甲二醇等多醇類與六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、亞甲苯基二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯等聚異氰酸酯類反應(yīng)得到。作為環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯低聚物，沒有特別限定，例如可以使雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂苯酚酚醛型環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧丙烷加成物的末端縮水甘油醚、芴環(huán)氧化物樹脂等環(huán)氧樹脂類與甲基丙烯酸反應(yīng)得到。
透鏡陣列層203比如可以如下的方法進(jìn)行制造。在由塑料構(gòu)成的基材層202的上面，以未硬化的狀態(tài)涂敷放射線硬化型樹脂，在其表面按壓成型用的模板、按壓成型，并且照射規(guī)定的放射線使之硬化，從而形成透鏡陣列層203。
所述成型用模板，比如可以如下形成透鏡層。即，在以往的雙凸透鏡用的成型用模板的制造中，比如在表面是銅等構(gòu)成的圓筒狀的圓筒的表面上，采用刀尖形狀成圓形的切削刀具，沿著該圓筒的圓周方向形成切槽。平行地形成多個(gè)這樣的切槽后，就可以得到雙凸透鏡用的模板。進(jìn)而，在與該圓周方向切槽的交叉的方向、最好是正交方向上同樣地形成多個(gè)平行的切槽后，就可以得到能夠在本發(fā)明的特征部分、即透鏡陣列層3的制造中使用的成型用模板。
所以，可以利用已有的技術(shù)容易地制造本發(fā)明的特征部分、即透鏡陣列層203的制造用的成型用模板，具有良好的生產(chǎn)效率。這樣，該雙凸透鏡陣列片1可以通過采用與以往的雙凸透鏡的制造中使用的方法同樣的方法制造。
構(gòu)成透鏡陣列層203的感光樹脂層和遮光層211，可以由如下的方法制造。實(shí)際上與作為透射型屏幕使用的狀況一樣，平行地配置菲涅耳透鏡，并通過該菲涅耳透鏡從透鏡陣列片的透鏡層側(cè)照射光線后，則透過透鏡陣列層203而曝光的部分的感光樹脂層變性，喪失了粘接性。然后，在該感光樹脂層上，按壓具備包含黑碳等黑色的復(fù)寫層的復(fù)寫薄膜后，則復(fù)寫層有選擇地轉(zhuǎn)移到具有粘接性的未曝光的部分，并形成遮光層211。
此時(shí)，形成由圓筒型透鏡聚光的條狀的第一成像圖案和與該第一成像圖案正交的條狀的第二成像圖案構(gòu)成的梯狀的成像圖案。即，從透鏡層側(cè)照射的光線通過第一透鏡陣列和第二透鏡陣列得以一起控制垂直方向和水平方向的視場角。
遮光層11是用于遮住光線不透射的部分而設(shè)置的層。于是，構(gòu)成多個(gè)遮光部根據(jù)該成像圖案，有規(guī)則地沿垂直以及水平方向分別排列的形狀。
然后，在該遮光層上，根據(jù)需要設(shè)置粘結(jié)劑層、擴(kuò)散層、以及硬膜層等，從而能夠形成透鏡陣列片。
于是在該透鏡陣列片201中，可以由第一透鏡陣列205和第二透鏡陣列207，對透過透鏡陣列層203的光線進(jìn)行垂直方向和水平方向的兩個(gè)方向的配光特性(視場角)的控制。
所以，與采用兩層透鏡陣列層，或者在基材層的兩面形成透鏡層的情況相比，可以更低地抑制材料費(fèi)用、加工費(fèi)用。
而且，可以省略或簡化擴(kuò)散層，減少擴(kuò)散層的光吸收或增益低下的問題。其結(jié)果可以控制由擴(kuò)散層引起的白色散射現(xiàn)象，并實(shí)現(xiàn)高的S/N比。
另外，本發(fā)明的透鏡陣列片201的各層的厚度，透鏡陣列層203的間隔等沒有特別限定，根據(jù)用途可以適當(dāng)變更。
圖9是表示本發(fā)明的透鏡陣列片的其它實(shí)施例的圖。本實(shí)施例的透鏡陣列片，具有在同一面上設(shè)置著第一透鏡陣列和第二透鏡陣列的透鏡陣列層，其中上述第一透鏡陣列由多根圓筒型透鏡204并列形成的組間隙平行排列而構(gòu)成；上述第二透鏡陣列由多根圓筒型透鏡207在與所述第一透鏡陣列的長方向交叉的方向上，在長度方向?qū)R并排列在所述間隙中而構(gòu)成。本實(shí)施例的透鏡陣列片可以得到與上述的一實(shí)施例的透鏡陣列片同樣的效果。
以下通過實(shí)驗(yàn)例2敘述本發(fā)明的效果。
在本實(shí)驗(yàn)例中，如下所示決定圖8所示的透鏡陣列片201的a～g的各設(shè)計(jì)參數(shù)，并進(jìn)行驗(yàn)證其效果的實(shí)驗(yàn)。
(設(shè)計(jì)參數(shù))在透鏡陣列層203的基材層中，其材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯，對其厚度d設(shè)定為0.125mm。
在透鏡陣列層203的圓筒型透鏡4中，其材料為UV感光樹脂，透鏡的間隔a為0.252mm、突出高度b為0.08、透鏡的寬度c為0.168mm，以橢圓面為基準(zhǔn)，并加入高次項(xiàng)的非球面形狀。第二透鏡陣列的圓筒型透鏡6，透鏡的間隔e為0.04079mm、突出高度g為0.008mm、曲率半徑f為0.03mm的剖面半球面形狀。
在感光樹脂層中，采用感光后失去粘接性的正片型感光粘結(jié)劑層、即厚度20微米的Cromalin_film(商品名杜邦公司制)。
對該透鏡陣列片201的透鏡形成面，照射準(zhǔn)直到1～5°左右的平行光、進(jìn)行感光層的圖像成型，復(fù)寫厚度2微米的墨箔(碳黑的復(fù)寫箔)而作為遮光層211時(shí)，就可以得到具有對應(yīng)構(gòu)成透鏡陣列的圓筒型透鏡的開口的遮光層211。
這樣得到的透鏡陣列片201，確認(rèn)了將第一透鏡陣列205用于水平方向的光擴(kuò)散，可以分別得到對應(yīng)第二透鏡陣列207的視場角。
實(shí)施例3利用附圖對本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說明圖12是表示采用本發(fā)明的一例的透鏡陣列片形成的透射型投影屏幕的構(gòu)成的一例的說明圖。
該圖所示的投影屏幕，為在投射側(cè)配置菲涅耳透鏡片390，在觀察側(cè)以相互的透鏡部392、382相對向的方式配置透鏡陣列片380的構(gòu)成，其中上述菲涅耳透鏡片390在基板391的單面(反投射側(cè))上設(shè)有透鏡部392，上述透鏡陣列片380在分散光擴(kuò)散劑(微粒)而形成的光擴(kuò)散性基板381的單面(投影側(cè))上設(shè)有正交透鏡部382。
作為使用于基板391、381的透光性樹脂，可以使用例如丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚烯烴樹脂、氯乙烯樹脂、聚酰亞胺樹脂、或者由上述樹脂的混合物或共聚物等構(gòu)成的薄片或者薄膜。
作為透鏡部392、382的材料，是玻璃、塑料等透明材料，可以不受特別限制地使用光學(xué)用部件所使用的材料，考慮到生產(chǎn)效率等，優(yōu)選采用塑料。
作為塑料材料，比如可以舉出聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂、碳酸酯、丙烯—苯乙烯聚合體、苯乙烯系樹脂、聚氯乙烯等。
而且，為了能夠進(jìn)行精密間隙的微細(xì)的加工，最好使用紫外線硬化型樹脂或電子線硬化型樹脂等放射線硬化型樹脂作為透鏡部392、382的材料。
作為放射線硬化型樹脂，可以采用例如在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯以及/或者環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯低聚物中添加有反應(yīng)稀釋劑、光聚合引發(fā)劑、光增感劑等的組成物等。
作為聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物，沒有特別限定，例如可以使乙二醇、1，4丁二醇、新戊二醇、聚己內(nèi)酯多醇、聚酯多醇、聚碳酸酯二醇、聚四甲二醇等多醇類與六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、亞甲苯基二異氰酸酯、亞二甲苯基二異氰酸酯等聚異氰酸酯類反應(yīng)得到。
作為環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯低聚物，沒有特別限定，例如可以使雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂苯酚酚醛型環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧丙烷加成物的末端縮水甘油醚、芴環(huán)氧化物樹脂等環(huán)氧樹脂類與甲基丙烯酸反應(yīng)得到。
正交透鏡部382比如可以如下的方法進(jìn)行制造。
在以上述透光性樹脂為主要材料的光擴(kuò)散性基板381的上面，以未硬化的狀態(tài)涂敷放射線硬化型樹脂，在其表面按壓成型用的模板、按壓成型，并且照射規(guī)定的放射線使之硬化，從而形成透鏡部382。
所述成型用模板，比如可以如下地進(jìn)行制造。
即，在以往的雙凸透鏡用成型用模板的制造中，比如在表面由銅等構(gòu)成的圓筒狀的圓筒的表面上，采用刀尖形狀為圓形的切削刀具，沿著該圓筒的圓周方向形成切槽。平行地形成多個(gè)這樣的切槽后，就可以得到雙凸透鏡用的模板。進(jìn)而，在與該圓周方向的切槽的正交方向上，同樣地形成多個(gè)平行的切槽后，就可以得到用于制造本發(fā)明的透鏡陣列層313的成型用模板。
所以，可以利用已有的技術(shù)容易地制造本發(fā)明的透鏡陣列層382的制造用的成型用模板，具有良好的生產(chǎn)效率。
這樣，透鏡部382可以通過采用與以往的雙凸透鏡的制造等中使用的方法同樣的方法制造。
由于使用所述的正交透鏡部382，雖然以往將水平用和垂直用雙凸透鏡片分別成型，采用兩張透鏡陣列片，但是由于在本發(fā)明中，是具備具有透鏡層的透鏡陣列層的構(gòu)成的透鏡陣列片，其中上述透鏡層是多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡平行排列而形成的第一透鏡陣列和第二透鏡陣列，以各自的圓筒型透鏡的長方向分別大致相互正交的方式配置在同一平面上，并一體化的構(gòu)成，因此，由一張透鏡陣列片，同時(shí)擴(kuò)大水平方向和垂直方向的視場角。
在正交透鏡片中，水平視場角與垂直視場角獨(dú)立，并可以任意改變光學(xué)特性，但是在通用的使用方式中，設(shè)計(jì)使得水平視場角的透鏡的配光特性(由半值角等表示的擴(kuò)散特性)增大。
配光特性由具有單位透鏡的剖面形狀的圓弧狀的曲率或單位透鏡的切槽深度等進(jìn)行控制。
圖13表示正交透鏡部382的構(gòu)成例。
圖13A是表示正交透鏡部382的一例的平面圖。
構(gòu)成擴(kuò)大水平方向的視場角的第一透鏡陣列的單位透鏡(水平視場角擴(kuò)大透鏡)382H，做成圓筒型透鏡形狀，單位透鏡的頂部在縱方向連續(xù)。
構(gòu)成擴(kuò)大垂直方向的視場角的第二透鏡陣列的單位透鏡(垂直視場角擴(kuò)大透鏡)382V，在水平視場角擴(kuò)大透鏡82H的頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間，單位透鏡的頂部在長方向(水平方向)上不連續(xù)地形成單位透鏡。
在圖13A的例子中，第一透鏡陣列是單位透鏡382H無間隙并列設(shè)置的構(gòu)成，第二透鏡陣列是單位透鏡382V之間離開間隙而并列設(shè)置的構(gòu)成，但是本發(fā)明并不限定于此。
圖13B是表示正交透鏡部382的其它例子的平面圖。
在圖13B中，第一透鏡陣列與第二透鏡陣列都是單位透鏡離開間隙地并排設(shè)置的構(gòu)成。
單位透鏡382H、382V雙方都是通過平坦部在單位透鏡間并排設(shè)置的構(gòu)成，如該圖所示，是在規(guī)定單位透鏡82H的溝部的邊界線非直線地連續(xù)而成為凹部(單位透鏡寬變窄)的部位上，配置著單位透鏡382V的構(gòu)成。
圖13A與圖13B都構(gòu)成單位透鏡382H的頂部高度比單位透鏡382V的頂部的高度高(在作為反模的成型用模板的情況下，成為溝部深的位置)的位置關(guān)系，單位透鏡382H的頂部在圓筒型透鏡的長方向上直線狀連續(xù)。
另外，在單位透鏡之間具備平坦部，在所述平坦部上配置別的單位透鏡的圖13B的構(gòu)成，由于對各圓筒型透鏡的本來形狀的損害更少，因此，更能夠獨(dú)立保持分別對應(yīng)于第一、第二透鏡陣列的光學(xué)特性。
而且，圖13B的構(gòu)成其切削工作量小，比圖13A的構(gòu)成更容易制造。
在本發(fā)明中，除了圖13A以及圖13B所示的構(gòu)成例以外，還包含以下的變更。
第一透鏡陣列是單位透鏡382H通過平坦部離開間隔并排設(shè)置的構(gòu)成，第二透鏡陣列是單位透鏡382V無間隔地并排設(shè)置的構(gòu)成。
第一透鏡陣列與第二透鏡陣列都是單位透鏡無間隔的并排設(shè)置的構(gòu)成。
在圖13A以及圖13B所示的透鏡陣列片的反透鏡陣列側(cè)的平坦面上，在相當(dāng)于對應(yīng)于透鏡陣列的聚光特性的非聚光部的部位上形成遮光層后，成為如圖14所示的狀態(tài)。
即，由于相當(dāng)于透鏡陣列頂部的部位成為聚光部，并成為透光部(開口)，因此，根據(jù)構(gòu)成第一透鏡陣列的單位透鏡(水平視場角擴(kuò)大透鏡)382H的頂部在縱方向連續(xù)，形成條狀的開口(在該圖中記述為水平方向透射部)，根據(jù)構(gòu)成第二透鏡陣列的單位透鏡(垂直視場角擴(kuò)大透鏡)382V，在水平視場角擴(kuò)大透鏡382H的頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間，單位透鏡的頂部在長方向(水平方向)不連續(xù)地形成單位透鏡，形成基本呈點(diǎn)狀的開口(在該圖中記述為水平方向透射部。各點(diǎn)為與圓筒型透鏡的聚光部相當(dāng)?shù)臈l狀)，并成為該圖所示的遮光圖案。
作為遮光層所占的比率，在以高的對比度觀察顯示圖像時(shí)，在30～90％的范圍是合適的，并對應(yīng)透鏡陣列的聚光特性(反透鏡陣列側(cè)的平坦面的聚焦?fàn)顟B(tài))或單位透鏡的配置進(jìn)行控制。
另外，在形成遮光層時(shí)，當(dāng)具有精密間隙(高清晰)的透鏡部的透鏡片的情況下，希望采用所謂自定位方式，即、利用透鏡部自身對形成于透鏡片的反透鏡面的感光樹脂層的的聚光特性，正確地規(guī)定相當(dāng)于每個(gè)透鏡部的非聚光部的位置。
為了作為透射型投影屏幕而形成具有合適的遮光率(從經(jīng)驗(yàn)上看60％以上的范圍對于圖像的對比度較好)的遮光層，透鏡部的聚光(聚焦)位置，不在感光樹脂層的出射面?zhèn)?，而根?jù)在感光樹脂層的內(nèi)部形成的圖案的遮光率而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
在自定位方式中，具有對曝光了的感光樹脂層進(jìn)行顯像處理后，形成遮光圖案的濕式方式，和不對曝光了的感光樹脂層不進(jìn)行顯像處理，而著色并形成遮光圖案的干式方式。
在干式方式中，采用具有對應(yīng)感光/非感光而產(chǎn)生或不產(chǎn)生粘接性的特性的感光性粘結(jié)劑，對應(yīng)有無粘接性而進(jìn)行著色。
(第三實(shí)驗(yàn)例)圖15是利用基于各種設(shè)計(jì)試作的試樣，對采用了本發(fā)明的透鏡陣列片的屏幕(實(shí)驗(yàn)例3-1～3-3)與采用了在以往技術(shù)的一個(gè)方向(水平方向)上并排設(shè)置圓筒型透鏡組而構(gòu)成的雙凸透鏡的屏幕(比較例1～2)的光學(xué)特性進(jìn)行比較的表。
比較例1的屏幕構(gòu)成，從投影儀側(cè)為菲涅耳透鏡片(在基材上沒有由光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層，光霧(haze)＝0％)、雙凸透鏡片(只在水平方向并排設(shè)置圓筒型透鏡組而構(gòu)成＝以下稱H透鏡，在基材上有光擴(kuò)散層，光霧＝80％)。
比較例2的屏幕構(gòu)成，從投影儀側(cè)為菲涅耳透鏡片(在基材上具有由光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層，光霧＝60％)、雙凸透鏡片(在基材上有擴(kuò)散層，光霧＝80％的H透鏡)。
實(shí)驗(yàn)例3-1的屏幕的構(gòu)成，從投影儀側(cè)為菲涅耳透鏡片(在基材上沒有由光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層，光霧＝0％)、雙凸透鏡片(在水平/垂直方向并排設(shè)置圓筒型透鏡組并一體化而構(gòu)成＝正交透鏡，在基材上有光擴(kuò)散層，光霧＝80％)。
在正交透鏡之中，將在垂直方向上并排設(shè)置的圓筒型透鏡組的構(gòu)造相對于H透鏡稱為V透鏡。雖然在圖15、圖16中，‘雙凸透鏡(V)’和雙凸透鏡(H)’為不同的項(xiàng)目，但是為以‘十字雙凸透鏡1以及2’表述的一體化構(gòu)造。這里，將十字雙凸透鏡1設(shè)計(jì)成αV的值為10度的角度。將十字雙凸透鏡2設(shè)計(jì)成αV的值為20度的角度。
實(shí)驗(yàn)例3-2的屏幕的構(gòu)成為從投影儀側(cè)是菲涅耳透鏡片(在基材上具有由光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層，光霧＝60％)、雙凸透鏡片(為與實(shí)驗(yàn)例3-1具有同等光學(xué)特性的正交透鏡，在基材上有光擴(kuò)散層，光霧＝80％)。
實(shí)驗(yàn)例3-3的屏幕的構(gòu)成為從投影儀側(cè)是菲涅耳透鏡片(在基材上具有由光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層，其光霧＝60％)、雙凸透鏡片(為與實(shí)驗(yàn)例3-1、3-2具有不同光學(xué)特性的正交透鏡，在基材上有光擴(kuò)散層，光霧＝80％)。
從該圖可以看出實(shí)驗(yàn)例的樣品，其垂直方向的配光特性(表示視場角變寬)得到提高。
在實(shí)驗(yàn)例3-1～3-3中，V透鏡的垂直方向的半值角度(αV；從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，成為1/2的測定角度)都在10°以上(在比較例中是8°和10°)。
V透鏡的垂直方向的視場角δV(從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，成為1/20的測定角度)都在35°以上。
根據(jù)該圖，可以理解，不僅αV、δV，垂直方向的視場角βV、γV(從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，分別成為1/3、1/10的測定角度)，在實(shí)施例中，特別與具有較多的光擴(kuò)散層的比較例(下段)相比，垂直方向的配光特性，也通過V透鏡功能而得到了提高。
圖16是對所述實(shí)驗(yàn)例3-1～3-3和比較例1～2的對比度的光學(xué)特性進(jìn)行比較的表格。
200Lux、OLux環(huán)境下的對比度，特別在與明亮的室內(nèi)觀察條件相當(dāng)?shù)那罢叩那闆r下，實(shí)施例(300～330)與比較例(220、250)的差異是明顯的。
在比較例中，為了由光擴(kuò)散層擴(kuò)大垂直視場角，必須更多使用光擴(kuò)散層。所以，擴(kuò)大視場角后對比度大大降低，從而導(dǎo)致畫面質(zhì)量的再現(xiàn)性變差的現(xiàn)象。
如以上說明的那樣，在本發(fā)明的第1方式中，對于透過透鏡陣列層的光線，可以控制垂直方向與水平方向的兩方的配光特性(視場角)。所以，與采用兩層透鏡陣列層，或在基材層的兩面形成透鏡層的情況比較，可以壓低材料成本、加工成本。而且，可以省略或簡化擴(kuò)散層，減少擴(kuò)散層的光的吸收或增益低下。其結(jié)果，可以抑制由擴(kuò)散層引起的白色散射現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高的S/N比。
在本發(fā)明的第2方式中，通過設(shè)置遮光層，可以進(jìn)一步提高S/N比，提供對比度良好的圖像。
在本發(fā)明的第3方式中，由于圓筒型透鏡的剖面形狀為非球面形狀，因此可以縮小成像時(shí)的像差，可以使入射的光線清晰化。
在本發(fā)明的第4方式中，由于透鏡陣列層的透鏡層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成，因此可以進(jìn)行精密間隙加工。
在本發(fā)明的第5方式中，可以將第1～第4方式中的任意一種方式中所述的透鏡陣列片與菲涅耳透鏡組合，提供具備上述效果的透射型屏幕。
在本發(fā)明的第6方式中，由于菲涅耳透鏡的透鏡層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成，因此可以進(jìn)行精密間隙加工。
而且，本發(fā)明的透鏡陣列片，通過適當(dāng)改變第一以及第二透鏡的各透鏡形狀，而可以彼此并無關(guān)地、完全獨(dú)立地控制透過透鏡陣列層的光線的垂直方向和水平方向兩方的配光特性(視場角)。這表示可以主動控制屏幕的光學(xué)特性，在縮短開發(fā)時(shí)間、減少費(fèi)用上具有很大效果。
而且，由于可以在一張透鏡陣列片上自由地設(shè)定在垂直方向和水平方向獨(dú)立的視場角，因此具有以下等效果1)顯著降低加工費(fèi)用，2)由于可以將擴(kuò)散材料的量(效果)結(jié)合于已有的手頭的材料進(jìn)行設(shè)定，因此不需要材料的開發(fā)/調(diào)和，3)由于可以最低限度地控制光線的吸收(光量損耗)，因此可以容易地得到明亮的屏幕。
而且，由于與以往的屏幕相比可以減少擴(kuò)散材料，因此可以抑制外界光的反射散射，提高透明度，所以遮光層的光吸收作用增加，可以使S/N比得到前所未有的提高。
如以上說明的那樣，在本發(fā)明中，可以針對透過透鏡陣列層的光線，控制垂直方向和水平方向的兩方的配光特性(視場角)。所以，與采用兩層透鏡陣列層，或在基材層的兩面形成透鏡層的情況相比，可以抑制材料成本、加工成本。
特別是在采用了在觀察者側(cè)形成有遮光層的水平雙凸透鏡的構(gòu)成的屏幕中欲擴(kuò)大垂直方向的視場角時(shí)，在圖像光入射到水平雙凸透鏡之前，使圖像光還通過別的透鏡部件(垂直使凸透鏡)，則由于水平凸透鏡的遮光層會阻斷(吸收)由別的透鏡元件擴(kuò)大了視場角的圖像光，導(dǎo)致圖像光的損失，使顯示圖像光的亮度降低，因此希望由一個(gè)透鏡部件進(jìn)行視場角的擴(kuò)大，本發(fā)明對此是有利的。
而且，可以省略或簡化擴(kuò)散層，減少在擴(kuò)散層對光的吸收或增益的降低。其結(jié)果，可以抑制由擴(kuò)散層引起的白色散射現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高的S/N比。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，在圖13A以及圖13B中，單位透鏡382H、382V的各自的圓筒形透鏡形狀未被損壞，由此可以理解，分別設(shè)計(jì)對應(yīng)第一、第二透鏡陣列的光學(xué)特性而形成后，即使將兩者一體化，也可以獨(dú)立保持各自固有的光學(xué)特性，并且容易控制水平/垂直的視場角特性(配光特性)。
在本發(fā)明中，根據(jù)透鏡自身的聚光特性，當(dāng)由將聚光部/非聚光部做成開口部/遮光部的‘自定位法’形成遮光圖案(黑底＝BM)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高遮光率，有利于提高對比度。
權(quán)利要求
1.一種透鏡陣列片，其特征在于具備透鏡陣列層，該透鏡陣列層具有將多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡無間隙地平行排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列、以該圓筒型透鏡的長方向相互正交的方式配置在同一平面上、并一體化的透鏡層。
2.如權(quán)利要求1所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列的高度與第二透鏡陣列的高度相等。
3.如權(quán)利要求1所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列的高度與第二透鏡陣列的高度不同。
4.如權(quán)利要求1所述的透鏡陣列片，其特征在于在透鏡陣列層的成像面?zhèn)龋邆鋵Σ煌高^光線的部分進(jìn)行遮光的遮光層。
5.如權(quán)利要求1所述的透鏡陣列片，其特征在于所述圓筒型透鏡的剖面為非球面形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的透鏡陣列片，其特征在于透鏡陣列層由基材層和在其單面上設(shè)置的透鏡層構(gòu)成，該透鏡層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成。
7.一種透射型屏幕，其特征在于具有權(quán)利要求1所述的透鏡陣列片和菲涅耳透鏡。
8.如權(quán)利要求5所述的透射型屏幕，其特征在于所述菲涅耳透鏡由基材層和在其單面上設(shè)置的透鏡層構(gòu)成，該透鏡層由放射線硬化型樹脂構(gòu)成。
9.一種背投型顯示裝置，其特征在于具備權(quán)利要求7或8所述的透射型屏幕。
10.一種透鏡陣列片，其特征在于具備透鏡陣列層，該透鏡陣列層具有將半圓柱狀的圓筒型透鏡平行排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列、以該圓筒型透鏡的長方向相互正交的方式配置在同一平面上、并一體化的透鏡層；第一透鏡陣列或第二透鏡陣列中的一方，其多根圓筒型透鏡有間隙地平行排列。
11.如權(quán)利要求10所述的透鏡陣列片，其特征在于使所述第一透鏡陣列片的溝部與所述第二透鏡陣列片的溝部一致地進(jìn)行配置。
12.如權(quán)利要求10所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列或者第二透鏡陣列中的至少一方具有多根圓筒型透鏡無間隔地并排的組，而該組之間有間隙地平行排列。
13.如權(quán)利要求10～12中的任一項(xiàng)所述的透鏡陣列片，其特征在于多根圓筒型透鏡未有間隙地平行排列的第一或第二透鏡陣列，其多根圓筒型透鏡無間隙地平行排列。
14.一種透射型屏幕，其特征在于具有權(quán)利要求10～12中的任一項(xiàng)所述的透鏡陣列片。
15.如權(quán)利要求14所述的透射型屏幕，其特征在于具有所述透鏡陣列片和菲涅耳透鏡。
16.一種背投型顯示裝置，其特征在于具備權(quán)利要求14或15所述的透射型屏幕。
17.一種透鏡陣列片，具備透鏡陣列層，該透鏡陣列層具有將多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡平行排列而形成的第一透鏡陣列與第二透鏡陣列、以各自的圓筒型透鏡的長方向大致相互正交的方式配置在同一平面上、并一體化的透鏡層，其特征在于第一透鏡陣列的單位透鏡的頂部在長方向上連續(xù)，通過在第一透鏡陣列的相鄰的單位透鏡的頂點(diǎn)與頂點(diǎn)之間，單位透鏡的頂部在長方向上不連續(xù)地形成單位透鏡，從而配置第二透鏡陣列。
18.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列與第二透鏡陣列中的至少一方，為通過平坦部并排設(shè)置在單位透鏡間的構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列與第二透鏡陣列的雙方，均為通過平坦部并排設(shè)置在單位透鏡間的構(gòu)成，在相對于構(gòu)成第一透鏡陣列的單位透鏡的溝部的邊界線非直線地連續(xù)而成為凹部的部位上，配置著第二透鏡陣列的單位透鏡。
20.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于具有如下的關(guān)系，即、單位透鏡的高度，其第一透鏡陣列的頂部比第二透鏡陣列的頂部的位置要高。
21.如權(quán)利要求17～21中的任一項(xiàng)所述的透鏡陣列片，其特征在于在第一透鏡陣列與第二透鏡陣列中，各個(gè)單位透鏡的配光特性(擴(kuò)散特性)不同。
22.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列與第二透鏡陣列，分別為在水平方向上并排設(shè)置圓筒型透鏡組而形成的水平雙凸透鏡，和在垂直方向上并排設(shè)置圓筒型透鏡組而形成的垂直雙凸透鏡，第一透鏡陣列的配光特性大于第二透鏡陣列的配光特性，并且第二透鏡陣列的垂直方向的半值角(aV從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，成為1/2的測定角度)為10°以上，第二透鏡陣列的垂直方向的視場角δV(從正面垂直于透鏡陣列片測定的射出光的亮度，在以偏離垂直方向的角度進(jìn)行測定時(shí)，成為1/20的測定角度)為35°以上。
23.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于與透鏡陣列片的透鏡層相反的一側(cè)是平坦面，在相當(dāng)于透鏡層的非聚光部的所述平坦面上形成遮光層。
24.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于在所述平坦面上遮光層所占的比率為30～90％。
25.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于為具有如下的部分的遮光層對應(yīng)于第一透鏡陣列而呈條狀連續(xù)的開口部，和對應(yīng)于第二透鏡陣列而呈大致點(diǎn)狀非連續(xù)的開口部。
26.如權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片，其特征在于在由放射線透射性基材構(gòu)成的平坦的基材的單面上，形成由放射線硬化性樹脂的硬化物構(gòu)成的透鏡層。
27.一種透射型投影屏幕，其特征在于將菲涅耳透鏡片與權(quán)利要求17所述的透鏡陣列片配置在觀察者一側(cè)并組合而成，其中上述菲涅耳透鏡片具有把從投影儀投射來的光作為基本平行的光而出射的作用。
28.如權(quán)利要求17所述的透射型投影屏幕，其特征在于在菲涅耳透鏡片和透鏡陣列片的至少任一部位上形成將光擴(kuò)散性微粒分散而成的光擴(kuò)散層。
29.如權(quán)利要求27所述的透射型投影屏幕，其特征在于黑底的遮光率為70％，優(yōu)選在70％～90％的范圍內(nèi)。
30.如權(quán)利要求1、10、或17所述的透鏡陣列片，其特征在于第一透鏡陣列組與第二透鏡陣列組的各自的聚光面(焦點(diǎn))為透鏡部側(cè)的相反側(cè)的平坦的射出面附近，并位于所述射出面的外側(cè)。
31.一種背投型顯示裝置，其特征在于具備權(quán)利要求27～30中的任一項(xiàng)所述的透射型屏幕。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以控制畫面的水平方向及垂直方向的視場角的透鏡陣列片和采用這種透鏡陣列片的透射性屏幕以及背投型顯示裝置，且不會出現(xiàn)由于過度采用光擴(kuò)散劑(微粒)而引起的、由光的吸收而導(dǎo)致的增益低下(亮度)、或由白色散射的增加而導(dǎo)致的S/N比值降低的問題。形成透鏡陣列層(13b)和遮光層(16)而構(gòu)成透鏡陣列片，進(jìn)而與菲涅耳透鏡組合而構(gòu)成透射型屏幕。其中上述透鏡陣列層為將多個(gè)半圓柱狀的圓筒型透鏡(17、19)平行排列而形成的第一透鏡陣列(18)與第二透鏡陣列(20)、以該圓筒型透鏡(17、19)的長方向相互正交的方式配置在同一平面上(基材層13a的單面上)、并一體化而形成的；上述遮光層在其成像面?zhèn)葘饩€不透過的部分進(jìn)行遮光。
文檔編號G03B21/62GK1599882SQ0282412
公開日2005年3月23日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日
發(fā)明者吉田勉, 海老名一義, 阿部崇, 高橋進(jìn) 申請人:凸版印刷株式會社