專利名稱：菲涅耳透鏡片、透過型屏幕和背面投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種即使在濕度變化環(huán)境下投影圖象也難以產(chǎn)生失真的菲涅耳透鏡片、透過型屏幕和背面投射型顯示裝置。
背景技術(shù)：
在作為背面投射型顯示裝置的投影電視中，設(shè)置對從光源發(fā)出的圖象光進(jìn)行放大投影的透過型屏幕。這種透過型屏幕一般由使來自光源的被放大投射后的圖象光沿與觀察者平行或大致平行方向折射的菲涅耳透鏡元件、使上述平行光或大致平行光散射并提供給更廣范圍內(nèi)的觀察者的雙凸透鏡狀的透鏡元件構(gòu)成。作為這種背面投射型顯示裝置的光源，一直以來，一般使用從各別管投射三基色的3管方式的CRT光源，最近也可以采用使用LCD或DLP單管方式的光源。
在具有使用單管方式光源8的老式反光鏡53的背面投射型顯示裝置52內(nèi)，如圖16所示，使針對透過型屏幕10的中心垂直或大致垂直的圖象光5入射到反光鏡53的方式是通用方式。因此如圖17所示，無論透過型屏幕10的位置接近光源8還是遠(yuǎn)離光源8，都對投影圖象沒有影響。
從而，通過使圖象光相對于透過型屏幕中心傾斜地入射，提供一種比現(xiàn)有顯示裝置大幅度變薄的背面投射型顯示裝置。對于這種背面投射型顯示裝置，提出使用一種形成有全反射類型菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡片(特開昭61-208041號公報(bào))。
可是，在使圖象光相對于具有菲涅耳透鏡片的透過型屏幕的中心傾斜地入射的薄型背面投射型顯示裝置內(nèi)，當(dāng)例如由于吸濕在菲涅耳透鏡片上引起延伸，從而在菲涅耳透鏡片上產(chǎn)生翹曲，而使透過型屏幕產(chǎn)生膨脹或拱起時(shí)，菲涅耳透鏡的位置將會接近光源方向或遠(yuǎn)離光源方向(也就是片的厚度方向)。
從而，特別是在菲涅耳透鏡片的中央附近，所顯示出的圖象高度方向的位置發(fā)生變化。一方面，由于菲涅耳透鏡片的周邊部分被框架保持著，所以在其周邊部分，菲涅耳透鏡的位置不怎么變化，所顯示出的圖象高度方向的位置幾乎不發(fā)生變化。從而例如在吸濕而引起菲涅耳透鏡片發(fā)生延伸時(shí)，菲涅耳透鏡片產(chǎn)生翹曲，其中心部分的菲涅耳透鏡的位置向片厚度方向變化，但是由于周邊部分的菲涅耳透鏡的位置不太變化，所以在透過型屏幕上所顯示出的圖象發(fā)生失真。例如當(dāng)在透過型屏幕上顯示水平直線時(shí)，發(fā)現(xiàn)在水平方向上，該直線發(fā)生彎曲。
特別是最近，針對背面投射型顯示裝置，由于要求其進(jìn)一步薄型化，所以配置有全反射類型的菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡片中心的圖象光的入射角有變大的傾向。從而，必須預(yù)先考慮在透過型屏幕上所顯示出的圖象失真更加顯著的問題。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有對該問題進(jìn)行全面地考慮。
此外，通過將成形樹脂涂布在菲涅耳透鏡片成形用的平板狀金屬模具上，樹脂硬化后，從該金屬模具上使所述菲涅耳透鏡片脫模，制造上述形成有菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡片。但是在制造全反射菲涅耳透鏡片時(shí)，由于帶角度的菲涅耳透鏡元件和金屬模具嚙合，在菲涅耳透鏡片厚度非常厚時(shí)，片的柔軟性下降，存在很難脫模的問題。
因而如上所述，存在提供一種在濕度發(fā)生變化時(shí)投影圖象難以失真的菲涅耳透鏡片的要求，存在提供一種在制造菲涅耳透鏡片時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬模具脫模操作高效化的菲涅耳透鏡片的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述問題，本發(fā)明的第一目的是提供一種即使在發(fā)生濕度變化時(shí)投影圖象也難以失真的菲涅耳透鏡片、透過型屏幕和背面投射型顯示裝置。此外本發(fā)明的第二目的是提供一種在具有上述特性之外在制造菲涅耳透鏡片時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬模具脫模作業(yè)高效化的菲涅耳透鏡片、透過型屏幕和背面投射型顯示裝置。
本發(fā)明人對上述問題進(jìn)行仔細(xì)研究，就菲涅耳透鏡片的翹曲程度而言，找到了在實(shí)用上沒有問題的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的菲涅耳透鏡片的厚度和物理參數(shù)(由吸濕引起的延伸率)之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明是一種菲涅耳透鏡片，其具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，其特征在于各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系。
本發(fā)明是一種菲涅耳透鏡片，其具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡具有配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，其特征在于各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸濕時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明，由于構(gòu)成滿足上述關(guān)系式的菲涅耳透鏡片，在濕度發(fā)生變化時(shí)，投影圖象也難以失真。而且在滿足上述關(guān)系式的前提下，由于能夠設(shè)計(jì)和菲涅耳透鏡片的材質(zhì)對應(yīng)的厚度，能夠根據(jù)菲涅耳透鏡片的厚度選擇材質(zhì)，所以能大度降低設(shè)計(jì)成本和制造成本。
在本發(fā)明中，上述菲涅耳透鏡片是一種由形成有單位全反射菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡形成片、以及貼附在該菲涅耳透鏡形成片的出光側(cè)的輔助片組成的菲涅耳透鏡片。
根據(jù)本發(fā)明，由于由菲涅耳透鏡形成片和輔助片組成滿足上述關(guān)系式的菲涅耳透鏡片，所以能夠使菲涅耳透鏡形成片的厚度更薄，從而，從形成有菲涅耳透鏡的復(fù)制形狀的金屬模具上，薄而柔軟的菲涅耳透鏡形成片能夠很容易脫模，所以能實(shí)現(xiàn)高效化的菲涅耳透鏡片制造。而且，由于菲涅耳透鏡片作為一個整體滿足上述關(guān)系式，即使在發(fā)生濕度變化時(shí)投影圖象也難以失真，能夠提供一種可以實(shí)現(xiàn)從金屬模具脫模作業(yè)高效化的菲涅耳透鏡片。
在本發(fā)明中，上述輔助片由其上形成有柱面鏡的柱面鏡片構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，能夠高效制造菲涅耳透鏡形成片和雙凸透鏡柱面鏡(レンチキュラ一レンズ)片一體化的菲涅耳透鏡片。
在本發(fā)明中，上述菲涅耳透鏡形成片以及所述輔助片由相同材質(zhì)制成。
根據(jù)本發(fā)明，由于菲涅耳透鏡形成片以及所述輔助片由相同材質(zhì)制成，提供一種即使?jié)穸茸兓队皥D象也難以產(chǎn)生失真并將平面性惡化遏制到最小限度的菲涅耳透鏡片。
在本發(fā)明中，菲涅耳透鏡片含有使光擴(kuò)散的擴(kuò)散劑。
在本發(fā)明中，菲涅耳透鏡片為了吸收光而著色。
在本發(fā)明中，菲涅耳透鏡片還具有吸光部分。
根據(jù)本發(fā)明，由于在具有全反射菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡片上能夠擴(kuò)散和吸收容易產(chǎn)生的漫射(雜散)光，能夠遏制由漫射光引起的二重圖象問題，從而在能夠遏制由濕度變化而引起的投影圖象失真的同時(shí)，可以遏制二重圖象的發(fā)生。
在本發(fā)明中，在菲涅耳透鏡片的入光側(cè)和出光側(cè)中的一側(cè)或兩側(cè)上，形成使反射率低下的涂附層。
根據(jù)本發(fā)明，可以遏制由反射光引起的圖象對比度低下的問題。
本發(fā)明是一種透過型屏幕，其特征在于包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系，將柱面鏡設(shè)置在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)。
本發(fā)明是一種透過型屏幕，其特征在于包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡具有配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度為L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸濕時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系，將柱面鏡設(shè)置在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)。
本發(fā)明提供一種使菲涅耳透鏡元件與柱面鏡元件一體化的透過型屏幕。
在本發(fā)明中，在透過型屏幕的入光側(cè)和出光側(cè)中的一側(cè)或兩側(cè)上，形成使反射率低下的涂附層。
根據(jù)本發(fā)明，可以遏制由反射光引起的圖象對比度低下的問題。
本發(fā)明是一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系。
本發(fā)明是一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度為L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸收濕氣時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系。
本發(fā)明是一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含透過型屏幕，所述透過型屏幕包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系；在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)設(shè)置柱面鏡。
本發(fā)明是一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含透過型屏幕，所述透過型屏幕包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度為L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸收濕氣時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系；在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)設(shè)置柱面鏡。


圖1是一個顯示由具有全反射菲涅耳透鏡的單一結(jié)構(gòu)組成的菲涅耳透鏡片的一個示例的斷面圖；圖2是一個顯示由基材以及形成在該基材上的菲涅耳透鏡元件部分組成的復(fù)合形態(tài)的菲涅耳透鏡片的一個示例的斷面圖；圖3是一個說明將水平直線顯映在屏幕上時(shí)所產(chǎn)生的曲線的示意圖；圖4是一個對菲涅耳透鏡片的彎曲進(jìn)行說明的示意圖；圖5是一個顯示符合本發(fā)明的使用單管方式光源的薄型背面投射型顯示裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6是一個說明在該薄型背面投射型顯示裝置中由菲涅耳透鏡的位置變化所引起的圖象位置變化的示意圖；圖7是一個說明菲涅耳透鏡片中漫射光的光跡的追蹤圖；圖8是一個顯示含有使光擴(kuò)散的擴(kuò)散劑的菲涅耳透鏡片的一個示例的斷面結(jié)構(gòu)圖；圖9是一個顯示具有光吸收層的菲涅耳透鏡片的一個示例的斷面圖；圖10是一個顯示在菲涅耳透鏡片的出光面上形成圓弧形垂直的柱面鏡的示例的視圖；圖11是一個顯示在出光面上形成梯形的垂直柱面鏡(雙凸面鏡)的示例的視圖；圖12是一個顯示全反射菲涅耳透鏡形態(tài)的一個示例的斷面圖；圖13A是一個顯示本發(fā)明的菲涅耳透鏡片的其它示例的斷面圖；圖13B是一個顯示本發(fā)明的菲涅耳透鏡片的其它示例的斷面圖；圖14是一個將所形成的菲涅耳透鏡片從金屬模具上剝離操作的說明；圖15是一個顯示本發(fā)明透過型屏幕的一個示例的結(jié)構(gòu)圖；圖16是顯示現(xiàn)有背面投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖17是一個說明在現(xiàn)有背面投射型顯示裝置中由菲涅耳透鏡位置變化所引起的圖象位置變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文對本發(fā)明的菲涅耳透鏡片、透過型屏幕和背面投射型顯示裝置進(jìn)行具體說明。
(菲涅耳透鏡片)如圖1所示，本發(fā)明的菲涅耳透鏡片1具有入光側(cè)1a和出光側(cè)1b，以及配置在入光側(cè)1a的多個全反射菲涅耳透鏡2。每個全反射菲涅耳透鏡2包括入射面3和對來自入射面3的入射圖象光5的一部分或全部進(jìn)行全反射使其偏向所希望方向的全反射面4。更具體地說，如圖1所示，菲涅耳透鏡片1由具備全反射菲涅耳透鏡2的單一結(jié)構(gòu)組成，如圖2所示，也可以是一種由基材11和形成在該基材上的菲涅耳透鏡元件部分(菲涅耳透鏡)12組成的復(fù)合形態(tài)的菲涅耳透鏡片1’。
因此，本發(fā)明的特征是，在這種菲涅耳透鏡片1、1’中，菲涅耳透鏡片1或基材1 1的水平方向長度L(L1，L2)(毫米)、菲涅耳透鏡片1或基材11的厚度T(T1，T2)(毫米)以及在吸收濕氣時(shí)菲涅耳透鏡片1或基材11的延伸率的最大值A(chǔ)(A1，A2)(％)滿足A≤0.6T/L的關(guān)系。此外，在本申請中根據(jù)需要表示如圖1所示的菲涅耳透鏡片1的各特性值L1、T1和A1，如圖2所示的基材11的各特性值L2、T2和A2。
由于本發(fā)明的菲涅耳透鏡片滿足A≤0.6T/L的關(guān)系式，所以即使在濕度變化時(shí)，在菲涅耳透鏡片上也不會出現(xiàn)使透過菲涅耳透鏡片的圖象光7產(chǎn)生失真程度的變形。因此，當(dāng)針對菲涅耳透鏡片的中心的圖象光5的入射角很大時(shí)，由于不會在透過菲涅耳透鏡片的圖象光7上產(chǎn)生顯著的失真，近些年來，可以使背面投射型顯示裝置薄型化和高質(zhì)量化。另一方面，當(dāng)發(fā)生A＞0.6T/L時(shí)，當(dāng)濕度變化時(shí)，在菲涅耳透鏡片上出現(xiàn)使透過菲涅耳透鏡片的圖象光7產(chǎn)生失真程度的變形。因此，在透過菲涅耳透鏡片的圖象光7上產(chǎn)生顯著的失真。
下文詳細(xì)介紹A≤0.6T/L的理由。
由于背面投射型顯示裝置的屏幕尺寸一般是對角線長度50英寸(高寬比43，縱762毫米×橫1061毫米)或更大，所以即使這種大尺寸的屏幕上顯映出圖象失真，根據(jù)這種失真的程度，有時(shí)觀察者也不能確認(rèn)存在這種失真。本發(fā)明人對圖象失真的各種圖象進(jìn)行了詳細(xì)地研究。發(fā)現(xiàn)能夠容許的圖象失真范圍是單位長度的千分之三。例如，如圖3所示，對于在屏幕上顯示出的水平直線9，屏幕的水平方向長度L(毫米)與屏幕上所顯示出的直線9具有相同長度時(shí)，如果直線9在上下方向的翹曲P在千分之三L范圍內(nèi)(＝3L/1000)，觀察者難以確認(rèn)這種程度的翹曲P。
一方面，在入射圖象光5相對菲涅耳透鏡片的中心傾斜地入射的最新背面投射型顯示裝置中，入射到菲涅耳透鏡片的中心部的圖象光5的入射角是60°～65°。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在這種薄型背面投射型顯示裝置中，當(dāng)使直線9在上下方向的翹曲P在千分之三L內(nèi)，以便遏制圖象失真時(shí)，容許該菲涅耳透鏡片在片厚度方向的移動距離Q在兩千分之三L內(nèi)(參考圖6)。
其次，本發(fā)明人由背面投射型顯示裝置所在環(huán)境濕度的變化考慮菲涅耳透鏡片在片厚度方向的移動現(xiàn)象，更詳細(xì)地研究由塑料制造的菲涅耳透鏡片吸收濕氣所引起的延伸率，具體地說、對菲涅耳透鏡片的表面和里面延伸率的差別進(jìn)行仔細(xì)地研究。
一般來說，由于菲涅耳透鏡片在透過型屏幕中被設(shè)置在靠光源側(cè)，菲涅耳透鏡所形成的入光面?zhèn)仍诒趁嫱渡湫惋@示裝置內(nèi)處于暴露于戶外空氣的環(huán)境下。但是，對于觀察者一側(cè)的出光面6，由于將柱面鏡片和前面片等設(shè)置在菲涅耳透鏡片的觀察者側(cè)，該出光側(cè)6不會直接暴露于戶外空氣下。因此，當(dāng)戶外空氣的濕度變化時(shí)，根據(jù)菲涅耳透鏡片的入光側(cè)和出光側(cè)的吸濕量的差別，其延伸率產(chǎn)生差別。上述吸濕量的差別，與沒有直接暴露于戶外空氣的出光面?zhèn)鹊难由炻氏啾?，直接暴露于戶外空氣的入光面?zhèn)鹊难由炻蚀螅捎谥饕牍饷鎮(zhèn)缺┞队跐駳庀?，由入光面?zhèn)任盏乃衷谄袛U(kuò)散，所以入光面?zhèn)群统龉饷鎮(zhèn)鹊奈鼭窳坎顒e不能原封不動地轉(zhuǎn)換成入光面?zhèn)群统龉饷鎮(zhèn)鹊难由炻实牟顒e。本發(fā)明人針對這點(diǎn)進(jìn)行了仔細(xì)地研究，當(dāng)所使用的菲涅耳透鏡片厚度為數(shù)毫米程度(例如1～10毫米)時(shí)，在用塑料制造片時(shí)，根據(jù)吸濕量的差別，發(fā)現(xiàn)入光面?zhèn)群统龉饷鎮(zhèn)鹊难由炻实牟顒e是在最大吸濕量(也就是濕度為100％時(shí)的吸濕量)時(shí)的延伸率的10％左右。
在菲涅耳透鏡片上產(chǎn)生這樣的延伸率差別時(shí)，本發(fā)明人對菲涅耳透鏡片的各種彎曲變形進(jìn)行詳細(xì)地研究(參考圖4)。如果變形后的菲涅耳透鏡片的形狀為圓形，菲涅耳透鏡片1、1’的水平方向長度L(L1，L2)(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T(T1、T2)(毫米)、菲涅耳透鏡片的入光面?zhèn)群统龉饷鎮(zhèn)妊由炻实牟顒eβ(％)、菲涅耳透鏡片1、1在其厚度方向上移動變位數(shù)量W(毫米)之間滿足下述關(guān)系W＝L2β/8T。這是表示圓半徑之差和圓周長度的關(guān)系的幾何學(xué)關(guān)系式，是菲涅耳透鏡片在完全自由狀態(tài)下能夠自由變形時(shí)的情況。
對此，在構(gòu)成透過型屏幕的實(shí)際菲涅耳透鏡片1、1’中，由于利用框架保持菲涅耳透鏡片的四邊，所以利用菲涅耳透鏡片自身所具有的剛性，降低菲涅耳透鏡片的變形。本發(fā)明人對這種變形減少程度進(jìn)行了詳細(xì)地研究，在厚度為數(shù)毫米程度的塑料制造的菲涅耳透鏡片中，發(fā)現(xiàn)這種變形量W減少到五分之一左右。
如上所述，在本發(fā)明中，假設(shè)A代表吸濕時(shí)的菲涅耳透鏡片1(參考圖1)或基材11(參考圖2)的延伸率的最大值(％)，在菲涅耳透鏡片的入光面?zhèn)群统龉饷鎮(zhèn)葘?shí)際產(chǎn)生的延伸率β1和β2之差β是十分之A。由這種延伸率之差所產(chǎn)生的變形量W(毫米)在菲涅耳透鏡片或基材的水平方向長度為L(毫米)，菲涅耳透鏡片或基材的厚度為T(毫米)時(shí)滿足下述關(guān)系式W＝(L2/8T)×(A/10)×(1/5)＝L2A/400T。通過上述研究明白，由于能夠容許的變形量W在3L/2000以內(nèi)，L2A/400T≤3L/2000，也就是A≤0.6T/L。
而且菲涅耳透鏡片1水平方向長度L1由菲涅耳透鏡片的寬度確定，基材11的水平方向長度L2由構(gòu)成菲涅耳透鏡片的基材的寬度確定。菲涅耳透鏡片1的厚度T1如圖1所示由菲涅耳透鏡元件之外的厚度確定?；?1的厚度T2如圖2所示由基材本身厚度確定。在上述關(guān)系式中，由菲涅耳透鏡元件之外的厚度或基材本身厚度所確定的厚度T的理由是，由于菲涅耳透鏡元件部與菲涅耳透鏡元件之外部分相比，比值為1/10或更小，幾乎不會影響菲涅耳透鏡片的延伸等。如果不吸濕狀態(tài)下的水平方向長度為L1(a)，吸濕狀態(tài)下的水平方向長度為L1(b)，那么吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片1的延伸率A2定位為A1＝(L1(b)-L1(a))/L1(a)；如果不吸濕狀態(tài)下的水平方向長度為L2(a)，吸濕狀態(tài)下的水平方向長度為L2(b)，那么吸濕時(shí)基材11的延伸率A2定位為A2＝(L2(b)-L2(a))/L2(a)。而且，那些最大值為最大吸濕時(shí)得到的值。
(第一實(shí)施形態(tài))圖1是一個由具備全反射菲涅耳透鏡2的單一結(jié)構(gòu)組成的菲涅耳透鏡片1的一個示例的斷面圖。該菲涅耳透鏡片1是一種將具有入射面3和全反射面4的單位全反射菲涅耳透鏡2配置在入光側(cè)的一體型的菲涅耳透鏡片，此外其滿足上述關(guān)系式，全反射面4對來自入射面3的入射圖象光5的一部分光或全部進(jìn)行全反射并使之向所希望的方向偏轉(zhuǎn)。
作為形成菲涅耳透鏡片的透明樹脂，最好使用在吸濕時(shí)延伸率小的苯乙烯、丙烯酸類-苯乙烯共聚物樹脂、聚碳酸酯樹脂。使用具有與菲涅耳透鏡形狀相逆形狀的金屬模具對上述樹脂進(jìn)行壓制成形、注射模塑成型或鑄塑成形等，從而制造菲涅耳透鏡片。上述透明樹脂能夠使用無混合的均勻的樹脂，最好使用適合于用于去掉漫射光的各種手段。
在此，對漫射光進(jìn)行說明。如圖7所示，漫射光20是來自單位全反射菲涅耳透鏡22的入射面23的入射圖象光5中沒有入射到全反射面24的光。由于當(dāng)圖象光5針對菲涅耳透鏡片21的入射角θ小時(shí)，產(chǎn)生所述漫射光20，在菲涅耳透鏡片21的下端附近容易產(chǎn)生漫射光。由該菲涅耳透鏡片產(chǎn)生的漫射光20被出光面6反射，再次入射到全反射菲涅耳透鏡22，反復(fù)折射后，再度射出。此時(shí)出光25與全反射面24反射而射出的正規(guī)圖象光7，其出光位置不同。上述出光位置的差異是引起二重圖像的原因。
在本發(fā)明的菲涅耳透鏡片中，最好利用下述手段遏制由漫射光引起的二重圖像。
第一列舉使菲涅耳透鏡片1內(nèi)含有擴(kuò)散劑的手段。圖8是一個顯示本發(fā)明含有使光擴(kuò)散的擴(kuò)散劑15的菲涅耳透鏡片1的一個示例的斷面結(jié)構(gòu)圖。對應(yīng)于構(gòu)成菲涅耳透鏡片1的樹脂種類，考慮其折射率而選定擴(kuò)散劑15，擴(kuò)散劑15例如是苯乙烯樹脂微粒子、硅樹脂微粒子、丙烯酸類樹脂微粒子、MS樹脂微粒子等有機(jī)微粒子、硫酸鋇微粒子、玻璃微粒子、氫氧化鋁微粒子、碳酸鈣微粒子、二氧化硅微粒子、二氧化鈦微粒子等無機(jī)微粒子，將其中1或2種以上微粒子配合在樹脂中。上述粒子形狀可以使用球狀、近似球狀、不定形狀等各種形狀。在這種菲涅耳透鏡片1中，光路長度長的漫射光20在菲涅耳透鏡片內(nèi)往復(fù)進(jìn)行折射，被片內(nèi)所包含的擴(kuò)散劑擴(kuò)散，二重圖象不顯著。
第二列舉通過使菲涅耳透鏡片1著色而吸收光的手段。作為著色劑可以列舉黑色染料、顏料和炭黑等；作為著色方法，可以列舉使上述著色劑與樹脂混合，一邊進(jìn)行鑄塑成形，一邊進(jìn)行擠壓成形方法等。在這種菲涅耳透鏡片內(nèi)，與被設(shè)計(jì)的出光光路長度短的圖象光7相比，光路長度長的漫射光20通過著色后的菲涅耳透鏡片被大幅吸收，二重圖象不顯著。
第三，列舉在菲涅耳透鏡片1上形成光吸收層的手段。圖9顯示了符合本發(fā)明的具有光吸收層(光吸收部)16的菲涅耳透鏡片的一個示例的斷面圖。光吸收層16呈現(xiàn)從菲涅耳透鏡片出光面?zhèn)鹊谋砻娉騼?nèi)部而形成的槽型，從出光面?zhèn)绕矫婵慈?，例如厚度約為10μm深度約100μm的細(xì)槽沿光的行進(jìn)方向被平行等間距地設(shè)置。在該細(xì)槽內(nèi)利用摩擦接觸法埋入黑色墨水，從而形成光吸收層16。在該菲涅耳透鏡片內(nèi)，由于光路長度長的漫射光20被光吸收層16吸收，二重圖象不顯著。
第四列舉在菲涅耳透鏡片1的出光面內(nèi)形成使光擴(kuò)散的柱面鏡元件的手段。圖10是一個顯示在菲涅耳透鏡片1的出光面上形成圓弧形的垂直柱面鏡17的示例的視圖，圖11是一個顯示在出光面上形成梯形的垂直柱面鏡18的示例的視圖。由于柱面鏡17使光沿水平方向擴(kuò)散，所以漫射光被擴(kuò)散，二重圖象不顯著。另外，梯形的垂直柱面鏡18通過梯形斜面19使漫射光全反射，所以能使漫射光不顯著。
在本發(fā)明的菲涅耳透鏡片中，利用各種適合手段能夠盡量遏制所產(chǎn)生的漫射光的影響。
也可以在本發(fā)明的菲涅耳透鏡片1的任一個表面也就是一個表面或兩個表面上，形成使反射率低下的涂層1c、1d。涂層1c、1d最好是由低折射率的材料制成，例如最好使用氟系樹脂和硅酮樹脂。此外，所述涂附方法例如可以是翻轉(zhuǎn)法、流涂法等。涂層1c、1d最好被設(shè)置在菲涅耳透鏡片1的出光面6側(cè)，設(shè)置在菲涅耳透鏡片1的兩面效果更好。在這種菲涅耳透鏡片內(nèi)，由于涂層1c、1d發(fā)揮防止反射的效果，可以遏制由表面發(fā)射光引起的圖象對比度低下(圖1)。
而且，對于由具備了柱面鏡元件17、18的菲涅耳透鏡片1以及菲涅耳透鏡片1和柱面鏡31的組合件這兩個物品構(gòu)成的復(fù)合型透過型屏幕，能夠形成與上述相同的涂層(圖10、11和15)。
(第二實(shí)施形態(tài))圖2是一個顯示由基材11以及形成在該基材上的菲涅耳透鏡元件部分組成的復(fù)合形態(tài)的菲涅耳透鏡片1’的一個示例的斷面圖。與第一實(shí)施形態(tài)相同，該菲涅耳透鏡片1’是一個將具有入光面3和全反射面4的單位全反射菲涅耳透鏡2設(shè)置在入光側(cè)的復(fù)合型菲涅耳透鏡片，并滿足上述關(guān)系式，所述全反射面4對來自入光面3的入射圖象光5的一部分或全部進(jìn)行全反射，并向所希望的方向偏轉(zhuǎn)。
構(gòu)成基材11的透明樹脂最好使用在吸濕時(shí)延伸率小的苯乙烯、丙烯酸類-苯乙烯共聚物樹脂、聚碳酸酯樹脂。與基材11相比，菲涅耳透鏡元件部分21相當(dāng)薄，由于不怎么影響吸濕時(shí)的延伸率，一般最好使用丙烯酸類UV樹脂。
如圖2所示，菲涅耳透鏡片1’由形成了微小全反射菲涅耳透鏡2的部分12、承擔(dān)片的剛性的基材11組成。菲涅耳透鏡片1’可以用UV硬化樹脂形成基材11上的菲涅耳透鏡元件部分12，很容易形成鏡，具有降低成本的效果。
在上述結(jié)構(gòu)中，由于基材11決定菲涅耳透鏡片的撓曲程度，只要基材11的特性滿足上述本發(fā)明的特征關(guān)系式就可以。由于菲涅耳透鏡元件部分12的厚度是基材11厚度的1/10或更小，幾乎對菲涅耳透鏡片的延伸沒有影響。因而在上述關(guān)系式中，只要選用適合的基材的厚度T2、基材長度L2和基材的延伸率A2就行。
而且在該第二實(shí)施形態(tài)中，與第一實(shí)施形態(tài)相同，在含有擴(kuò)散劑的同時(shí)，在出光側(cè)形成柱面鏡和葉柵(ル一バ一)等，能夠遏制漫射光的影響，并遏制對比度的下降。
(第三實(shí)施形態(tài))圖13A是一個顯示由菲涅耳透鏡形成片13以及被貼在片13的出光面?zhèn)鹊妮o助片14組成的復(fù)合形態(tài)的菲涅耳透鏡片41的一個示例的斷面圖。與第一實(shí)施形態(tài)相同，該菲涅耳透鏡片41是一個將具有入光面3和全反射面4的單位全反射菲涅耳透鏡2設(shè)置在入光側(cè)的復(fù)合型菲涅耳透鏡片41，并作為菲涅耳透鏡片41整體滿足上述關(guān)系式，所述全反射面4對來自入光面3的入射圖象光5的一部分或全部進(jìn)行全反射，并向所希望的方向偏轉(zhuǎn)。在該第三實(shí)施形態(tài)的菲涅耳透鏡片41中，菲涅耳透鏡形成片13如第一實(shí)施形態(tài)所述那樣是具備全反射菲涅耳透鏡2的單一結(jié)構(gòu)。
在菲涅耳透鏡片41中，與輔助片14的厚度相比，菲涅耳透鏡形成片13的厚度薄。因此，構(gòu)成輔助片的透明樹脂最好使用在吸濕時(shí)延伸率小的苯乙烯、丙烯酸類-苯乙烯共聚物樹脂、聚碳酸酯樹脂。由于菲涅耳透鏡片整體滿足上述關(guān)系式那樣構(gòu)成該菲涅耳透鏡片整體，所以在濕度產(chǎn)生變化的場合，能夠遏制投射圖象失真的產(chǎn)生，將平面性惡化遏制到最小限度。
一方面，由于菲涅耳透鏡形成片13比輔助片14薄，如上述第二實(shí)施形態(tài)那樣，吸濕時(shí)的延伸率不太受影響。一般最好使用丙烯酸類UV樹脂?？梢允褂孟嗤脑谖鼭駮r(shí)延伸率小的樹脂制造輔助片14。
如圖14所示，使用具有與菲涅耳透鏡形狀相逆形狀的金屬模具42對上述樹脂進(jìn)行壓制成形、注射模塑成型或鑄塑成形等而成形上述片13，通過使其從金屬模具42上脫模而制成所述菲涅耳透鏡形成片13。在由此獲得的菲涅耳透鏡片1中，具備包括入光面3和反射面4的全反射菲涅耳透鏡片2的全反射菲涅耳透鏡2具有角a、b和c，全反射菲涅耳透鏡2按照一定間距被配置(圖2)。
而且，上述透明樹脂能夠使用無混合的均勻的樹脂，最好使用適合于用于去掉漫射光的各種手段。
能夠使用環(huán)氧系透明接著劑和丙烯酸類透明粘著劑將菲涅耳透鏡形成片13和輔助片14貼合在一起，此外，也可以涂布硬化UV樹脂，然后使菲涅耳透鏡形成片13和輔助片14進(jìn)行重疊，通過UV照射而貼合。此時(shí)，接著劑層或粘著劑層的厚度最好約為10～100μm。
此外，輔助片14也可以是形成有柱面鏡的柱面鏡片。通過將柱面鏡片貼合在菲涅耳透鏡形成片上而變成一體化，能夠非常高效地制造具有柱面鏡的菲涅耳透鏡片。
菲涅耳透鏡片的厚度必須是能夠滿足上述關(guān)系式的厚度，通常厚度最好是2～6毫米。此外當(dāng)菲涅耳透鏡元件2的先端角a是大約40°(例如通常是36°～44°)的銳角時(shí)，從具有良好脫模性出發(fā)，菲涅耳透鏡形成片13的厚度，優(yōu)選為0.5～2毫米，最好是1～2毫米。此外輔助片14的厚度最好是2～4毫米。
在該第三實(shí)施形態(tài)中，與第一實(shí)施形態(tài)相同，在含有擴(kuò)散劑的同時(shí)，在出光側(cè)形成柱面鏡和葉柵等，能夠遏制漫射光的影響，并遏制對比度的下降。
如果采用上述第三實(shí)施形態(tài)中的菲涅耳透鏡片，由于菲涅耳透鏡形成片13的厚度能夠更薄，所以薄而軟的菲涅耳透鏡形成片13能夠輕易地從形成有菲涅耳透鏡的復(fù)制形狀(逆形狀)的金屬模具42上脫模。因此能夠?qū)崿F(xiàn)高效制造菲涅耳透鏡片。此外，由于菲涅耳透鏡片整體滿足上述關(guān)系式，在濕度發(fā)生變化的場合，投影圖象難以失真，提供能夠?qū)崿F(xiàn)高效從金屬模具上脫模的菲涅耳透鏡片成為可能。
(第四實(shí)施形態(tài))圖13B是一個顯示由菲涅耳透鏡形成片13’以及被貼在片13’的出光面?zhèn)鹊妮o助片14組成的復(fù)合形態(tài)的菲涅耳透鏡片41’的一個示例的斷面圖。在菲涅耳透鏡片41’上，與第一實(shí)施形態(tài)相同，將具有入光面3和全反射面4的單位全反射菲涅耳透鏡2設(shè)置在入光側(cè)，此外作為菲涅耳透鏡片41’整體滿足上述關(guān)系式，全反射面4對來自入光面3的入射圖象光5的一部分或全部進(jìn)行全反射，并向所希望的方向偏轉(zhuǎn)。
第四實(shí)施形態(tài)的菲涅耳透鏡片41’的特點(diǎn)是，如圖13B所示，菲涅耳透鏡形成片13’是由承擔(dān)片剛度的基材11以及形成在基材11上的微小全反射菲涅耳透鏡元件12組成的復(fù)合形態(tài)。
在該菲涅耳透鏡片41’內(nèi)，與輔助片14的厚度相比，菲涅耳透鏡形成片13’的厚度薄，也就是在該菲涅耳透鏡形成片13’中，與基材11相比，菲涅耳透鏡元件12的厚度被形成的相當(dāng)薄。從而構(gòu)成輔助片14的透明樹脂最好使用在吸濕時(shí)延伸率小的苯乙烯、丙烯酸類-苯乙烯共聚物樹脂、聚碳酸酯樹脂。從而，由于菲涅耳透鏡片41’整體滿足上述關(guān)系式，在濕度產(chǎn)生變化的場合，能夠遏制投射圖象失真的產(chǎn)生，將平面性惡化遏制到最小限度。
一方面，由于菲涅耳透鏡形成片13’比輔助片14薄，如上述第二實(shí)施形態(tài)那樣，吸濕時(shí)的延伸率不太受影響。因此一般最好使用UV樹脂?？梢允褂孟嗤脑谖鼭駮r(shí)延伸率小的樹脂制造輔助片14。此外，在該菲涅耳透鏡形成片13’內(nèi)，由于用硬化UV樹脂制造基材11上的菲涅耳透鏡元件12，能夠很容易地形成鏡，能夠具有降低制造成本的效果。此外，可以采用與輔助片14相同的在吸濕時(shí)延伸率小的樹脂制造構(gòu)成所述菲涅耳透鏡形成片13’的基材11，可以使用UV樹脂制造菲涅耳透鏡元件12。
通過使用具有與菲涅耳透鏡形狀相逆形狀的金屬模具42對用于形成菲涅耳透鏡元件12的透明樹脂進(jìn)行壓制成形、注射模塑成型或鑄塑成形等從而在基材11上成形菲涅耳透鏡元件12，制造菲涅耳透鏡形成片13’。上述透明樹脂能夠使用無混合的均勻的樹脂，最好使用適合于用于去掉漫射光的各種手段。
此外，采用與第三實(shí)施形態(tài)相同的方式使所述菲涅耳透鏡形成片13’與輔助片貼合?？梢耘c第三實(shí)施形態(tài)相同，將輔助片14形成為具有柱面鏡的柱面鏡片，具有相同的效果。而且，菲涅耳透鏡片41’的厚度、菲涅耳透鏡形成片13’的厚度、輔助片14的厚度可以與第三實(shí)施形態(tài)相同，且能取得相同的效果。
在上述結(jié)構(gòu)中，因?yàn)橛蓸?gòu)成所述菲涅耳透鏡形成片13’的基材11以及輔助片14決定菲涅耳透鏡片41’的撓曲程度，所以由基材11和輔助片14組成的菲涅耳透鏡片41’的全體特性滿足上述本發(fā)明的特征關(guān)系式就可以。由于菲涅耳透鏡片41’的元件部分12的厚度是菲涅耳透鏡片41’整體厚度的1/10或更小，該元件部分12對菲涅耳透鏡片41’的整體延伸率幾乎沒有影響。因而，對于構(gòu)成所述菲涅耳透鏡形成片13’的基材以及輔助片的組合體來說，只要使基材厚度T2、基材長度L2和基材延伸率A2適用上述關(guān)系式就可以。
此外在該第四實(shí)施形態(tài)中，與第一實(shí)施形態(tài)相同，在含有擴(kuò)散劑的同時(shí)，在出光側(cè)形成柱面鏡和葉柵等，能夠遏制漫射光的影響，并遏制對比度的下降。
如果采用上述第四實(shí)施形態(tài)中的菲涅耳透鏡片，由于菲涅耳透鏡形成片13’的厚度能夠更薄，所以薄而軟的菲涅耳透鏡形成片13’能夠輕易地從形成有菲涅耳透鏡的復(fù)制形狀(逆形狀)的金屬模具42上脫模。因此能夠?qū)崿F(xiàn)高效制造菲涅耳透鏡片41’。此外，由于菲涅耳透鏡片整體滿足上述關(guān)系式，所以在濕度發(fā)生變化的場合，投影圖象難以失真，提供能夠?qū)崿F(xiàn)高效從金屬模具上脫模的菲涅耳透鏡片成為可能。
(透過型屏幕和背面投射型顯示裝置)構(gòu)成本發(fā)明背面投射型顯示裝置51的透過型屏幕30僅具有符合本發(fā)明的菲涅耳透鏡片1、1’、41、41’就行，具有本發(fā)明的菲涅耳透鏡片1和柱面鏡片31也可以(參考圖15)。該柱面鏡片31具有設(shè)置了光吸收層33的柱面鏡32。此外，也可以在這種片1、31添加前面片。無論那一種本發(fā)明的透過型屏幕30都具備滿足上述關(guān)系式的菲涅耳透鏡片。
此外，如圖5所示，本發(fā)明的背面投射型顯示裝置51具有上述本發(fā)明的菲涅耳透鏡片1、1’、41、41’或透過型屏幕30、反光鏡53以及發(fā)出圖象光5的光源8。
在能夠滿足本發(fā)明的特征且實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，在本發(fā)明的菲涅耳透鏡片上可以添加現(xiàn)有公知的其它結(jié)構(gòu)。
在如圖6所示的菲涅耳透鏡片由于吸濕而發(fā)生延伸時(shí)，菲涅耳透鏡產(chǎn)生變位，在考慮菲涅耳透鏡的位置距光源的距離Q變近的同時(shí)，也考慮變遠(yuǎn)的情況。針對此，如果采用本發(fā)明，能夠防止菲涅耳透鏡1、1’的變位、畸變。
實(shí)施例下文根據(jù)具體的實(shí)施例對本發(fā)明的透過型屏幕進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1)在從后方傾斜地投射圖象光的背面投射型顯示裝置51內(nèi)，熒光屏尺寸是50英寸(高寬比4∶3，縱762毫米×橫1062毫米)，從菲涅耳透鏡片1、1’、41、41’至投射器(光源)8的水平距離是320毫米，從畫面下端至包含投射器8的水平面的垂直距離是220毫米，畫面中心的圖象光入射角是62°。
菲涅耳透鏡片1由丙烯酸類苯乙烯共聚物形成，厚度T為6毫米，鏡的間距是0.11毫米。此時(shí)折射率是1.57，由吸水引起的最大延伸率是0.3％。
將上述值代入A≤0.6T/L，變成0.003≤0.6×6/1016(＝0.00354)。
如圖15所示，在實(shí)施例1的透過型屏幕30中，在上述菲涅耳透鏡片1的出光面?zhèn)?，設(shè)置柱面鏡片31(最大放大是4，αH25°，αV8°)，柱面鏡片31包括厚度為1毫米、間距為0.14毫米的垂直柱面鏡32以及包含光擴(kuò)散劑并沿垂直柱面鏡32的表面部分分布的光吸收層33。此時(shí)所謂放大就是，測量從屏幕后方入射光線，從前方出來的光的亮度的角度分布，根據(jù)屏幕的照度和各個亮度，利用放大G＝π×亮度(cd/m2)/照度(1x)的關(guān)系式求取到的值。此外，所謂峰值放大就是屏幕中最大的放大值，在本申請中，就是從屏幕正面觀察屏幕中心時(shí)的放大的最大值。此外，αH表示水平方向的峰值放大的半功率角，αV表示垂直方向的峰值放大的半功率角。
由此形成的透過型屏幕即使環(huán)境變化，圖象也不變化，能夠獲得良好的圖象。
(實(shí)施例2)在從后方傾斜地投射圖象光的背面投射型顯示裝置51內(nèi)，熒光屏尺寸是60英寸(高寬比4∶3，縱914毫米×橫1219毫米)，從菲涅耳透鏡片至投射器(光源)的水平距離是350毫米，從畫面下端至包含投射器的水平面的垂直距離是293毫米，畫面中心的圖象光入射角是65°。
菲涅耳透鏡片1由聚碳酸酯形成，厚度T為3毫米，鏡的間距是0.11毫米。此時(shí)折射率是1.59，由吸水引起的最大延伸率是0.1％。
將上述值代入A≤0.6T/L，變成0.001≤0.6×3/1219(＝0.00148)。
在菲涅耳透鏡片1的出光面?zhèn)龋O(shè)置柱面鏡片31(最大放大是4，αH25°，αV8°)，柱面鏡片31包括厚度為1毫米、間距為0.14毫米的垂直柱面鏡以及包含光擴(kuò)散劑并沿垂直柱面鏡的表面部分分布的光吸收層，按照上述配置構(gòu)成透過型屏幕30。
由此形成的透過型屏幕30即使環(huán)境變化，圖象也不變化，能夠獲得良好的圖象。
(實(shí)施例3)與實(shí)施例1采用相同方式形成投射系和菲涅耳透鏡片1。但是在實(shí)施例3中，在菲涅耳透鏡片1的出光側(cè)形成柱面鏡。柱面鏡的節(jié)距是0.14毫米，是包含一部分全反射面的垂直柱面鏡，內(nèi)部含有擴(kuò)散劑，所含有的擴(kuò)散劑數(shù)量使擴(kuò)散特性曲線的半功率角(αV)是10°，而且所含有的光吸收劑使透過率是50％。獲得具有最大放大為2、αH為40°、αV為10°光學(xué)特性的屏幕。由于這種屏幕由一個構(gòu)成，容易拆卸，很難受環(huán)境的影響，能夠獲得良好的圖象。
(實(shí)施例4)與實(shí)施例2采用相同方式形成投射系和菲涅耳透鏡片1。但是在實(shí)施例4中，在厚度為3毫米的聚碳酸酯基板上，由UV硬化樹脂(折射率1.59)形成間距是0.11毫米的菲涅耳透鏡。UV硬化樹脂的厚度是0.2毫米。該基板由吸水引起的最大延伸率是0.1％。
將上述值代入A≤0.6T/L，與實(shí)施例2相同，變成0.001≤0.6×3/1219(＝0.00148)。
在菲涅耳透鏡片1的出光面?zhèn)?，與實(shí)施例2相同，設(shè)置柱面鏡片31(最大放大是4，αH25°，αV8°)，柱面鏡片31包括厚度為1毫米、間距為0.14毫米的垂直柱面鏡32以及包含光擴(kuò)散劑并沿垂直柱面鏡32部分分布的光吸收層33，按照上述配置構(gòu)成透過型屏幕。
由此形成的透過型屏幕即使環(huán)境變化，圖象也不變化，能夠獲得良好的圖象。
(實(shí)施例5)在與實(shí)施例1相同的投射系內(nèi)，形成與實(shí)施例1相同厚度(6毫米)的菲涅耳透鏡片。但是，在實(shí)施例5中，如圖13A所示，使用由透明環(huán)氧系接著劑將形成由丙烯酸類-苯乙烯共聚物形成的厚度為2毫米的菲涅耳透鏡的片13以及采用與片13相同材料也就是丙烯酸類-苯乙烯共聚物形成的厚度為4毫米的輔助片14貼合在一起的菲涅耳透鏡片41。
在制造菲涅耳透鏡片41時(shí)，如圖14所示，由于很容易從金屬模具42上使菲涅耳透鏡形成片13脫模，所以可以實(shí)現(xiàn)操作性的改善。此外，由于菲涅耳透鏡形成片13和輔助片14采用相同的材料，很難受環(huán)境變化的影響，不會出現(xiàn)平面性低下的問題。
而且除此之外，一切與實(shí)施例1相同，其折射率是1.57，由吸水引起的最大延伸率是0.3％。將這些值帶入A≤0.6T/L，變成0.003≤0.6×6/1016(＝0.00354)。此外，與實(shí)施例1相同，配置柱面鏡，構(gòu)成透過型屏幕。由此構(gòu)成的透過型屏幕，即使環(huán)境變化，圖象也不改變，能夠得到良好的圖象。
(實(shí)施例6)在與實(shí)施例2相同的投射系內(nèi)，形成與實(shí)施例2相同厚度(3毫米)的菲涅耳透鏡片。但是，在實(shí)施例6中，如圖13A所示，使用由透明丙烯酸類粘著劑將形成由聚碳酸酯形成的厚度為1毫米的菲涅耳透鏡的片13以及采用與片13相同材料也就是聚碳酸酯形成的厚度為2毫米的輔助片14貼合在一起的菲涅耳透鏡片41。
在制造菲涅耳透鏡片41時(shí)，由于很容易從金屬模具42上使菲涅耳透鏡形成片13脫模，所以可以實(shí)現(xiàn)操作性的改善。此外，由于菲涅耳透鏡形成片13和輔助片14采用相同的材料，很難受環(huán)境變化的影響，不會出現(xiàn)平面性低下的問題。
而且除此之外，一切與實(shí)施例2相同，其折射率是1.59，由吸水引起的最大延伸率是0.1％。將這些值代入A≤0.6T/L，變成0.001≤0.6×3/1219(＝0.00148)。此外，與實(shí)施例2相同，配置柱面鏡，構(gòu)成透過型屏幕。由此構(gòu)成的透過型屏幕，即使環(huán)境變化，圖象也不改變，能夠得到良好的圖象。
(實(shí)施例7)在與實(shí)施例5相同的投射系內(nèi)，形成與實(shí)施例5相同的菲涅耳透鏡形成片，構(gòu)成實(shí)施例7的透過型屏幕。但是在實(shí)施例7中，利用透明的環(huán)氧系接著劑將厚度為4毫米的柱面鏡貼附在與實(shí)施例5相同制造的厚度為2毫米的菲涅耳透鏡形成片13的出光面?zhèn)?，形成如圖10所示的由菲涅耳透鏡片1組成的透過型屏幕30。代替實(shí)施例5中的輔助片14進(jìn)行貼附的這種柱面鏡片，是采用與菲涅耳透鏡形成片13相同的材料也就是丙烯酸類-苯乙烯共聚物形成的。此外，柱面鏡的間距是0.14毫米，該柱面鏡是包含一部分全反射面的垂直柱面鏡，其內(nèi)部含有擴(kuò)散劑，該柱面鏡所含有擴(kuò)散劑的數(shù)量使擴(kuò)散特性曲線的半功率角(αV)是10°，而且使用使透過率是50％的光吸收劑。
在制造這種透過型屏幕時(shí)，如圖14所示，由于很容易從金屬模具42上使菲涅耳透鏡形成片13脫模，所以可以實(shí)現(xiàn)操作性的改善。此外，由于菲涅耳透鏡形成片13和柱面鏡片采用相同的材料，所以很難受環(huán)境變化的影響，不會出現(xiàn)平面性低下的問題。
采用上述結(jié)構(gòu)，獲得具有最大放大為2、αH為40°、αV為10°光學(xué)特性的屏幕30。由于該屏幕30由一個構(gòu)成，容易拆卸，很難受環(huán)境的影響，能夠獲得良好的圖象。而且除此之外，一切與實(shí)施例5相同，其折射率是1.57，由吸水引起的最大延伸率是0.3％。將這些值帶入A≤0.6T/L，變成0.003≤0.6×6/1016(＝0.00354)。
(實(shí)施例8)在與實(shí)施例6相同的投射系內(nèi)，形成與實(shí)施例6相同的菲涅耳透鏡形成片，構(gòu)成實(shí)施例8的透過型屏幕。但是在實(shí)施例8中，在厚度為1毫米的聚碳酸酯基板11上，使用由厚度為0.2毫米的UV硬化樹脂(折射率1.59)形成間距為0.11毫米的菲涅耳透鏡2的菲涅耳透鏡形成片13’。從而利用透明環(huán)氧系接著劑將厚度為2毫米的柱面鏡貼附在該菲涅耳透鏡形成片13’的出光面?zhèn)?，形成圖10所示的透過型屏幕30。代替實(shí)施例5中的輔助片14進(jìn)行貼附的這種柱面鏡片，是采用與菲涅耳透鏡形成片13相同的材料也就是聚碳酸酯形成的。此外上述基板由吸水引起的最大延伸率是0.1％。將這些值代入A≤0.6T/L，和實(shí)施例6相同，變成0.001≤0.6×3/1219(＝0.00148)。
在制造這種透過型屏幕時(shí)，如圖14所示，由于很容易從金屬模具42上使菲涅耳透鏡形成片13脫模，可以實(shí)現(xiàn)操作性的改善。此外，由于菲涅耳透鏡形成片13和柱面鏡片采用相同的材料，所以很難受環(huán)境變化的影響，不會出現(xiàn)平面性低下的問題。而且該柱面鏡片是具有與實(shí)施例6相同厚度1毫米、間距0.14毫米的垂直柱面鏡、包含光擴(kuò)散劑，而且配置沿垂直柱面鏡部分具有光吸收層的柱面鏡片(最大放大為4、αH為25°、αV為8°)的物品。
由此形成的透過型屏幕，即使環(huán)境變化，圖象也不改變，能夠得到良好的圖象。
如上所述，如果采用本發(fā)明的菲涅耳透鏡片，在濕度發(fā)生變化的環(huán)境下，也很難出現(xiàn)投影圖象失真的情況。而且在滿足上述關(guān)系式的前提下，由于能夠設(shè)計(jì)和菲涅耳透鏡片的材質(zhì)對應(yīng)的厚度，能夠根據(jù)菲涅耳透鏡片的厚度選擇材質(zhì)，能夠大度降低設(shè)計(jì)成本和制造成本。
此外，如果采用本發(fā)明的菲涅耳透鏡片，由于采用所述菲涅耳透鏡形成片以及輔助片的結(jié)構(gòu)，菲涅耳透鏡形成片的厚度可以更薄，從形成有菲涅耳透鏡的復(fù)制形狀的金屬模具上，薄而柔軟的菲涅耳透鏡形成片能夠很容易脫模。從而給予這樣的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)制造菲涅耳透鏡片的效率化。
權(quán)利要求
1.一種菲涅耳透鏡片，其具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，其特征在于各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面；菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系。
2.一種菲涅耳透鏡片，其具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡具有配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，其特征在于各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面；基材的水平方向長度L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸濕時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1或2所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于上述菲涅耳透鏡片由其上形成有所述單位全反射菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡形成片以及被貼附在該菲涅耳透鏡形成片的出光面?zhèn)壬系妮o助片組成。
4.如權(quán)利要求3所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于上述輔助片由其上形成有柱面鏡的柱面鏡片構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求3所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于上述菲涅耳透鏡形成片以及所述輔助片由相同材質(zhì)制成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于菲涅耳透鏡片包含使光擴(kuò)散的擴(kuò)散劑。
7.如權(quán)利要求1或2所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于菲涅耳透鏡片被著色，以便吸收光。
8.如權(quán)利要求1或2所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于菲涅耳透鏡片還包含光吸收部。
9.如權(quán)利要求1或2所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于在菲涅耳透鏡片的入光側(cè)和出光側(cè)中的一側(cè)或兩側(cè)上，形成使反射率低下的涂附層。
10.一種透過型屏幕，其特征在于包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系，將柱面鏡設(shè)置在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)。
11.一種透過型屏幕，其特征在于包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡具有配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸濕時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系，將柱面鏡設(shè)置在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)。
12.如權(quán)利要求10或11所述的透過型屏幕，其特征在于在透過型屏幕的入光側(cè)和出光側(cè)中的一側(cè)或兩側(cè)上，形成使反射率低下的涂附層。
13.一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系。
14.一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡具有在配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸收濕氣時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系。
15.一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含透過型屏幕，所述透過型屏幕包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，在入光側(cè)配備有多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，菲涅耳透鏡片的水平方向長度L1(毫米)、菲涅耳透鏡片的厚度T1(毫米)以及在吸濕時(shí)菲涅耳透鏡片的延伸率的最大值A(chǔ)1(％)滿足A1≤0.6T1/L1的關(guān)系；在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)設(shè)置柱面鏡。
16.一種背面投射型顯示裝置，其特征在于包含透過型屏幕，所述透過型屏幕包括菲涅耳透鏡片，所述菲涅耳透鏡片具有入光側(cè)和出光側(cè)，并設(shè)有菲涅耳透鏡和基材，所述菲涅耳透鏡具有配備在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡，各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射圖象的入射面和將來自該入射面的入射圖象光向出光側(cè)全反射的全反射面，基材的水平方向長度L2(毫米)、基材的厚度T2(毫米)以及在吸收濕氣時(shí)基材的延伸率的最大值A(chǔ)2(％)滿足A2≤0.6T2/L2的關(guān)系；在菲涅耳透鏡片的出光側(cè)設(shè)置柱面鏡。
全文摘要
菲涅耳透鏡片具有配置在入光側(cè)的多個單位全反射菲涅耳透鏡。各單位全反射菲涅耳透鏡具有入射面和對來自該入射面的入射圖象光的一部分或全部進(jìn)行全反射使其偏向所希望方向的全反射面。菲涅耳透鏡片的水平方向長度L
文檔編號G03B21/10GK1499284SQ200310119828
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者關(guān)口博 申請人:大日本印刷株式會社