專利名稱：觀看正在顯示的屏幕圖像放大用的菲涅爾透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及菲涅爾透鏡(Fresnel)，特別是涉及適于放置在計算機或電視機顯示屏前方以便放大其上供觀看所顯示圖像用的菲涅爾透鏡。
圖1示出普通菲涅爾透鏡的剖面圖。圖中多個環形棱鏡單元Li以預定間距相對于光軸O作共軸排列。環形棱鏡單元Li的上表面相對水平面傾斜角度θi，從而使所述表面構成具有曲率半徑對應菲涅爾透鏡焦距“f”的球面的一部分。當距光軸O距離為hi的環形棱鏡的高度用di表示時，hi越小則di越小。在光軸O周圍的中心部分形成有直徑非常小的平坦圓形區域。
在為了放大觀看的圖像而在計算機或類似的顯示屏前放置的菲涅爾透鏡內，為避免出現Moire條紋，而使環形棱鏡單元的放置間距非常窄小。當把環形棱鏡單元間距這樣窄小的菲涅爾透鏡放置在顯示屏前時，在光軸周圍中心部分的特定區域內將出現彩虹狀圖案。當作為菲涅爾透鏡組成單元的環形棱鏡單元的間距等于或小于0.25毫米時，該彩虹狀圖案就明顯顯現地出來。據信由于菲涅爾透鏡環形棱鏡單元以這種細微間距排列，而形成一種衍射光柵結構，所以產生了這種彩虹狀圖案。
本發明的目標是提供一種菲涅爾透鏡，為放大觀看的圖像將它放置在計算機或電視機顯示屏前方，即使作為所述菲涅爾透鏡組成單元的環形棱鏡單元以細微的間距排列，也不會產生彩虹狀圖案。
在本發明中，為了解決上述問題，在光軸周圍預設半徑限定的圓形區域內形成具有曲率半徑對應則菲涅爾環形棱鏡單元構成的菲涅爾透鏡焦距的球面，在該區域，要不然將由于衍射而出現彩虹狀圖案。在本發明中，菲涅爾透鏡多個環形棱鏡單元排列的預設間距等于或小于0.25毫米，而所述圓形區域內環形棱鏡單元的高度等于或小于5微米，比較好的是等于或小于7微米。此外，就本發明的特例而言，菲涅爾透鏡的焦距為500毫米。
對于圖1焦距為500毫米的典型菲涅爾透鏡，表2示出了棱鏡單元各種排列間距下棱鏡角θi與棱鏡高度di之間的關系。根據發明人所作的驗證實驗結果，在棱鏡單元的排列間距等于或小于0.25毫米的條件下，如果棱鏡高度di等于或小于7微米，則觀察到引起彩虹狀圖案的衍射，并且發現在棱鏡高度等于或小于5微米時就實際上出現擾動效應。
因此按照本發明的菲涅爾透鏡通過在光軸周圍預設半徑限定的圓形區域內形成具有曲率半徑對應由環形棱鏡單元構成的菲涅爾透鏡焦距的球面，而阻止這種衍射以及由此出現的彩虹狀圖案。例如在焦距為500毫米的菲涅爾透鏡中，當棱鏡單元的排列間距為0.25毫米時，在光軸周圍直徑14毫米的圓形區域內，棱鏡單元高度di等于或小于7微米。
圖1為剖面圖，它示出按照現有技術結構形成的一菲涅爾透鏡例子；圖2為表格，它示出焦距為500毫米的菲涅爾透鏡的排列間距、棱鏡角與諸棱鏡單元棱鏡高度之間的關系；以及圖3為按照本發明的菲涅爾透鏡實施例的剖面圖。
參見圖3，將描述本發明具體實施例的結構。按照本發明的菲涅爾透鏡包含多個相對光軸O共軸排列的環形棱鏡單元Li。棱鏡單元Li的放置間距如此細小，以致在光軸周圍某一直徑限定的圓形區域內出現由衍射引起的彩虹狀圖案，倘若如此，則聽其自然。菲涅爾透鏡在光軸O周圍預設直徑φ限定的圓形區域的中心部分上具有曲率半徑對應所述菲涅爾透鏡焦距“r”的球面S。形成有球面S的圓形區域的直徑φ遠遠大于圖1所示普通菲涅爾透鏡中央平坦部分的。具體而言，該球面S覆蓋了按照現有技術的菲涅爾透鏡結構將會因衍射產生彩虹狀圖案的區域。特別是使球面S形成在菲涅爾透鏡棱鏡單元Li的高度“di”等于或小于7微米的區域中。
就具體的數值而言，在焦距為500毫米的菲涅爾透鏡中，當棱鏡單元Li以0.25毫米的間距排列時，光軸O周圍直徑14毫米限定的圓形區域內棱鏡單元Li的高度di等于或小于7微米。另外當棱鏡單元Li以0.20毫米間距排列時，該區域面積等于由直徑17.5毫米所限定的范圍。此外，當棱鏡單元Li的排列間距分別為0.15毫米、0.10毫米和0.05毫米時，各相應區域面積等于由直徑23毫米、34毫米和70毫米所限定的范圍。當構成菲涅爾透鏡材料的折射率為1.492時，對應500毫米焦距的球面S的曲率半徑“r”大約為246毫米。當菲涅爾透鏡焦距變化時，棱鏡單元角θi應有所改變，因此高度“di”等于或小于7微米的區域的直徑也要改變。所以球面S應于不同直徑的區域內形成。與棱鏡單元Li高度“di”等于或小于7微米的情況相比，等于或小于5微米時的區域面積因此有所減小，且實際中不會有擾動效應發生。
權利要求
1.一種放大顯示屏上待觀看圖像的菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡所需的焦距通過將多個環形棱鏡單元相對于光軸以不大于0.25毫米的間距共軸排列加以實現，所述菲涅爾透鏡在光軸周圍預設半徑限定的圓形區域內具有曲率半徑對應由所述環形棱鏡單元構成的所述菲涅爾透鏡焦距的球面，在該區域要不然將會由于衍射而出現彩虹狀圖案。
2.如權利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述圓形區域內所述環形棱鏡單元的高度等于或小于5微米。
3.如權利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述圓形區域內所述環形棱鏡單元的高度等于或小于7微米。
4.如權利要求2或3所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡的焦距為500毫米。
全文摘要
本發明提供一種菲涅爾透鏡,用以放置在計算機或電視機顯示屏前方以便放大觀看的圖象而不出現彩虹狀圖案。它在光軸周圍預設半徑限定的圓形區域內形成曲率半徑對應由環形棱鏡單元構成的菲涅爾透鏡焦距的球面。在本發明中,菲涅爾透鏡多個環形棱鏡單元排列的預設間距等于或小于0.25毫米并且所述圓形區域內環形棱鏡單元的高度等于或小于5微米,比較好的是等于或小于7微米。
文檔編號H01J29/89GK1252528SQ9912139
公開日2000年5月10日 申請日期1999年10月12日 優先權日1998年10月12日
發明者廣田嘉七, 福田順二, 瀨戶進 申請人:協和電機化學株式會社