專利名稱：菲涅耳透鏡板及透過型投影屏的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可以觀察到清晰影像的經改良的透過型投影屏，具體說是涉及一種將投影機和投影屏收置于同一個機殼內，可用于普通的投影型電視機上并且不會導致重影或波紋的透過型投影屏。本發明還涉及用于該透過型投影屏的菲涅耳透鏡板。
如圖5a及b所示，以往的投影型電視機(投影型TV)31中機殼10前上部的凹進窗口部里嵌有投影屏101，于內部的下側設置有投影機2，后方上部的內側設有鏡面3，以縮短機殼10的進深。通過各個結構之間的配置位置關系，可使由投影機2射出的投影光4經鏡面3的反射投影到投影屏101上，且各個結構都被固設在同一個機殼內。另外，為了便于了解機殼10，在圖中除去了其側面。
如圖6所示，以往投影型電視機31的投影屏101在其背面側設有菲涅耳透鏡板111，而觀察側則設有雙凸透鏡板121，且這兩個結構的位置相鄰。
雙凸透鏡板121的背面側，即靠菲涅耳透鏡板111一側設有凹溝朝向垂直方向的由多個雙凸透鏡并列而成的雙凸透鏡122，雙凸透鏡板121觀察側中與雙凸透鏡122非聚光部相對應的位置上設有遮光層(圖中用黑帶表示)123，以防從觀察側進入的光線發生反射。
另外，菲涅耳透鏡板111的觀察側，即靠雙凸透鏡板121一側設有菲涅耳透鏡板112，背面側即投影側為平面114。
如圖7所示，投影光4從背面入射到投影機101的菲涅耳透鏡板111時，光線除了透過菲涅耳透鏡板111之外，于菲涅耳透鏡板111的背面會產生反射光4a。如圖5b所示，菲涅耳透鏡板111背面的反射光4a再經過鏡面3的反射后會再次入射到投影屏101上，并且其入射點不同于最初的投影光4的入射位置，因此形成了偏離原影像所在位置的重影。
投影機2和投影屏101之間的光程即投影距離越短或/和投影屏101和鏡面3之間的距離越短越容易引起重影現象。
至今為了消除重影，進行過各種各樣的嘗試。如于投影機的背面用蒸鍍法形成防反射層可以消弱重影的深度，但并不能完全予以消除，并且要在每個投影機的背面都要實施蒸鍍處理也會降低制備效率，不太適合于工業化生產。
另外，特開平5-158153號公報公開了于菲涅耳透鏡板的背面設置梨皮面、叉線或十字線、雙凸透鏡等凹凸部，尤其是其凹溝朝向水平方向的雙凸透鏡結構。該項技術雖然可以消除重影，但是由于采用了雙凸透鏡板和菲涅耳透鏡板的組合結構，于菲涅耳透鏡板背面添加雙凸透鏡之后進一步助長了波紋的產生。
為了進一步改善投影型電視機的影像清晰度，本發明中于菲涅耳透鏡板的背面形成有規則的凹凸部，或在背面形成規則的凹凸部的同時將菲涅耳透鏡面改成了粗糙面。
本發明菲涅耳透鏡板的特征在于包括菲涅耳透鏡，且構成該菲涅耳透鏡的各鏡面含有粗糙面。
在上述本發明菲涅耳透鏡板中，另一特征在于該粗糙面的數均粗糙度(Ra)大于0.2μm。
在上述本發明菲涅耳透鏡板中，又一特征在于與設有該菲涅耳透鏡的側面相反的側面設置有可抑制正反射的規則的凹凸部。
在上述本發明菲涅耳透鏡板中，再一特征在于該規則的凹凸部為雙凸透鏡、蒼蠅眼透鏡或棱鏡。
本發明菲涅耳透鏡板的又一特征在于包含有菲涅耳透鏡，且在與菲涅耳透鏡所在側面相反的側面設置有可抑制正反射的規則的凹凸部，該規則的凹凸部為蒼蠅眼透鏡或棱鏡。
本發明透過型投影屏，其特征是于上述本發明的菲涅耳透鏡板的菲涅耳透鏡側配置有雙凸透鏡板。
在上述本發明透過型投影屏中，另一特征在于該雙凸透鏡板靠菲涅耳透鏡一側設有雙凸透鏡，而與菲涅耳透鏡相反一側的雙凸透鏡的非聚光部設有遮光層。
在上述本發明透過型投影屏中，又一特征在于該雙凸透鏡靠菲涅耳透鏡一側設有雙凸透鏡，而該雙凸透鏡表面形成有由透明著色層組成的吸光層。
本發明的優點如下本發明菲涅耳透鏡具有粗糙面，因此可以提供一種可以抑制由自身形狀引起的波紋的菲涅耳透鏡板，作為投影屏使用。
本發明還進一步規定了粗糙面的數均粗糙度，因此提供了可確實抑制由其形狀引起的波紋的菲涅耳透鏡板。
本發明中菲涅耳透鏡板的背面設有規則的凹凸部，因此可抑制由背面投影光的反射造成的重影。
本發明中還具體規定了規則的凹凸部，提供了確實可形成規則的凹凸部的菲涅耳透鏡板。
本發明中在菲涅耳透鏡板的背面設有蒼蠅眼透鏡或棱鏡，因此可抑制由背面的投影光反射造成的重影現象。
本發明透過型投影屏中通過組合使用菲涅耳透鏡板與雙凸透鏡板，發揮了菲涅耳透鏡板作用。
本發明中該雙凸透鏡板上設有遮光層，因此本發明透過型投影屏可抑制從觀察側入射的外部光線的反射現象。
本發明中該雙凸透鏡板的光線入射側設有吸光層，因此本發明透過型投影屏可以減少波紋的產生，尤其是在使用液晶投影機進行投影時也可減少波紋產生。
圖2是本發明菲涅耳透鏡板的示意圖。
圖3是本發明菲涅耳透鏡板背面凹凸部形狀的示意圖。
圖4是菲涅耳透鏡板背面的反射過程說明圖。
圖5是投影型電視機的示意圖。
圖6是以往投影屏的示意圖。
圖7是以往菲涅耳透鏡板的背面反射過程說明圖。
如
圖1a所示，本發明透過型投影屏1中的雙凸透鏡板21如前所述可以采用與以往相同的構造，其背面側設有雙凸透鏡22，雙凸透鏡板21的觀察側內與背面雙凸透鏡22的非聚光部相對應的位置上設有遮光層(圖中用黑帶表示)23，以防止從觀察側入射進來的光的反射。
或者如圖1b所示，也可以在雙凸透鏡板21’背面側設置雙凸透鏡22，雙凸透鏡的表面形成由透明著色層構成的吸光層22a。通常如果投影機為液晶板，則液晶板的象素在與雙凸透鏡之間容易形成波紋。這個問題需要通過縮短雙凸透鏡的間距來加以避免，但這又增加了制作難度，因此采用在雙凸透鏡支座21’成型時分別壓出一層無色透明樹脂(含有光擴散劑)和一層透明著色樹脂的方法，另外也可以將著色薄片插入于模具內，形成雙凸透鏡形狀的分層結構，以組成吸光層22a。從吸光層22a的背面透過的光線幾乎只通過吸光層22a，而從觀察側入射進來的外部光線由于全反射過程拉長了經過吸光層22a內部的距離，因此增加了光線的被吸收率，進而提高了影像的襯度。
雙凸透鏡22可以與雙凸透鏡板21或21’一體成形，也可以在基板上疊置雙凸透鏡22以形成另外一層樹脂層。雙凸透鏡22形狀可以采用其截面為圓形或橢圓形的形狀，或者其它的形狀也可。
菲涅耳透鏡板11在觀察側設置有菲涅耳透鏡12，這一點與以往技術相同。不同的是組成菲涅耳透鏡的各鏡面為粗糙面12a，又，如圖1及圖2所示，尤其在圖2b的截面圖所示的實施例中菲涅耳透鏡板11的背面形成有規則的凹凸部13(圖中用規則的凹凸部表示)，這一特征也不同于以往的技術。
菲涅耳透鏡板11背面的規則的凹凸部13宜采用雙凸透鏡，優選由其凹溝朝向水平方向的雙凸透鏡排列而成的水平雙凸透鏡。圖3a是規則的凹凸部為水平雙凸透鏡13a的菲涅耳透鏡板11的后視圖，圖3a’是其縱截面圖。
當采用水平雙凸透鏡13a作為菲涅耳透鏡板11背面的規則的凹凸部時，入射的投影光在垂直方向的較大范圍內形成方向性較差的反射光，因此很少進一步進行鏡面反射，所以大大減少了導致重影的再次入射光的量。另外入射光通過水平雙凸透鏡13a向垂直方向擴散，而一般投影屏的雙凸透鏡板只在水平方向擴散投影光，因此本發明中可以進一步在垂直方向上擴大投影屏的可視范圍。
作為規則的凹凸部的雙凸透鏡除了水平之外，也可以是垂直方向的或者是斜向的，以達防止重影的目的。
作為菲涅耳透鏡板11的規則的凹凸部13，可以是各向同性或各向異性的單位透鏡經縱橫矩陣型的排列而構成，如蒼蠅眼透鏡等。圖3b是規則的凹凸部為蒼蠅眼透鏡13b的菲涅耳透鏡板11的后視圖，圖3b’是其后視立體圖。
采用蒼蠅眼透鏡13b時，入射光在水平及垂直方向的較大范圍內進行反射的基礎上，可以控制投影屏在水平方向和垂直方向的可視范圍。
菲涅耳透鏡板11背面的規則的凹凸部13可以是在水平方向形成有凹溝，并可在上下方向反射入射光線的由棱鏡排列而成結構。圖3c是規則的凹凸部為棱鏡13c的菲涅耳透鏡板11的后視圖，圖3c’是棱鏡的縱截面圖。前述的棱鏡各個截面呈三角形，與圖3a中的水平雙凸透鏡相同，多個棱鏡排列后形成的凹溝指向水平方向。
將該棱鏡13c作為菲涅耳透鏡板的背面時，最好事先調整好棱鏡各面的角度，以當投影光入射到所列棱鏡中的一個特定的棱鏡后，向特定的方向反射，從而避免反射光經過鏡面的反射再次入射到投影屏。
如圖3a、b及c所示，通過于菲涅耳透鏡板11上設置規則的凹凸部13a、13b或13c，可以防止背面為平面時所發生的正反射。即，當菲涅耳透鏡板11的背面為平面時，投影光4向圖4的虛線方向進行反射，而設置規則的凹凸部13后根據規則的凹凸部13的表面形狀，光線可以向不同方向反射，從而抑制了背面為平面時所發生的正反射現象，進而抑制了光線進一步經鏡面反射而入射到菲涅耳透鏡板11背面的情況發生，因此可以防止重影現象。
在本發明中，當構成菲涅耳透鏡板11的菲涅耳透鏡12各面為粗糙面12a時，該菲涅耳透鏡板11與雙凸透鏡板組合構成投影屏后通過雙凸透鏡板21很難看到菲涅耳透鏡12的凹凸形狀，因此不易與雙凸透鏡22發生干涉，進而可以抑制波紋的產生。
又，菲涅耳透鏡板11的背面設有規則的凹凸部13時，從菲涅耳透鏡12側或雙凸透鏡板21的觀察側很難看到該規則的凹凸部13，因此規則的凹凸部13、菲涅耳透鏡12及雙凸透鏡22之間互相不易發生干涉，從而也抑制了波紋的產生。
該菲涅耳透鏡的粗糙面12a的表面粗糙度以數均粗糙度(Ra)大于0.2μm為宜。若數均粗糙度(Ra)小于0.2μm，則前述的菲涅耳透鏡12及規則的凹凸部13不易被看到的效果會下降，因此其波紋會更明顯。又，若數均粗糙度(Ra)過大，會給菲涅耳透鏡的折射特性帶來不良影響，因此采用100μm以下為宜。
形成菲涅耳透鏡12各個光滑面經過粗化后可得到菲涅耳透鏡的粗糙面12a。通常也可以對制備菲涅耳透鏡的金屬模的模具工作面進行噴砂、噴有孔玻璃珠或化學蝕刻等處理，采用進行過上述粗化處理的模具制備可得到具有粗糙面12a的菲涅耳透鏡板。
下面舉具體實施例說明如何防止重影及波紋的產生。其中符號請參照圖1或圖5。
實施例1投影型電視機31的各個參數如下投影屏1的畫面尺寸為1270mm(50型)，投影距離為870mm，投影屏1中心與鏡面3中心間距離為390mm，鏡面3的傾斜角為(在圖5b中用θ表示)與垂直方向成35°角。
菲涅耳透鏡板11厚度為2mm，其一側面設有間距為0.126mm、焦距為800mm、各表面的數均粗糙度(Ra)為0.26μm的菲涅耳(凸)透鏡12，相反側面緊密排列有透鏡間距為0.09mm、截面為直徑達0.2mm的圓的一部分的水平雙凸透鏡13a，形成了規則的凹凸部。
雙凸透鏡板21’厚度為1mm，用丙烯酸樹脂通過擠壓成型法形成，內部含有擴散劑，其一側面設有透鏡間距為0.161mm、截面為直徑達0.87mm的圓的一部分的(垂直)雙凸透鏡22，且雙凸透鏡22的上面設有厚度為20μm、吸光率為40％的吸光層。
實施例2投影型電視機31的各個參數同實施例1。
菲涅耳透鏡板11厚度為2mm，其一側面設有間距為0.16mm、焦距為800mm、各表面的數均粗糙度(Ra)為0.35μm的菲涅耳(凸)透鏡12，相反側面緊密排列有透鏡間距為0.114mm、截面為直徑達0.3mm的圓的一部分的水平雙凸透鏡13a，形成了規則的凹凸部。
雙凸透鏡板21的厚度為0.34mm，用丙烯酸樹脂通過擠壓成型法形成。其內部含有擴散劑，其一側面設有透鏡間距為0.24mm、截面為直徑達0.13mm的圓的一部分的(垂直)雙凸透鏡22，雙凸透鏡22的非聚光部上形成了寬度為0.15mm的黑帶。
具體操作時，無論是由實施例1制備出的菲涅耳透鏡板11和雙凸透鏡板21’還是由實施例2制備出的菲涅耳透鏡板11和雙凸透鏡板21，都使菲涅耳透鏡12面對于雙凸透鏡22后用500ANSI流明(ANSI流明為表示液晶投影機亮度的單位)的液晶投影機2由菲涅耳透鏡板11的水平雙凸透鏡13a進行投影。
實施例1或2的任何一種投影屏在進行投影時都不會發生由投影屏背面的反射造成的重影現象，可看到清晰的影像。又，也沒有發現由菲涅耳透鏡板11背面的水平雙凸透鏡13a引起的波紋，但當菲涅耳透鏡12各表面的數均粗糙度(Ra)為0.17μm，其它條件與實施例1相同時投影屏上雖未出現重影，但發現了放射狀的波紋。
權利要求
1.一種菲涅耳透鏡板，其特征在于包括菲涅耳透鏡，且組成該菲涅耳透鏡的各面含有粗糙面。
2.根據權利要求1所述的菲涅耳透鏡板，其特征在于該粗糙面的數均粗糙度(Ra)大于0.2μm。
3.根據權利要求1或2所述的菲涅耳透鏡板，其特征在于與設有該菲涅耳透鏡的側面相反的側面設置有可抑制正反射的規則的凹凸部。
4.根據權利要求3所述的菲涅耳透鏡板，其特征在于該規則的凹凸部為雙凸透鏡、蒼蠅眼透鏡或棱鏡。
5.一種菲涅耳透鏡板，其特征在于包括菲涅耳透鏡，與設有該菲涅耳透鏡的側面相反的側面設置有可抑制正反射的規則的凹凸部，該凹凸部為蒼蠅眼透鏡或棱鏡。
6.一種透過型投影屏，其特征在于包括權利要求1至5中任何一種菲涅耳透鏡板，于該菲涅耳透鏡板的菲涅耳透鏡側配置有雙凸透鏡板。
7.根據權利要求6所述的透過型投影屏，其特征在于該雙凸透鏡板上靠菲涅耳透鏡板一側設有雙凸透鏡，與該菲涅耳透鏡板側相反的一側，于該雙凸透鏡的非聚光部設有遮光層。
8.根據權利要求6所述的透過型投影屏，其特征在于該雙凸透鏡板上靠菲涅耳透鏡板一側設有雙凸透鏡，而該雙凸透鏡表面形成有由透明著色層組成的吸光層。
全文摘要
本發明涉及一種可有效防止重影現象、并且不助長波紋產生的適用于投影型電視機的透過型投影機及用于透過型投影機的菲涅耳透鏡板。本發明的主要特征是投影屏(1)由菲涅耳透鏡板(11)和雙凸透鏡板(21)構成，其背面側菲涅耳透鏡板(11)的背面設置由水平雙凸透鏡、蒼蠅眼透鏡或棱鏡形成的規則凹凸部(13)，并將菲涅耳透鏡面作成粗糙面，以抑制重影及波紋的發生。
文檔編號H04N5/74GK1405582SQ0212820
公開日2003年3月26日 申請日期2002年8月2日 優先權日2001年8月8日
發明者本田誠, 井手道尚, 關口博 申請人:大日本印刷株式會社