專利名稱：雙凸透鏡片和投影屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用在諸如背投電視等中的雙凸透鏡以及使用所述雙凸透鏡的投影屏。
然而，在傳統(tǒng)的雙凸透鏡片中，依賴外部光的條件，透鏡對外部光的反射降低了圖象的對比度，這防礙了觀察者對圖象的可視識別。使用雙凸透鏡片本身解決問題的方法有這樣的缺點(diǎn)雖然對比度改善了，但圖象光的使用效率降低了；結(jié)果，可見度角和圖象的亮度都會降低。
在本發(fā)明第一方面內(nèi)容中，提供一種雙凸透鏡片，其包括設(shè)有透鏡元件的光發(fā)射表面；在透鏡元件之間每個邊界上設(shè)置的黑條部分，其中每個透鏡元件和黑條部分的相應(yīng)側(cè)壁彼此相接觸，或者每個透鏡元件通過連接部分連接到側(cè)壁，當(dāng)在垂直于透鏡元件的截面中看時，所述連接部分具有大于0且等于或小于15μm的寬度A。
根據(jù)本發(fā)明的此方面內(nèi)容，外部光從光發(fā)射表面一側(cè)入射到雙凸透鏡片上之后，朝向位于屏前觀察者的反射光的量會減少，其中被反射的光從透鏡元件和黑條部分之間的邊界、以及從那邊界的鄰近處射出。因此，可以充分地改善對比度。請注意，每個透鏡元件和黑條部分的側(cè)壁彼此相互接觸的情況是指透鏡元件的末端邊緣和黑條部分的側(cè)壁是連續(xù)的，沒有連接部分作過渡。
在本發(fā)明的第二方面內(nèi)容中，提供一種雙凸透鏡片，其包括設(shè)有透鏡元件的光發(fā)射表面，設(shè)置在透鏡元件之間每個邊界上的黑條部分，其中當(dāng)假定P代表透鏡元件的間距；H代表在垂直于透鏡元件的截面中看時黑條部分的寬度時，黑條部分和透鏡元件之間的高度差F設(shè)置在下面不等式表示的范圍中0.098P≤F≤(P-H)/2tan(π/3)及其中從黑條部分的頂點(diǎn)部分測量起、相對黑條部分的側(cè)壁的著色部分的寬度B設(shè)置在下面不等式表示的范圍中0.30F≤B≤0.89F根據(jù)本發(fā)明的此方面內(nèi)容，可以抑制外部光入射在光發(fā)射表面一側(cè)的孔徑面積的增加。在抑制上述增加的同時，可以在黑條部分提供充足的著色面積，并且充分確保對外部光的光入射和光發(fā)射的屏蔽能力的程度。因此，可以充分地提高對比度。也可以保證60度的可見度角或者更大。此外，還可以防止色彩染著在光發(fā)射表面一側(cè)的透鏡元件上，從而防止投影屏上黑色點(diǎn)瑕疵的發(fā)生。
在本發(fā)明的第三方面內(nèi)容中，提供一種雙凸透鏡片，其包括設(shè)有透鏡元件的光發(fā)射表面，設(shè)置在透鏡元件之間每個邊界上的黑條部分，其中設(shè)置黑條部分的著色部分的光反射屬性，使得其全光線反射系數(shù)等于或者小于4.6％，且其的漫反射系數(shù)等于或者小于1.5％。
根據(jù)本發(fā)明的此方面內(nèi)容，反射光成分降低，從而使對比度增強(qiáng)，其中所述發(fā)射光成分包括在響應(yīng)外部光從雙凸透鏡片的光發(fā)射表面一側(cè)的入射、并反射到黑條部分的表面上的反射光成分中，且其朝向投影屏前的觀看者。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一和第三方面內(nèi)容，通過將各個部分的尺寸和反射系數(shù)設(shè)置在指定條件下改善了對比度。因此，對于透鏡片即使不用色彩，也可以充分地增強(qiáng)對比，增強(qiáng)圖象光的使用效率，從而提供明亮的圖象。此外，也可以增大可見度角。尤其是在將上述的第一和第三方面的技術(shù)特征彼此結(jié)合起來構(gòu)造雙凸透鏡片的情況下，可以顯著地增強(qiáng)對比度、圖象光使用效率和可見度角。因此，優(yōu)選使用上述方案。
本發(fā)明的進(jìn)一步方面內(nèi)容，提供裝備有上述任一種根據(jù)本發(fā)明的雙凸透鏡片的投影屏。根據(jù)本發(fā)明的此方面內(nèi)容，使用上述雙凸透鏡片的特性，可以提供對比度高且在圖象亮度和可見度角方面極好的投影屏。
附帶地，在本發(fā)明中，垂直于透鏡元件的截面是指通過這樣可以獲得的截面沿平行于透鏡元件排列的方向和沿每個透鏡元件光軸的方向剖雙凸透鏡片。黑條部分的全光線反射系數(shù)是指從根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)K7105的測量中獲得的值。漫反射系數(shù)是指從對發(fā)散光的量的測量中獲得的值。
在光發(fā)射表面一側(cè)的透鏡元件3...3的邊界上沿與透鏡元件3平行的方向形成黑條部分4...4。黑條部分4有頂點(diǎn)部分5和一對側(cè)壁6，其中所述頂點(diǎn)部分5制成平面形狀且垂直橫貫透鏡片的厚度方向(

圖1的垂直方向)，每個所述的側(cè)壁6垂直橫貫頂點(diǎn)部分5。頂點(diǎn)部分5比透鏡元件3要突出。用具有外部光吸收屬性的黑色墨水將頂點(diǎn)部分5的全部表面和成對的側(cè)壁6的上端部分著色成黑色，從而構(gòu)造成著色部分7。注意在圖1中，用剖面線表示出著色部分7。在圖1中，雖然只示出了一個側(cè)壁6的著色部分7，但相對的側(cè)面的著色部分7與其相同。
圖2A示出在透鏡片1的光發(fā)射表面一側(cè)且以相對透鏡元件3成直角橫截透鏡元件3所得的區(qū)域。如圖中所示的，在透鏡元件3和黑條部分4之間的連接部分，形成有連接部分8...8，每個所述的連接部分有大致的圓弧一樣的截面形狀。注意連接部分8不限于是圓弧截面。如果它是截面形狀不同于任何一個透鏡元件3和黑條部分4的截面形狀的部分，那么所述部分包括在所述的連接部分8中。圖2A中由記號“黑色圓圈”示出的連接部分8和透鏡元件3之間的邊界部分是點(diǎn)，在所述的點(diǎn)上透鏡元件3的曲率終止。在側(cè)壁6和連接部分8之間邊界部分是點(diǎn)，在所述的點(diǎn)上側(cè)壁6的平直的平面終止。
在具有上述結(jié)構(gòu)的透鏡片1中，在此實(shí)施例中，各個部分的諸如尺寸等的物理屬性設(shè)置如下。(1)有關(guān)連接部分8設(shè)置透鏡元件3的橫截面中的寬度A，使其大于0且等于或者小于15μm。其原因如下。
圖3示出了在光發(fā)射表面一側(cè)到達(dá)透鏡片1的外部光被反射的情況。如圖3中虛線所示，由透鏡元件3進(jìn)入透鏡片1內(nèi)部的外部光可以在透鏡片1中反射且由透鏡元件3射出。這個從透鏡元件3射出的外部光加到從透鏡元件3射出的圖象光中。結(jié)果，對比度降低。此外，一般認(rèn)為觀察者或者觀看者從透鏡片1的前面(厚度方向上)看屏幕。因此，沿透鏡片1的厚度方向直向前射的外部光(由圖3中的粗線示出)對于對比度的降低有最不利的影響。根據(jù)本發(fā)明人的研究，已經(jīng)確定，反射光相對較經(jīng)常地沿透鏡片1的厚度方向從連接部分8射出。還確定連接部分8的寬度A越窄，在從其前面看透鏡片1時獲得的對比度越顯著地增強(qiáng)。連接部分8的寬度A越小越好。還確定設(shè)置寬度A為15μm或者更小可以明顯地改善對比度。(2)關(guān)于黑條部分4和透鏡元件3之間的高度差F，和側(cè)壁的著色部分7的寬度B黑條部分4和透鏡元件3之間的高度差F設(shè)置在如下的范圍內(nèi)，其與透鏡元件3的間距P和黑條部分4的橫截面中的寬度H有關(guān)。
0.098P≤F≤(P-H)/2tan(π/3)當(dāng)高度差F較大時，可能會使外部光穿過其進(jìn)入透鏡元件3的面積很窄。然而，當(dāng)高度F超出值(P-H)/2tan(π/3)時，如圖4所示，在光發(fā)射一側(cè)，從透鏡元件3射出的漫射圖象光的可見度角變成60?；蛘吒?。因此，可見度角變短，結(jié)果屏與投影屏不相稱。另一方面，當(dāng)高度差F小于0.098P時，開口部分面積變得非常地大，其中外部光是從光發(fā)射表面通過所述開口部分進(jìn)入透鏡片1中。此外，黑條部分4的著色部分7的面積變短。結(jié)果就不能改善對比度。
其次，黑條部分4的側(cè)壁6的著色部分7的寬度B(然而，如果寬度B的值是沿透鏡片1的厚度方向從頂點(diǎn)部分5測量獲得的)設(shè)置在下述不等式表達(dá)的范圍內(nèi)0.30F≤B≤0.89F在著色部分7的寬度B小于0.03F時，側(cè)壁6上的用來屏蔽外部光的入射和發(fā)射的面積會不足，結(jié)果就不能獲得對比度的改善效果。進(jìn)一步，當(dāng)寬度B超過0.89F時，在其制造過程期間，著色部分7的黑色色彩可能對透鏡元件3有影響。這樣的結(jié)果是，在投影屏產(chǎn)生不適宜的黑色的瑕疵。(3)著色部分7的全光線反射系數(shù)和漫反射系數(shù)黑條部分4的全光線反射系數(shù)設(shè)置為4.6％或者更少，其漫反射系數(shù)設(shè)置在1.5％或者更少?；蛘咴谌饩€反射系數(shù)超過4.6％的情況下，或者在漫反射系數(shù)超出1.5％的情況下，來自黑條部分4的朝向觀察者一側(cè)的反射光成分不可忽略地增加了。結(jié)果，失去了對比度的改善效果。
按照以上構(gòu)成的透鏡片1放置在菲涅耳透鏡9的光發(fā)散的一側(cè)，如圖5所示。主要聯(lián)合使用菲涅耳透鏡9和雙凸透鏡片1構(gòu)成投影屏10。然而，諸如阻止瑕疵或者污點(diǎn)的保護(hù)屏等組成元件可以進(jìn)一步放在投影屏10上。[實(shí)例](1)例1為了檢查光發(fā)射一側(cè)的透鏡元件3和黑條部分4的側(cè)壁6之間連接部分8的寬度的適當(dāng)范圍，制造的雙凸透鏡片符合表1的條件。從而，對由此得到的屏的對比度進(jìn)行評估。評估的結(jié)果一起列在圖6的表1中。
從以上的檢查的結(jié)果中可以確定能有效提高對比度的連接部分的寬度A的大小是15μm或者更小。(2)例2為了檢查側(cè)壁6的著色部分7的寬度B以及黑條部分4和透鏡元件3之間的高度差F的適當(dāng)范圍，制造的雙凸透鏡片符合表2的條件。從而，對對比度進(jìn)行評估。評估的結(jié)果一起列在圖7的表2中。
從以上的檢查的結(jié)果中可以確定以下內(nèi)容。即能有效提高對比度的高度差F的范圍是0.098P≤F≤(P-H)/2tan(π/3)而寬度B的范圍是0.30F≤B≤0.89F請注意，表2中的評估是使用樣品2作為參考而得到的，所以是相對地評估了從所述參考測得的對比度的效果。因此，表2中的標(biāo)記“x”不表示對比度的絕對評估不適合。樣品7到9是檢查高度F的。這是為了找出其下限值。為了這個目的，當(dāng)高度F是100μm(樣品9)時，7到9每個樣品的側(cè)壁的著色部分的寬度B設(shè)置的下限值為30μm。
高度差F的上限值(P-H)/2tan(π/3)是根據(jù)幾何學(xué)確定的，以便滿足角度θ(見圖4)變成60度的條件。在可見度角θ低于60的情況下，可以確定得到的雙凸透鏡片不適合作為所述的雙凸透鏡片。對于寬度B的上限0.89F，當(dāng)超出0.89F時，以下內(nèi)容能得到確定。即應(yīng)用到黑條4的側(cè)壁6上的墨水同樣會粘附在透鏡元件3，且在透鏡片1上出現(xiàn)黑色疵點(diǎn)的頻率會變高。(3)例3為了檢查關(guān)于黑條4的著色部分7的光反射屬性，制造的雙凸透鏡片符合表3的條件。且對片的對比度進(jìn)行評估。評估的結(jié)果一起列在圖8的表3中。
從以上的檢查的結(jié)果中可以證明當(dāng)著色部分7的光反射屬性對改善對比度有效時，全光線反射系數(shù)是4.6％或者更少，而發(fā)散系數(shù)是1.5％或者更小。請注意，表3中的評估是使用樣本10作為參考而得到的，所以是相對地評估了從所述參考測得的對比度的效果。因此，表3中的標(biāo)記“x”不表示對比度的絕對評估不適合。
本發(fā)明不局限于上述的實(shí)施例和例子中，允許在不偏離權(quán)利要求范圍中描述的技術(shù)思想的前提下作各種改變或者改進(jìn)。例如，在上述的實(shí)施例中，描述了這樣的結(jié)構(gòu)寬度A大于0的連接部分8存在于透鏡元件3和黑條部分4的側(cè)壁6之間。然而，也可以不設(shè)置連接部分8，即透鏡元件3和側(cè)壁6彼此接觸的寬度A為0。工業(yè)適用性如以上解釋的，根據(jù)本發(fā)明，以下的因素如上述的設(shè)置進(jìn)行設(shè)置在雙凸透鏡片的光發(fā)射表面一側(cè)的透鏡元件和黑條部分之間的邊界部分的寬度；黑條部分和透鏡元件之間的高度差；在黑條部分的側(cè)壁上的著色部分的寬度；黑條部分的光反射屬性。因此，可以提供對比度高的雙凸透鏡片和投影屏，且可以同時改善可見度角和圖象的亮度。
權(quán)利要求
1.一種雙凸透鏡片，包括設(shè)有透鏡元件的光發(fā)射表面，設(shè)置在透鏡元件之間每個邊界上的黑條部分，其中每個透鏡元件和黑條部分的相應(yīng)側(cè)壁彼此相互接觸，或者每個透鏡元件通過連接部分連接到側(cè)壁，所述連接部分當(dāng)在垂直透鏡元件的截面中觀看時具有大于0且等于或者小于15μm的寬度A。
2.一種雙凸透鏡片，包括設(shè)有透鏡元件的光發(fā)射表面，設(shè)置在透鏡元件之間每個邊界上的黑條部分，其中假設(shè)P表示透鏡元件的間距；H表示在垂直透鏡元件的截面中看的黑條部分的寬度，黑條部分和透鏡元件之間的高度差F設(shè)置在如下不等式表示的范圍內(nèi)0.098P≤F≤(P-H)/2tan(π/3)并且其中從黑條部分的頂點(diǎn)部分測量起、相對黑條部分的側(cè)壁的著色部分的寬度B設(shè)置在如下不等式表示的范圍內(nèi)0.30F≤B≤0.89F
3.一種雙凸透鏡片，包括設(shè)有透鏡元件的光發(fā)射表面，設(shè)置在透鏡元件之間每個邊界上的黑條部分，其中設(shè)置黑條部分的著色部分的光反射屬性，使其的全光線反射系數(shù)等于或者小于4.6％，且使其的漫反射系數(shù)等于或者小于1.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸透鏡片，其中當(dāng)假設(shè)P表示透鏡元件的間距；H表示在垂直透鏡元件的截面中看時黑條部分的寬度時，黑條部分和透鏡元件之間的高度差F設(shè)置在如下不等式表示的范圍內(nèi)0.098P≤F≤(P-H)/2tan(π/3)及其中從黑條部分的頂點(diǎn)部分測量起、相對黑條部分的側(cè)壁的著色部分的寬度B設(shè)置在如下不等式表示的范圍內(nèi)0.30F≤B≤0.89F
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的雙凸透鏡片，其中設(shè)置黑條部分的著色部分的光反射屬性，使其的全光線反射系數(shù)等于或者小于4.6％，且使其的漫反射系數(shù)等于或者小于1.5％。
6.一種投影屏，其裝備有根據(jù)權(quán)利要求1到5的任何一個權(quán)利要求所述的雙凸透鏡片。
全文摘要
本申請公開了一種雙凸透鏡片，其對比度高且其能改善圖象的亮度和可見度角。在垂直透鏡元件3的截面中，產(chǎn)生在光發(fā)射一側(cè)的透鏡元件3和黑條部分4的側(cè)壁6之間的連接部分8的寬度A制為15μm或者更少。當(dāng)假設(shè)P表示透鏡元件3的間距，H表示在從垂直透鏡元件3的截面中看的寬度時，黑條部分4和透鏡元件3之間高度差F設(shè)置在如下不等式表示的范圍中0.098P≤F≤(P－H)/2tan(π/3) 同時，從黑條部分的頂點(diǎn)部分測量起、關(guān)于黑條部分的側(cè)壁的著色部分的寬度B寬度設(shè)置在如下不等式表示的范圍內(nèi)0.30F≤B≤0.89F著色部分7的全光線反射系數(shù)制為4.6％或者更少，及漫反射系數(shù)制為1.5％或者更少。
文檔編號G03B21/62GK1473283SQ01818631
公開日2004年2月4日 申請日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月9日
發(fā)明者高橋克則, 千千和壽江, 壽江 申請人:大日本印刷株式會社