双凸透镜片制造技术

一个用于后部投影屏幕的双凸透镜片，包括一个片体；具有大致椭圆截面并形成于片体的后表面的后透镜，形成于片体的前表面的前透镜位于后透镜的焦点或接近焦点的位置；一个光吸收层形成于非后透镜焦点位置的前表面；后部和前部透镜的间距ｐ，双凸透镜片的厚度ｔ，等于接触后透镜的平面与接触前透镜的平面之间的距离，满足不等式１．１≤ｔ／ｐ≤１．４，限定后透镜锥形截面的锥形系数ｋ的范围是－０．５到－０．４。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用做投影式电视系统的后部投影屏幕的双凸透镜片，其中，从图象源被投影到投影显示屏的光线由透镜系统放大了尺寸。特别的是，本专利技术涉及用做后部投影屏幕的双凸透镜片，在其上，通过单一图象源，如LCD(液晶显示)或DMD(数字微镜装置)投影产生用于观看的图象。众所周知的投影电视系统使用三个图象源，即，红，绿和蓝CRT，图象的放大通过投影透镜系统经三个图象源形成，并投影放大的图象于后部投影屏幕上。近年来，液晶投影电视系统取代了这种使用三个CRT的投影电视系统。液晶投影电视系统使用三个LCD板，即，红，绿和蓝LCD板作为图象源，结合由三个LCD板的分光镜形成的图象，形成一个复合的图象，并显示此复合图象。由当前LCD产生的图象的亮度和对比度低于由红，绿，蓝三个CRT构成的图象源产生的图象。因此，用于显示由LCD图象源产生的图象的LCD后部投影屏幕，就必须能够以高于显示由CRT图象源产生的图象的CRT后部投影屏幕的对比度显示图象。当一个在它的前表面，即面向观众的一面配置有光吸收层的双凸透镜片，把它用做后部投影屏幕时，一种增加双凸透镜片的黑色条纹率，即，形成于双凸透镜片前表面的黑色条纹区域与双凸透镜片的前表面的比率(在后称为BS率)的方法，是最有效增加显示于双凸透镜片上图象对比度的方法。一般来说，LCD图象源配置有单一LCD。因此，当使用LCD图象源而不是使用CRT图象源时，较少有光线从斜方射在双凸透镜片上。所以使用LCD图象源时能很容易地增加双凸透镜片的BS率。图7A和图7B分别显示由单-显示图象源产生的图象的单-显示双凸透镜片1，和显示由三-显示图象源产生的图象的三-显示双凸透镜片1。光线由单-显示图象源发出，射在双凸透镜片1的后表面，即面对图象源的一面，具体是，射在与多个双凸透镜片接触形成双凸透镜片1的后表面的平面上，入射角约为图7A中实线所指的特殊的角，因此光吸收层可以较大的BS率形成。光线由三-显示图象源发出，射在双凸透镜片1的后表面，入射角是多个不同的入射角(图7B仅仅显示了两个不同的入射角)，如图7B中实线和点线所示，因此光吸收层不能以较大的BS率形成以如图中点线所示的那样倾斜传送入射光线。几何学上，如果BS率的上限在50到55％范围，例如，如点线所示的倾斜的入射光线以10°的入射角射在双凸透镜片1的后表面上。一般来说，光吸收层4形成于有一个近乎直角截面的的升高区5的表面。如果升高区5有较高的高度，离开双凸透镜片1的前表面的透镜3的光线被升高区5截获，于是双凸透镜片1的视角较窄。在JP8-313865A中提到的后部投影屏幕，用来显示LCD或DMD产生的图象，LCD或DMD使用Fresnel透镜漫射投影光线以减少闪烁。因为光线以分布于一定范围的入射角射在双凸透镜片上，如果BS率过度大的话，则不是由双凸透镜片没有发射的光的量增加。一般来说，离开装置于双凸透镜片后表面的Fresnel透镜的光线，基本上但不是完全平行。因此光线不是根据双凸透镜片的宽度射在双凸透镜片的中心区，而是倾斜地射在双凸透镜片上。后透镜和前透镜分别形成于双凸透镜片的后表面和前表面，达到光学配准，但后透镜和对应的前透镜之间的几何位置不同，以更有效地传送光线。JP-59-69748A建议了一种方法，用下列公式确定双凸透镜片的位置之差d。d=t•tan⟨sin-1[sin{tan-1(r/f2)}/n]⟩]]>=r•t/{n2(r2+f22)-r2}]]>这里t是双凸透镜片的厚度，即，在后表面的透镜面和前表面的透镜面之间的距离，n是形成双凸透镜片的材料的折射指数，r是离开中心的距离，f2是Fresnel透镜的焦距长度。从严格的观点看，这个公式仅仅表达了在离开Fresnel透镜的光线和射在有厚度t的平板的后表面及离开平板的前表面之间的距离。如图9所示，倾斜射在双凸透镜片1的凸透镜2(后表面的透镜)的光线，没有聚焦在一个点上，因为这些光线被缩短，光线从有前表面宽度的区域离开前表面。因此，只有从光线a0射在凸透镜2的顶端的位差可用前述公式计算。很明显，沿着光线a0的光程追踪，光线a0在由于光线缩短而散布的宽度范围的终点位置，离开双凸透镜片的前表面。如果在前表面的透镜3大致是平的，离开透镜3的光线a0沿大致是前表面的法线方向传播。射在后表面的后透镜2上的光线a1，在透镜2的一个末端贯穿对应于透镜2的另一末端的前表面的前透镜3的一个末端区域，以一个透镜3法向方向的较大的角离开透镜3。因此，如果没有改变位差而BS率增加，则至少射在透镜2的一个末端的光线，或射在透镜2的另一末端的光线被升高区5截获，这样当双凸透镜片被用做显示屏时其视角就会减小。因此，本专利技术的目标是提供一种用做后部投影屏幕的双凸透镜片，显示用单一图象源投影在屏幕上来观看，提供一种大BS率的光吸收层，能够减少在后和前表面之间的位差变异的影响，以广角范围漫射光线和以高对比度显示图象。本专利技术以上的和其它的目标，特性和优点将在下面参考附图的描述中变的很明显。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例的透镜片的部分截面图；图2是光线射在第一实施例的双凸透镜片的双凸透镜边缘的光路的概略图；图3是根据本专利技术的第二实施例的透镜片的部分截面图；图4是本专利技术的双凸透镜片和传统的双凸透镜片达到光学配准的不同位置的概略图；图5是分别具有不同BS系数的不同光吸收层入射角的投射率的变化图；图6是根据本专利技术的透镜片的不同位置的投射率的变化图；图7A和图7B是显示单管双凸透镜片和三管双凸透镜片的放大部分的截面图的比较；图8是考虑漫射因素的双凸透镜片的BS系数的双凸透镜片的模型截面图；图9是帮助解释传统双凸透镜片在确定达到光学配准的不同位置时产生的问题的部分截面图。参考图1，根据本专利技术的第一实施例的双凸透镜片1，双凸透镜片1有一个背部透镜2形成一背部表面，前透镜3形成前表面，每一个都位于接近相应的背部透镜2的焦距点，升高部分5形成在前透镜3的附近，光吸收层4有一个区域覆盖升高部分5。一般来说，双凸透镜片1的背部透镜3可以是一个圆形，椭圆或非球形截面。然而，为了保证形成的光吸收层4有一个大的BS率(光吸收层4的区域与双凸透镜片1的前表面的比率)，需要背部透镜2的用于下列一般公式中的弯曲截面的锥形系数k约为-0.45，在直角坐标系统中限定背部透镜2的形状，此坐标有一个与背部透镜2的表面生成线垂直相交的X轴，及与双凸透镜片1的厚度平行的Y轴。y=-(x2/c)[1+{1-(k+1)(x/c)2}]]]>这里的C是近轴的曲率半径。当背部透镜2具有上述公式限定的截面形状时，入射光线的纵向象差为零，入射光线可以聚焦到一点。即使锥形系数k不等于-0.45，焦点没有沿着背部透镜2的纵向定位于光轴上，当锥形系数k在-0.5≤k≤-0.4变动时，入射光线的纵向象差不是很明显。BS率可以在光线射在背部透镜2的根部边缘的基础上，通过确定前透镜3的区域来增加。具有大的BS率的双凸透镜片的前透镜3的宽度实际很小。因此前透镜3必须有一个相当小的曲率半径以从前透镜3漫射光线。但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个用于后部投影屏幕的双凸透镜片，包括： 具有前表面和后表面的片体； 具有大致椭圆截面并形成于片体的后表面的后透镜，所说的后透镜具有各自的焦点； 形成于片体的前表面的前透镜位于后透镜的焦点或接近焦点的位置；以及 一个光吸收层，它形成于非后透镜焦点位置的前表面；其中的光吸收层在ＢＳ率满足不等式：ＢＳ≤（１－２ｗ／ｐ）ｘ１００（％）时形成，这里 ｗ－（ｔ－ｔ↓［Ｄ］／２）ｔａｎ｛ｓｉｎ↑［－１］（ｓｉｎβ↓［Ｆ］／ｎ）｝＋ｔ↓［Ｄ］／２×ｔａｎ｛ｓｉｎ↑［－１］（ｓｉｎβ↓［Ｆ］／ｎ）＋ｓｉｎ↑［－１］（ｓｉｎβ↓［Ｌ］／ｎ）｝ ｔ是双凸透镜片的厚度，ｔ↓［ｄ］是漫射层的厚度，ｎ是双凸透镜片的折射指数，β↓［Ｆ］是射在双凸透镜片之前漫射光线的１／３光度角，β↓［Ｌ］是由双凸透镜片包含的光漫射材料引起的漫射光线的１／３光度角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡边一十六，织田训平，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]