CN1298495A - 双凸透镜片 - Google Patents

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Abstract

一种弓形弯曲的双凸透镜片,其出射透镜侧为凹侧;在其弓形近似曲线上设定点(P2,P3)及其弦(B1),点(P2,P3)与该中心线(CL)的距离分别为150mm,这两个点之间的连线为弦(B1),其距离为300mm,这时,该近似曲线与中心线的交点(P1)到该弦(B1)的距离为SO;设定点(P4)及其弦(B2),从该近似曲线上端(UE)沿双凸透镜片的近似曲线向下,其直线距离为300mm的点即为所述的点(P4),所述上端(UE)与所述点(P4)的连线为弦(B2),这时,在该弦(B2)的中点(P5)作垂直线,该垂直线与双凸透镜片近似曲线的交点(P6)到弦(B2)的距离为S1;设定点(P7)及其弦(B3),从该近似曲线下端(LE)沿双凸透镜片的近似曲线向上,其直线距离为300mm的点即为所述的点(P7),所述下端(LE)与所述点(P7)的连线为弦(B3),这时,在该弦(B3)的中点(P8)作垂直线,该垂直线与双凸透镜片近似曲线的交点(P9)到弦(B3)的距离为S2;这时,上述参数S0、S1和S2满足S0>S1>0和S0>S2> 0的关系。

Description

双凸透镜片
技术领域
本发明涉及一种用于背投型电视接收机等屏幕中的双凸透镜片。
背景技术
在现有的背投型电视接收机屏幕中，双凸透镜片(lenticular lenssheet)和菲涅耳凸透镜片(Fresnel lens sheet)的组合是公知的。在这样的屏幕中，将厚度和材质不同的塑料制成的两个或两个以上的凸透镜片组合。因此，每个凸透镜片相应于周围温度和湿度的变化而产生的伸缩量不同，各凸透镜片之间会产生间隙。因此，如图5所示，将双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片弯曲，使菲涅耳凸透镜片2比双凸透镜片1的曲度小，利用凸透镜片的弹性力使两个凸透镜片紧贴在一起，从而，防止凸透镜片之间产生间隙。这里，通常是将平面透镜片置于预定的模型内，然后热压，由此，将透镜片弯曲。双凸透镜片1的曲度(弓形的曲率R)在中心附近和上下两端附近是相同的。当这两个透镜片作为屏幕使用时，如说明本发明的图4所示的那样，用屏幕框架6将上下两端保持固定。将这样弯曲的透镜片固定在框架上而构成的屏幕用来组装电视机，这种电视机装在卡车等上进行运输时，由于运输过程中的振动而会使两个凸透镜片之间产生摩擦。尤其是在屏幕的上下端部容易产生摩擦，擦伤菲涅耳凸透镜片或双凸透镜片的顶部，使画面质量明显下降。
对此，人们提出了一种显示屏(参见特开平2-93531号公报)，其中，将菲涅耳凸透镜片的顶部平面化，人们还提出了一种显示屏(参见特开平1-97327号公报)，其中，将双凸透镜片的断面形状(弯曲形状)做成曲线和直线组合的近似球面的形状。
然而，作为双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片之间摩擦的对策，在将菲涅耳凸透镜片的顶部平面化情况下，为了使画面质量不下降，就限制使菲涅耳凸透镜的前端部射出的光透不过去的微小部分平面化，而射出的光能透过去的其它部分的形状不能改变。因此，平坦部分的宽度通常不过只有数μm，不能有效地防止两个凸透镜片之间因摩擦而擦伤。
但是，在圆形菲涅耳凸透镜片上设有同心槽。而且，圆形菲涅耳凸透镜片所用的模具是用切削工具对黄铜板等进行机械加工而制成的，通常，黄铜板等一边转动，一边对一个槽进行机械加工。从而，不可能只选择在屏幕的上下端部附近设置菲涅耳凸透镜顶部的平坦部分，甚至在中心线(高度方向)附近左右两边区域的、菲涅耳凸透镜顶部的平坦部分，这些本来不必要的区域，也不得不进行切削加工，这样，就产生了模具的切削加工所需要的时间长的问题。
另一方面，在显示屏的形状为近似球面形状，即，将双凸透镜片的断面形状(弯曲形状)做成由曲线和直线组合的近似球面的形状时，在高湿度的环境下，在双凸透镜片的断面形状为直线的区域，双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片之间会产生间隙。而且，在双凸透镜片的断面形状(弯曲形状)为曲线的区域，在运输过程中因两个凸透镜片之间的摩擦，会使双凸透镜片顶部以及菲涅耳凸透镜片顶部产生擦伤。因此，消除双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片之间的间隙与防止两个凸透镜片之间摩擦而产生擦伤的问题不可能同时解决。
本发明将要解决上述问题，本发明的目的是提供一种双凸透镜片，其中，即使在将这种双凸透镜片与菲涅耳凸透镜片组合而构成显示屏的情况下，与菲涅耳凸透镜片之间也很少产生间隙，而且与菲涅耳凸透镜片之间也很少因摩擦使透镜片顶部产生擦伤。
解决上述问题的本发明的双凸透镜片(1A)的特征在于，双凸透镜片在显示屏上下方向的断面形状为对称的弓形，光输出侧为弓形的凹侧，在双凸透镜片的高度方向，弓形相对于中心线(图1所示的CL)大致上下对称，
在该双凸透镜片的弓形形状的近似曲线上设定点(P2，P3)及其弦(B1)，点(P2，P3)与该中心线(CL)的距离分别为150mm，这两个点之间的连线为弦(B1)，其距离为300mm，这时，该近似曲线与中心线的交点(P1)到该弦(B1)的距离为S0，
设定点(P4)及其弦(B2)，从该双凸透镜片的近似曲线上端(UE)沿双凸透镜片的近似曲线向下，其直线距离为300mm的点即为所述的点(P4)，所述上端(UE)与所述点(P4)的连线为弦(B2)，这时，在该弦(B2)的中点(P5)作垂直线，该垂直线与双凸透镜片近似曲线的交点(P6)到弦(B2)的距离为S1，
设定点(P7)及其弦(B3)，从该双凸透镜片的近似曲线下端(LE)沿双凸透镜片的近似曲线向上，其直线距离为300mm的点即为所述的点(P7)，所述下端(LE)与所述点(P7)的连线为弦(B3)，这时，在该弦(B3)的中点(P8)作垂直线，该垂直线与双凸透镜片近似曲线的交点(P9)到弦(B3)的距离为S2，
这时，上述参数S0、S1和S2满足下列式(1)和式(2)：
S0＞S1＞0…(1)
S0＞S2＞0…(2)
这里，所述双凸透镜片的弓形形状的近似曲线是指下述弓形曲线，即，以水平方向不受力的方式将双凸透镜片的左侧面(或者右侧面)悬挂起来，从这个悬挂状态(即，使用状态转动90°后的状态)开始，将双凸透镜片慢慢下降到适当的盘上，双凸透镜片上与悬挂侧面相对的侧面接触该盘时的弓形曲线就是上述双凸透镜片的弓形形状的近似曲线。
上述用S0、S1和S2表示的弯曲程度除了满足上述式(1)和(2)之外，最好还满足下列式(3)到(5)：
5(mm)≤S0≤25(mm)…(3)
0(mm)＜S1＜25(mm)…(4)
0(mm)＜S2＜25(mm)…(5)
而且，本发明的屏幕包括上述双凸透镜片以及设置在该双凸透镜片入射侧面的菲涅耳凸透镜片，该菲涅耳凸透镜片的出射侧为凹侧，并且其弯曲程度比上述双凸透镜片的弯曲程度平缓。
图2是透视图，表示本发明的双凸透镜片及与之组合的菲涅耳凸透镜片的概略结构。如图2所示，本发明的双凸透镜片1A是弯曲的，其中，通常设有出射侧透镜3和黑色条纹4的出射侧为凹侧，入射侧透镜5为凸侧。图3是示意图，表示本发明的双凸透镜片和与之组合的菲涅耳凸透镜片各自的弯曲情况。
如图3所示，尽管与双凸透镜片1A组合的菲涅耳凸透镜片2的出射侧也为凹侧，但是，其曲度比双凸透镜片1A平缓。更具体地说，对于双凸透镜片1A的入射侧面，屏幕上下方向通过中心的切线L1与双凸透镜片1A上下端部的距离为D1，对于菲涅耳凸透镜片2的入射侧面，屏幕上下方向通过中心的切线L2与菲涅耳凸透镜片2上下端部的距离为D2，在用D1或D2表示曲度的情况下，D2最好为D1的1/20～1/3。
而且，本发明的双凸透镜片上下端部附近的曲度(S1、S2)比双凸透镜片中间的曲度(S0)小。
当双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片组合成屏幕的情况下，如图4所示，其上端和下端固定在屏幕框架6上，并由屏幕框架6支承。如果使用上下端部附近的曲度(S1、S2)比双凸透镜片中间的曲度(S0)小的本发明的双凸透镜片，则在上下端的屏幕框架附近，可以减小双凸透镜片表面与菲涅耳凸透镜片表面之间接触点的压力，防止这个区域菲涅耳凸透镜顶部产生擦伤。而且，在双凸透镜片与菲涅耳凸透镜片之间容易产生间隙的镜片中心附近，两个镜片之间的压力可以提高，从而，在采用不附加弯曲的双凸透镜片的情况下，双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片之间也很少产生间隙。
下面结合附图，说明本发明的实施例。
图1是示意图，表示本发明的双凸透镜片在上下方向的断面形状的近似曲线，其中，双凸透镜片被弯曲成弓形。
图2是透视图，表示本发明的双凸透镜片及与之组合的菲涅耳凸透镜片的概略结构。
图3是示意图，表示本发明的双凸透镜片及与之组合的菲涅耳凸透镜片各自在屏幕上下方向的断面形状的弯曲情况。
图4是示意图，表示双凸透镜片和菲涅耳凸透镜片固定在屏幕框架中的情况。
图5是示意图，表示现有的双凸透镜片及与之组合的菲涅耳凸透镜片各自在屏幕上下方向的断面形状的弯曲情况。
实施例1
利用紫外线固化树脂，通过光致聚合法，用丙烯-苯乙烯共聚物树脂制成2mm厚的片，在该片上形成菲涅耳透镜图形，制成菲涅耳凸透镜片，将该菲涅耳凸透镜片弯曲，使图像光的输入侧是凸的(菲涅耳凸透镜片弯曲凸出的幅度(图3中的D2)为10mm)。由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0为14.7mm，S1和S2为9.2mm。
将上述菲涅耳凸透镜片和双凸透镜片定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧；将其装在卡车上，运输大约1000公里，进行长距离运输试验，结果，在菲涅耳凸透镜片顶部和双凸透镜片顶部未出现擦伤。并且，将这种电视接收机置于40℃·75％的环境中48小时，结果，菲涅耳凸透镜片和双凸透镜片之间未产生间隙。
实施例2
由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在与实施例1不同的弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0为9.0mm，S1和S2为7.5mm。将这种双凸透镜片和与实施例1相同的菲涅耳凸透镜片一起定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧；然后进行与实施例1相同的长距离运输试验和高温高湿试验，结果，都取得了与实施例1相同的良好效果。
实施例3
由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在与实施例1～2不同的弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0为22.0mm，S1和S2为17.0mm。将这种双凸透镜片和与实施例1～2相同的菲涅耳凸透镜片一起定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧；然后进行与实施例1～2相同的长距离运输试验和高温高湿试验，结果，都取得了与实施例1～2相同的良好效果。
实施例4
由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在与实施例1～3不同的弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0为26.5mm，S1和S2为25.0mm。将这种双凸透镜片和与实施例1~3相同的菲涅耳凸透镜片一起定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧；然后进行与实施例1～3相同的长距离运输试验，结果，仅在屏幕的上下端部出现擦伤。观察这种背投电视的画面质量，结果，未出现画面质量下降的情况或阴影。而且，进行与实施例1～3相同的高温高湿试验，结果，与实施例1～3一样，两个透镜片之间未产生间隙。
比较例1
由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在与各实施例不同的弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0、S1和S2均为11.5mm。将这种双凸透镜片和与各实施例相同的菲涅耳凸透镜片一起定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧；然后进行与各实施例相同的长距离运输试验，结果，在屏幕的上下端部出现了擦伤。观察这种背投电视的画面质量，结果，在擦伤的部位出现了画面质量下降的情况或阴影，画面质量明显下降。而且，进行与各实施例相同的高温高湿试验，结果，两个透镜片之间产生了间隙。
比较例2
由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在与各实施例不同的弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0为10.5mm，S1和S2为-1.0mm(即，中心附近向相反方向弯曲，使入射透镜侧凸出)。将这种双凸透镜片和与各实施例相同的菲涅耳凸透镜片一起定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧。在这种状态下，观察到双凸透镜片与菲涅耳凸透镜片之间有2mm的间隙。将这种电视接收机置于40℃·75％的环境中48小时，结果，两个透镜片之间的间隙扩大到12mm。观察这种电视接收机的画面质量，结果，在有间隙的地方，出现严重的重影，并且产生聚焦偏移。另外，与各实施例一样，进行长距离运输试验，结果，在屏幕的上下端部出现了擦伤。
比较例3
由丙烯树脂构成的厚度为0.9mm的双凸透镜片放在与各实施例不同的弯曲模具中进行加热，制成双凸透镜片，其中，前面所定义的弯曲参数S0为24.0mm，S1和S2为27.0mm。将这种双凸透镜片和与各实施例相同的菲涅耳凸透镜片一起定位在电视接收机的框架中，使形成菲涅耳凸透镜形状的面在双凸透镜片侧；然后进行与各实施例相同的长距离运输试验，结果，在屏幕的上下端部，双凸透镜片的顶部和菲涅耳凸透镜片的顶部出现了擦伤。观察这种背投电视的画面质量，结果，在擦伤的部位出现了画面质量下降的情况或阴影，画面质量明显下降。而且，进行与各实施例相同的高温高湿试验，结果，两个透镜片之间产生了间隙。
下列表1对以上实施例和比较例中的弯曲程度和各试验结果进行了汇总。
表1
实施例1 实施例2 实施例3     实施例4 比较例1 比较例2 比较例3
    S0(mm)     14.7     9.0     22.0     26.5  11.5     10.5  24.0
 S1，S2(mm)     9.2     7.5     17.0     25.0  11.5     -1.0  27.0
 S0-S1(S2)(mm)     5.5     1.5     5.0     1.5     0     11.5 -3.0
长距离运输试验 无 无 无 有少量(实用上无画面质量问题) 有 无 有
高温高湿试验 无 无 无     无 无 有(组合时产生间隙) 无
产业上的可利用性
如果使用本发明的双凸透镜片，则与菲涅耳凸透镜片组合构成屏幕时，与菲涅耳凸透镜片之间很少产生间隙，很少因与菲涅耳凸透镜片摩擦而在镜片顶部产生擦伤。

Claims (4)

1．一种双凸透镜片，其特征在于：
双凸透镜片在显示屏上下方向的断面形状为对称的弓形，光输出侧为弓形的凹侧，在双凸透镜片的高度方向，弓形相对于中心线大致上下对称，
在该双凸透镜片的弓形形状的近似曲线上设定点及其弦，这些点与所述中心线的距离分别为150mm，这两个点之间的连线为所述的弦，其距离为300mm，这时，该近似曲线与所述中心线的交点到所述弦的距离为S0，
设定点及其弦，从该双凸透镜片的近似曲线上端沿双凸透镜片的近似曲线向下，其直线距离为300mm的点即为所述的点，所述上端与所述点的连线为所示的弦，这时，在所述弦的中点作垂直线，该垂直线与双凸透镜片近似曲线的交点到所述弦的距离为S1，
设定点及其弦，从该双凸透镜片的近似曲线下端沿双凸透镜片的近似曲线向上，其直线距离为300mm的点即为所述的点，所述下端与所述点的连线为所述的弦，这时，在所述弦的中点作垂直线，该垂直线与双凸透镜片近似曲线的交点到所述弦的距离为S2，
这时，上述参数S0、S1和S2满足下列式(1)和式(2)：
S0＞S1＞0…(1)
S0＞S2＞0…(2)
2．根据权利要求1所述的双凸透镜片，其特征在于：
所述的S0、S1和S2满足下列式(1)到式(5)：
S0＞S1＞0…(1)
S0＞S2＞0…(2)
5(mm)≤S0≤25(mm)…(3)
0(mm)＜S1＜25(mm)…(4)
0(mm)＜S2＜25(mm)…(5)
3．一种屏幕，其特征在于：
用权利要求1或2所述的双凸透镜片，以及在所述双凸透镜片的入射侧面设置的菲涅耳凸透镜片构成屏幕，所述菲涅耳凸透镜片的出射侧为凹侧，而且，其曲度比所述双凸透镜片的曲度平缓。
4．根据权利要求3所述的屏幕，其特征在于：
对于双凸透镜片的入射侧面，屏幕上下方向通过中心的切线与双凸透镜片上下端部的距离为D1，对于菲涅耳凸透镜片(2)的入射侧面，屏幕上下方向通过中心的切线与菲涅耳凸透镜片上下端部的距离为D2，在用D1或D2表示曲度的情况下，D2为D1的1/20～1/3。
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