CN1540367A - 菲涅耳透镜片、其制造方法及成形模具和其透射型屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明提供采用成形模具制造时可容易地脱离该成形模具、而且在使用时难以产生杂散光的菲涅耳透镜片等。在菲涅耳透镜片(1)的入射光面侧上形成的各棱镜(2)的断面形成为大致三角形，各棱镜(2)具有使入射的投射光S折射的折射面(3)，以及使该折射面(3)折射的光的至少一部分向观察者一侧全反射的全反射面(4)。各棱镜(2)以如下方式构成：由棱镜(2A)和与该棱镜(2A)的全反射面侧相邻的棱镜(2B)所形成的谷部(5)(一棱镜(2B)的折射面(3)和与该棱镜(2B)折射面(3)侧相邻的另一棱镜(2A)的全反射面(4)形成的谷部(5))从棱镜(2B)侧向棱镜(2A)侧弯曲。

Description

菲涅耳透镜片、其制造方法及成形模具和其透射型屏幕

技术领域

本发明涉及背面投射型电视机中所用的菲涅耳透镜片，特别涉及一种适于对从背面侧配置的投射装置(光源)斜向投射的投射光进行聚光、向观察者一侧大体以大致平行光射出的菲涅耳透镜片，菲涅耳透镜片的制造方法，该制造方法所用的成形模具和具有菲涅耳透镜片的透射型屏幕。

背景技术

作为现有的一种大画面电视机，已知的有下述背面投射型电视机，其从透射型屏幕背面侧配置的投射装置对该透射型屏幕投射作为影像光的投射光，向观察者呈现影像。

这种背面投射型电视机将投射装置投射的投射光进行扩大投影，因此需要在一定程度上确保投射装置和透射型屏幕之间的距离，因此存在长度方向的空间容易变大的问题。

因此如图17所示，在现有技术中还提出了一种这样的背面投射型电视机，即在透射型屏幕21’背面侧的斜下方配置投射装置30，从该投射装置30向斜上方对透射型屏幕21’投射投射光S，以使长度方向空间变小。

还有，作为如图17所示背面投射型电视机中所用的透射型屏幕21’，最好采用具有可对从背面侧斜向投射的投射光进行聚光的全反射型菲涅耳透镜的屏幕(参照特开昭61-208041号公报)。在此所称的全反射型菲涅耳透镜具有多个棱镜，各棱镜的第1面(折射面)使投射光折射后，第2面(全反射面)进行全反射，向观察者的一侧射出投射光。

具有这种全反射菲涅耳透镜的透射型屏幕通过对投射光进行全反射，对投射光的光路进行调整，因此即使对透射型屏幕从斜方向以大入射角入射投射光时，也可以实现高透射率。

可是，具有这种全反射菲涅耳透镜的菲涅耳透镜片如上所述是从斜方向投射投射光的，因此投射光向菲涅耳透镜片的入射角一般约为35～75°。在此作为菲涅耳透镜片的成形材料，通常使用折射率约为1.45～1.65的树脂材料。此时菲涅耳透镜片各棱镜的前端角α约为30～40°、折射面角γ约为78～90°、全反射面角β约为65～50°(α+β+γ＝180°)(参照图18)。

在这种菲涅耳透镜片中，由相邻2个棱镜形成的谷部角度δ基本上与各棱镜的前端角α相同，因此在成形菲涅耳透镜片用的成形模具D中，由相邻成形沟C形成的峰部的前端角ω也与各棱镜的前端角α相等，约相当于30～40°的锐角(参照图18)。因此，成形模具D峰部的前端容易弯曲，例如如图19所示，成形模具D峰部的前端大多变成向反光源侧弯曲的状态，产生以下的问题。

另外，在本说明书中，所称的“成形模具的光源侧”指的是在菲涅耳透镜片成形用的成形模具内，用于成形使用时位于靠近光源一侧的菲涅耳透镜片部分的一侧，所称的“成形模具的反光源侧”指的是用于成形使用时位于远离光源一侧的菲涅耳透镜片部分的一侧。更具体地所称的“成形模具的光源侧”指的是单独地看该成形模具所成形的菲涅耳透镜片的各棱镜时，对各棱镜折射面进行成形的一侧，所称的“成形模具的反光源侧”指的是对各棱镜全反射面进行成形的一侧。在图19中，成形模具的成形沟C中位于图下侧的面Ca用于成形棱镜折射面，位于图上侧的面Cb用于成形棱镜全反射面，因此图下侧成为成形模具D的光源侧，图上侧成为成形模具D的反光源侧。

以下对采用图19所示成形模具D成形菲涅耳透镜片时存在的问题进行说明。

(1)制造菲涅耳透镜片时存在的问题

即，采用图19所示的成形模具D成形菲涅耳透镜片时，向成形模具D中填充树脂、使其硬化后，作为成形体的菲涅耳透镜片11从成形模具D脱模时，成形模具D峰部的前端成为陷入菲涅耳透镜片11中的形状，难以进行脱模(参照图20A)。而且若要在该状态下勉强地脱离成形模具D，菲涅耳透镜片11还有时产生破损。

(2)使用菲涅耳透镜片时存在的问题

由于用图19所示成形模具D成形的菲涅耳透镜片11复制了成形模具D峰部的弯曲形状，因此如图20B所示，位于基部11a的入射光面侧的多个棱镜12中的相邻2个棱镜12形成的谷部15呈弯曲形状。于是，从斜方向上向如此形成的棱镜12间谷部15呈弯曲状的菲涅耳透镜片11投射投射光S时，由各棱镜12的全反射面14全反射的光的一部分被弯曲的谷部15(位于弯曲谷部15的折射面13)再一次反射，从而产生杂散光Y。而这样形成的杂散光Y被出射面11b反射后，通过基部11a返回到入射光面侧，并再一次被各棱镜12的折射面13和全反射面14折射或反射，从与出射面11b正规出射位置不同的位置处延迟射出，因此成为引起双重影像等故障的原因。

发明内容

本发明者为解决上述问题进行了专心的研究，结果发现可控制成形模具峰部的弯曲度，而且通过这种控制，制造出显示特定形状的成形模具，如果采用该成形模具可制造出对解决上述问题有效的菲涅耳透镜片。

本发明是基于这种发现而作出的，本发明的目的是提供在采用成形模具制造时、可从该成形模具容易地进行脱模、而且使用时难以产生杂散光的菲涅耳透镜片、菲涅耳透镜片的制造方法、该制造方法所用的成形模具和具有菲涅耳透镜片的透射型屏幕。

作为本发明的第1解决方案，提供一种使从投射装置斜向投射的影像光聚光、并使其作为大体平行光向观察者一侧射出的菲涅耳透镜片，其特征为，该透镜片具有片状基部以及在所述基部的入射光面侧上形成的多个棱镜，这些棱镜分别具有使投射光折射的折射面以及使该折射面折射的光的至少一部分被全反射到观察者一侧的全反射面，由所述多个棱镜中一个棱镜的折射面和与该一个棱镜的折射面侧相邻的另一棱镜的全反射面所形成的谷部的结构是，从所述的一个棱镜侧向所述的另一棱镜侧弯曲。

另外，在上述本发明的第1解决方案中，在与所述各棱镜的棱角线垂直的断面上，由所述弯曲形成的所述各谷部的顶点移动量优选为所述各棱镜节距的20％以下(更优选为15％以下)。

另外，在上述本发明的第1解决方案中，在与所述各棱镜的棱角线垂直的断面上，所述各谷部的折射面和全反射面的弯曲部分的长度优选为各全长的40％以下(更优选为30％以下)。

作为本发明的第2解决方案，提供一种菲涅耳透镜片的制造方法，用于制造下述菲涅耳透镜片，该透镜片的入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面以及使该折射面折射的光的至少一部分全反射到观察者一侧的全反射面，该制造方法的特征是，包含制造用于成形菲涅耳透镜片的成形模具的步骤，向制造出的所述成形模具中填充树脂、使其硬化的步骤，和使填充的树脂从所述成形模具脱模的步骤，在制造所述成形模具的步骤中，从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟，向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为成形模具原材料坯料的模具材料。

作为本发明的第3解决方案，提供一种菲涅耳透镜片的制造方法，其用于制造下述菲涅耳透镜片，该透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面以及使该折射面折射的光的至少一部分全反射到观察者一侧的全反射面，该制造方法的特征是，包含制造作为成形菲涅耳透镜片用成形模具原版的母成形模具的步骤，采用制造出的所述母成形模具复制成形模具的步骤，向复制的所述成形模具中填充树脂、使其硬化的步骤，和使填充的树脂从所述成形模具脱模的步骤，在制造所述母成形模具的步骤中，从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟，向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为母成形模具原材料坯料的模具材料。

作为本发明的第4解决方案，提供一种用于成形菲涅耳透镜片的成形模具，该透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面以及使该折射面折射的光的至少一部分全反射到观察者一侧的全反射面，该模具的特征为，其是通过从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟、向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为成形模具原材料坯料的模具材料而制造的，相邻成形沟之间形成的峰部从与菲涅耳透镜片使用时远离光源侧的棱镜相对应的成形沟侧向与靠近所述光源侧的棱镜相对应的成形沟侧弯曲。

作为本发明的第5解决方案，提供一种作为成形菲涅耳透镜片用成形模具原版的母成形模具，该透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面以及使该折射面折射的光的至少一部分全反射到观察者一侧的全反射面，母成形模具的特征为，其是通过从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟、向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为母成形模具原材料坯料的模具材料而制造的，相邻成形沟之间形成的峰部从与菲涅耳透镜片使用时远离光源侧的棱镜相对应的成形沟侧向与靠近所述光源侧的棱镜相对应的成形沟侧弯曲。

作为本发明的第6解决方案，提供一种透射型屏幕，其特征为，该屏幕具有上述本发明第1解决方案的菲涅耳透镜片和配置在所述菲涅耳透镜片观察者一侧上的光扩散片(双凸透镜状的透镜片等)。

根据本发明的第1解决方案，由于多个棱镜中一个棱镜的折射面和与该一个棱镜的折射面侧相邻的另一棱镜的全反射面形成的谷部是以从所述一个棱镜侧向所述另一棱镜侧弯曲的方式构成的，因此采用成形模具成形的成形体(菲涅耳透镜片)从该成形模具脱模时，成形模具的峰部不陷入菲涅耳透镜片中，因此可容易地进行脱模。而且，由于棱镜之间的谷部以从所述一个棱镜侧向所述另一棱镜侧，即向着覆盖各棱镜全反射面的一部分的方向弯曲的方式构成，因此可避免在棱镜之间的谷部向相反的方向(即，覆盖折射面的方向)弯曲时产生的问题(即，在入射角大的区域，被棱镜全反射面全反射的光的一部分与弯曲的谷部干涉)，可减少杂散光的产生。

此外，根据本发明的第1解决方案，通过使弯曲所形成的各谷部的顶点在与各棱镜的棱线垂直的断面上的移动量为各棱镜节距的20％以下(更优选为15％以下)，可使入射角小的区域产生的投射光与弯曲谷部之间的干涉变少，可进一步减少杂散光的产生。

另外，根据本发明的第1解决方案，通过使各谷部的折射面和全反射面的弯曲部分在与各棱镜的棱线垂直的断面上的长度为各全长的40％以下(更优选为30％以下)，可减少由各棱镜的折射面和全反射面向与正规出射光方向不同的方向折射或反射的光，并可进一步减少杂散光的产生。

根据本发明的第2解决方案，由于在制造成形菲涅耳透镜片用的成形模具步骤中，从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟，向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为成形模具原材料坯料的模具材料，因此树脂(菲涅耳透镜片的成形体)可容易地从成形模具脱模，可有效率地制造菲涅耳透镜片。而且，由该制造方法可获得较少产生杂散光的菲涅耳透镜片。

根据本发明的第3解决方案，由于制造母成形模具的步骤包含制造作为成形菲涅耳透镜片用成形模具原版的母成形模具步骤，以及采用所制造的所述母成形模具复制成形模具的步骤，其中从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟，向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为母成形模具原材料坯料的模具材料，因此树脂(菲涅耳透镜片的成形体)可容易地从成形模具脱模，可有效率地制造菲涅耳透镜片。而且，由该制造方法可获得较少产生杂散光的菲涅耳透镜片。另外，由于可不必切削地由母成形模具制造多个成形模具，因此可进一步容易地制造菲涅耳透镜片。

根据本发明的第4解决方案，由于成形菲涅耳透镜片用成形模具是从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟、向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为成形模具原材料坯料的模具材料制造而成的，因此相邻成形沟之间形成的峰部从与菲涅耳透镜片使用时远离光源侧的棱镜相对应的成形沟侧，向与靠近所述光源侧的棱镜相对应的成形沟侧弯曲。因此，根据如此制造出的成形模具可成形出作为上述本发明第1解决方案的菲涅耳透镜片。由此，在菲涅耳透镜片成形体脱离该成形模具时，可容易地脱模，而且若由该成形模具进行成形，可获得较少产生杂散光的菲涅耳透镜片。

根据本发明的第5解决方案，由于作为成形菲涅耳透镜片用的成形模具原版的母成形模具是通过从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟、向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为母成形模具原材料坯料的模具材料制造出来的，因此相邻成形沟之间形成的峰部从与菲涅耳透镜片使用时远离光源侧的棱镜相对应的成形沟侧，向与靠近所述光源侧的棱镜相对应的成形沟侧弯曲。因此，根据用这种方式制造出的母成形模具复制的成形模具，可成形出作为上述本发明第1解决方案的菲涅耳透镜片。由此，通过采用该母成形模具复制成形模具，可不必切削地制造多个成形模具，而且在采用该成形模具成形菲涅耳透镜片时，与上述本发明第4解决方案一样，菲涅耳透镜片成形体可容易地脱离该成形模具，而且若由该成形模具进行成形，可获得较少产生杂散光的菲涅耳透镜片。

根据本发明第6解决方案，可有效地减少菲涅耳透镜片中杂散光的产生，因此可有效地防止由杂散光引起的双重影像等，可呈现出良好的影像。

附图说明

图1为表示本发明一实施形式的菲涅耳透镜片整体结构的斜视图。

图2为图1所示菲涅耳透镜片厚度方向的截面图。

图3是用于说明图1和图2所示菲涅耳透镜片各棱镜之间谷部弯曲量的图。

图4是用于说明图1和图2所示菲涅耳透镜片各棱镜之间谷部弯曲范围的图。

图5是用于说明在比较例的菲涅耳透镜片中投射光入射角大的部分投射光的光路的图。

图6是用于说明在比较例的菲涅耳透镜片中投射光入射角小的部分投射光的光路的图。

图7是用于说明在图1和图2所示菲涅耳透镜片中投射光入射角大的部分投射光的光路的图。

图8是用于说明在图1和图2所示的菲涅耳透镜片中投射光入射角小的部分投射光的光路的图。

图9A是表示图1和图2所示的菲涅耳透镜片各棱镜之间谷部的移动率(谷部顶点的移动量W相对于棱镜节距的比例)和杂散光Y发生率之间的关系的图。

图9B是表示图1和图2所示的菲涅耳透镜片各棱镜之间谷部的弯曲率(弯曲部分的长度M相对于折射面或全反射面全长的比例)和杂散光Y发生率之间的关系的图。

图10为本发明其它实施形式的菲涅耳透镜片整体结构的斜视图。

图11是用于说明本发明一实施形式的菲涅耳透镜片成形用成形模具的切削程序的图。

图12是用于说明根据图11所示切削程序制造出的成形模具的特征(优点)的图。

图13是用于说明比较例的成形模具的特征(缺点)的图。

图14是用于说明本发明一实施形式的菲涅耳透镜片成形用成形模具的另一切削程序的图。

图15是用于说明本发明一实施形式的菲涅耳透镜片的制造方法的步骤图。

图16是表示具有本发明一实施形式的菲涅耳透镜片的透射型屏幕整体结构的斜视图。

图17是表示现有透射型屏幕及其投射装置(对透射型屏幕斜向投射影像光的投射装置)的图。

图18是说明菲涅耳透镜片成形用成形模具和由该模具成形的菲涅耳透镜片的关系的图。

图19是用于说明现有的菲涅耳透镜片成形用成形模具的图。

图20A是用于说明采用图19所示成形模具成形菲涅耳透镜片时存在的问题的图。

图20B是用于说明使用采用图19所示成形模具成形的菲涅耳透镜片时存在的问题的图。

具体实施形式

以下参照附图对本发明的实施形式进行说明。

图1到图16是用于说明本发明一实施形式以及比较例等的图。以下按照(1)菲涅耳透镜片的结构、(2)菲涅耳透镜片的制造方法和(3)具有菲涅耳透镜片的透射型屏幕的顺序进行说明。

(1)菲涅耳透镜片的结构

首先根据图1对本实施形式的菲涅耳透镜片的结构进行说明。

如图1所示，本实施形式的菲涅耳透镜片1使从投射装置(光源30)斜向投射出的投射光(影像光)S聚光，并使其作为几乎平行的光向观察者一侧射出，该透镜片1具有在片状基部1a的入射光面侧形成的、呈圆弧状延伸的多个棱镜2。在此，各棱镜2在以点P为中心的同心圆上排列，该点P位于菲涅耳透镜片1的延长面上。此外，各棱镜2的排列间隔(节距)以观察者不能识别出棱镜2的方式，设定在1.0mm以下，优选为0.1mm左右。

图2为图1所示菲涅耳透镜片1的厚度方向的截面图。如图2所示，所形成的各棱镜2的截面大体呈三角形，其具有对从菲涅耳透镜片1的入射光面侧入射的投射光S进行折射的折射面3，以及将折射面3折射的光的至少一部分向观察者一侧进行全反射的全反射面4。

在此，向菲涅耳透镜片1入射的投射光S的入射角在菲涅耳透镜片1的各位置处是不同的，因此需要根据各位置处投射光S的入射角改变各棱镜2的形状。此时，可以固定各棱镜2的前端角α而改变全反射面角β和折射面角γ，或者也可以对前端角α、全反射面角β和折射面角γ都进行改变。

另外，各棱镜2如此构成，即，由棱镜2A和与该棱镜2A的全反射面4侧相邻的位置处的棱镜2B形成的谷部5(一棱镜2B的折射面3和与该棱镜2B的折射面3侧相邻的另一棱镜2A的全反射面4形成的谷部5)从棱镜2B侧向棱镜2A侧弯曲。

在此，如上所述在谷部5向棱镜2A的方向弯曲形成各棱镜2时，优选以这样的方式形成各棱镜2，即，使得在与各棱镜2的棱线垂直的截面上，由弯曲产生的谷部5的顶点5T的移动量W为各棱镜2的节距P的20％以下(优选15％以下)(参照图3)。

另外，如上所述在各谷部5向棱镜2A的方向弯曲形成各棱镜2时，优选以这样的方式形成各棱镜2，即，使得在与各棱镜2的棱线垂直的截面上，各谷部5的折射面3和全反射面4弯曲的部分(弯曲部分)的长度M3、M4为各全长L3、L4的40％以下(优选30％以下)(参照图4)。

以下对具有如上所述结构的菲涅耳透镜片1的优点进行说明。

首先，为了进行比较，采用图5和图6对谷部向与本发明实施形式的菲涅耳透镜片1弯曲方向相反的方向弯曲的菲涅耳透镜片11的投射光的光路进行说明。在此，图5是表示在菲涅耳透镜片11中投射光入射角大(例如为50°)的部分投射光的光路的图。而图6是表示在菲涅耳透镜片11中投射光入射角小(例如为45°)的部分投射光的光路的图。

如图5所示，在菲涅耳透镜片11中投射光入射角大的部分中，向各棱镜2折射面3的中央部和前端部中分别入射的投射光S2和S3都被折射面3折射后，被全反射面4全反射，从出光面11b作为正规的光X射出。但是，向各棱镜2的折射面3的尖端侧入射的投射光S1被折射面3折射后，被全反射面4全反射，并进一步被位于弯曲的谷部5处的折射面3沿着斜方向反射，变成杂散光Y。

另一方面，如图6所示，在菲涅耳透镜片11中投射光入射角小的部分中，向各棱镜2折射面3的尖端部和中央部分别入射的投射光S1和S2都被折射面3折射后，被全反射面4全反射，从出光面11b作为正规的光X射出。但是，向各棱镜2的折射面3的前端部入射的投射光S3被折射面3折射后，不到达全反射面4，而变成杂散光Y。

由此，在谷部向与本实施形式的菲涅耳透镜片弯曲方向相反的方向弯曲的菲涅耳透镜片11中，在投射光入射角小的部分以及大的部分中都产生杂散光Y。

以下，采用图7和图8对本实施形式的菲涅耳透镜片1的投射光的光路进行说明。在此，图7是表示菲涅耳透镜片1中投射光入射角大(例如为50°)的部分投射光光路的图。图8是表示菲涅耳透镜片1中投射光入射角小(例如为45°)的部分投射光光路的图。

如图7所示，在菲涅耳透镜片1中投射光入射角大的部分中，向各棱镜2折射面3的尖端部、中央部和前端部分别入射的投射光S1、S2和S3都被折射面3折射后，被全反射面4全反射，从出光面1b作为正规的光X射出。

另一方面，如图8所示，在菲涅耳透镜片1中投射光入射角小的部分中，向各棱镜2折射面3的尖端部和中央部分别入射的投射光S1和S2都被折射面3折射后，被全反射面4全反射，从出光面1b作为正规的光X射出。对此，向各棱镜2的折射面3的前端部入射的投射光S3被折射面3折射后，到达全反射面4。此时，由于投射光S3到达位置处的全反射面4是弯曲的，因此投射光S3沿着向光源侧(图8的下侧)倾斜的方向被全反射，对应于该倾斜角度变成正规的光X’或杂散光Y。

在此，如上所述，由于各谷部5顶点5T的移动量W为各棱镜2节距P的20％以下(优选为15％以下)，因此可将投射光S3被全反射面4全反射后在谷部5被干涉所产生的杂散光Y抑制在最小限度。

例如，图9A显示了投射光S的入射角为45°的棱镜2中的移动率(移动量W相对于棱镜2节距P的比例)和杂散光Y发生率之间的关系。根据图9A，当移动率超过20％时，杂散光Y的发生率在9％(约10％)以上，在后述透射型屏幕中采用菲涅耳透镜片1时，使得双重影像鲜明，从而影像会极端变差。但如果使移动率在20％以下，可将双重影像抑制在不影响影像观察的程度内。而且，如果使移动率在15％以下，则可使杂散光Y的发生率为5％以下，可将双重影像抑制在几乎不在意的程度内。

而且，如上所述，由于各谷部5的折射面3和全反射面4弯曲的部分(弯曲部分)的长度M3，M4为各全长L3，L4的40％以下(优选为30％以下)，因此可将因投射光S3到达处的全反射面4弯曲而产生的杂散光Y抑制在最小的限度内。

例如图9B表示投射光S的入射角为45°的棱镜2中的弯曲率(弯曲部分的长度M相对于折射面3或全反射面4全长L的比例)和杂散光Y发生率之间的关系。如图9B所示，当弯曲率超过40％时，杂散光Y的发生率在9％(约10％)以上，在后述透射型屏幕中采用菲涅耳透镜片1时，使得双重影像鲜明，从而影像会极端变差。但如果使弯曲率在40％以下，可将双重影像抑制在不影响影像观察的程度内。而且，如果使弯曲率在30％以下，则可使杂散光Y的发生率为5％以下，可将双重影像抑制在几乎不在意的程度内。

由此，在本发明实施形式的菲涅耳透镜片1中，在投射光S入射角大的部分不产生杂散光Y。此外，在投射光S入射角小的部分中尽管产生杂散光Y，但是可将其限制在最小程度。

根据以上说明的本实施形式的菲涅耳透镜片1，与谷部向与其弯曲方向相反的方向弯曲的菲涅耳透镜片11相比，可明显地降低杂散光Y的发生。

以上对在片状基部1a的入光面侧形成多个呈圆弧状延伸的棱镜2的菲涅耳透镜片1进行了说明，但本发明也可适于如图10所示，在片状基部1a’的入光面侧形成多个呈直线状延伸的棱镜2’的即线形菲涅耳透镜片1’。在该情况下，其可以起到与菲涅耳透镜片1一样的作用。

(2)菲涅耳透镜片的制造方法

以下对菲涅耳透镜片1的制造方法进行说明。

(A)成形模具的制造方法

首先对菲涅耳透镜片1成形时所用的成形模具D的制造方法进行说明。

在此，首先以制造具有多个棱镜2的菲涅耳透镜片1时所用的成形模具D为例进行说明，其中棱镜2是在固定尖端角α的状态下，通过改变全反射面角β和折射面角γ形成的。

成形模具D是通过将作为其原材料坯料的模具材料M切削成与菲涅耳透镜片1的棱镜2相对应的形状进行制造的。作为模具材料M，可使用钢材等难以变形的材料，但是在使用难以变形的材料时，用如后述的刀具B切削时刀具B容易破损，在刀具B破损的情况下，需要重新从头开始切削，生产率会显著下降，因此优选使用铝、铜、镍等的切削性好的材料。

模具材料M的切削是例如通过在端面车床上安装板状的模具材料M、使其旋转，将刀具B压碰在模具材料M上实施的。此时，刀具B的尖端角τ和棱镜2的尖端角α为同一角度。

而且，在本实施形式的成形模具D中，用刀具B对模具材料M进行切削时，从与菲涅耳透镜片1使用时靠近光源30侧的棱镜2相对应的成形沟C向与远离光源30侧棱镜相对应的成形沟顺次切削。采用图11对此时模具材料M的切削程序进行说明。

首先，为切削与菲涅耳透镜片1使用时靠近光源30侧的棱镜2相对应的成形沟C1，将刀具B配置在模具材料M与该棱镜2相对应的位置处(图11(A))。

此时，刀具B配置成其切削面显示出该棱镜2的全反射面角β和折射面角γ。此后，刀具B以保持上述配置角度的状态压入到模具材料M中，对模具材料M进行切削(图11(B))。

在刀具B的切削宽度H与棱镜2的宽度相等时，停止压入刀具B(图11(C))，从模具材料M拔出刀具B(图11(D))。

此后，当按照这种方式完成与靠近光源30侧的棱镜2相对应的成形沟C1的切削操作后，对与该棱镜2远离光源30侧相邻的棱镜2对应的成形沟C2进行切削(图11(E))。

由此，从与靠近光源30侧的棱镜2对应的成形沟C向与远离光源30侧的棱镜2对应的成形沟C依次切削，制造模具材料D。

以下对采用以上方式制造出的成形模具D的优点进行说明。

即，在该情况下如图12(A)所示，在切削出靠近光源30侧的棱镜2所对应的成形沟C1后，在切削比其更远离光源30侧的棱镜2所对应的成形沟C2时，通过刀具B向与该切削面垂直的方向(图中所示A的方向)施加推压力。于是，通过该推压力，该成形模具D相邻的成形沟C1，C2之间形成的峰部Q向光源30侧弯曲(图12(B))。在用铝等切削性良好的材料作为上述模具材料M时，这些材料容易变形、容易发生弯曲。因此，如图12(C)所示，成形模具D的各峰部Q向光源30侧(从使用菲涅耳透镜片1时远离光源30侧的棱镜2所对应的成形沟C2向靠近光源30侧的棱镜2所对应的成形沟C1侧的方向)弯曲。

由此在采用各峰部Q向光源30侧弯曲形成的成形模具D来成形菲涅耳透镜片1时，可如后所述容易地使作为成形体的菲涅耳透镜片1脱离成形模具D。另外，采用成形模具D制造的菲涅耳透镜片1可如上所述减少杂散光Y的产生。

在此，为进行比较，图13中示出了采用与上述切削程序相反的顺序切削模具材料M时的情况。

即，在该情况下，如图13(A)所示，在切削出远离光源30侧的棱镜2所对应的成形沟C2后，在切削比其更靠近光源30侧的棱镜2所对应的成形沟C1时，通过刀具B向与该切削面垂直的方向(图中所示A’的方向)施加推压力。于是，通过该推压力，该成形模具D相邻的成形沟C1，C2之间形成的峰部Q’向背离光源30侧的方向弯曲(图13(B))。因此，成形模具D’的各峰部Q’如图13(C)所示，向背离光源30侧的方向弯曲。

由此在采用各峰部Q’向背离光源30侧的方向弯曲形成的成形模具D’以成形菲涅耳透镜片11时，如上述相关技术段落所说明的那样，作为成形体的菲涅耳透镜片11难以脱离成形模具D’。另外，制造出的菲涅耳透镜片11较多地产生杂散光Y。

以上对制造具有多个棱镜2的菲涅耳透镜片1中所用的成形模具D进行了说明，其中棱镜2是通过固定尖端角α，改变全反射面角β和折射面角γ形成的。但是本发明也可适于另一种制造具有多个棱镜2的菲涅耳透镜片1中所用的成形模具D，其中棱镜2是通过改变尖端角α，全反射面角β和折射面角γ形成的。

此时，如图14所示，可通过采用具有比棱镜2的尖端角α更小尖端角的刀具B，按照对与棱镜2折射面3对应的部分进行切削(图14(A))、与棱镜2全反射面4对应的部分进行切削(图14(B))的顺序实施。此时，在对靠近光源30的棱镜2所对应的成形沟C1进行切削后，在切削比其更远离光源30的棱镜2所对应的成形沟C2时，通过刀具B向与该切削面垂直的方向(图中所示A的方向)施加推压力。于是，通过该压力可制造出各峰部Q向光源30侧弯曲的成形模具D(图14(C))。

另外，以上对形成有多个棱镜2的菲涅耳透镜片1成形用的成形模具D进行了说明，其中棱镜在片状基部1a的入光面侧上呈圆弧状延伸。但如图10所示，本发明也适于形成有多个棱镜2’的线性菲涅耳透镜片1’成形用的成形模具D，其中棱镜是在片状基部1a’的入光面侧上呈直线状延伸的。

此时，例如将板状模具材料M卷绕在支承辊上，将卷绕在该支承辊上的板状模具材料M安装在车床上，使其旋转，用刀具B切削与各棱镜2’对应的成形沟C，由此制作菲涅耳透镜片1’成形用的成形模具D。此时成形模具D的切削程序，除了上述方面以外，其余与菲涅耳透镜片1成形用的成形模具D一样，可获得与上述情况一样的效果。

(B)菲涅耳透镜片的制造方法

以下用图15，以采用紫外线硬化型树脂制造菲涅耳透镜片1的情况为例，对菲涅耳透镜片1的制造方法进行说明。

首先，根据上述方法制造菲涅耳透镜片1成形用的成形模具D(步骤S1：成形模具制造步骤)。在此，具体的成形模具D的制造方法如上所述，因此省略其详细说明。

然后，向步骤S1中制造出的成形模具D填充紫外线硬化型树脂(步骤S2：填充树脂的步骤)。即，采用辊涂法或凹版印刷法、分散法、模涂法等，向步骤S1制造出的成形模具D填充紫外线硬化型树脂。

然后，向步骤S2中成形模具D中填充的紫外线硬化型树脂上层压基板(步骤S3：基板层压步骤)。即在步骤S2中成形模具D中填充的紫外线硬化型树脂上，层压由可透射紫外线的材料形成的基板，进而用加压辊加压，使紫外线硬化型树脂和基板紧密粘结。

然后，使步骤S3中层压有基板的紫外线硬化型树脂硬化(步骤S4：树脂硬化步骤)。即，透射基板对成形模具D中呈填充状态的紫外线硬化型树脂照射紫外线，使该紫外线硬化型树脂硬化。

最后，步骤4中在成形模具D内硬化了的紫外线硬化型树脂从成形模具D中脱模(步骤S5：脱模步骤)。在此，步骤4的已硬化的紫外线硬化型树脂，即作为成形体的菲涅耳透镜片1从成形模具D脱模。此时，成形模具D的峰部Q如上所述向光源30侧弯曲，因此树脂(作为成形体的菲涅耳透镜片1)可容易地从成形模具D脱模。

即，由于菲涅耳透镜片1的折射面角γ比全反射面角β更大，因此作为成形体的菲涅耳透镜片1从成形模具D脱模时，透镜片1慢慢地脱离棱镜2的全反射面4侧(背离光源30的一侧)，此时由于成形模具D的峰部Q向光源30侧弯曲，因此峰部Q的尖端不会挂住作为成形体的菲涅耳透镜片1，可平滑地进行脱模。

另外，作为菲涅耳透镜片1的制造方法，不限于上述采用紫外线硬化型树脂的紫外线硬化型树脂法，也可以采用丙烯酸树脂或苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、环氧树脂等的光透射型树脂原材料、通过①向形成与菲涅耳透镜片1对应形状的成形模具D中填充熔融状态的光透射型树脂原材料，使其硬化，此后进行脱模的方法(浇铸法)、②向成形模具D中填充加热了的光透射型树脂原材料，加压成形后、进行脱模的方法(热压法)等制造。在采用这些制造方法时，作为成形体的菲涅耳透镜片1也可以容易地脱离成形模具D，在该方面与上述紫外线硬化型树脂法的情况一样。

(3)具有菲涅耳透镜片的透射型屏幕

以下采用图16，对具有以上所述的菲涅耳透镜片1的透射型屏幕进行说明。

如图16所示，本实施形式的透射型屏幕21具有菲涅耳透镜片1、配置在菲涅耳透镜片1出射光面侧(观察者侧)的双凸透镜状透镜片(光扩散片)22。在此，双凸透镜状透镜片22在入射光面侧沿垂直的方向形成直线状延伸的半圆形透镜23，在这些半圆形透镜23的表面上形成有光吸收层24，在半圆形透镜23的内部进一步分散有扩散剂25。

由这种结构形成的透射型屏幕21，对从设置在其入射光面侧下方的投影装置30投射的投射光(影像光)S进行投影，将其呈现给观察者。此时，如上所述，本实施形式的菲涅耳透镜片1不产生杂散光或者即使产生杂散光，其量也较小，因此在透射型屏幕21上映出的影像整体明亮而且均一，而且也不会产生双重影像等的影像变差现象。

另外，透射型屏幕21中，除了使用双凸透镜状透镜片22以外，还可使用其它任意的双凸透镜状透镜片。而且还可以采用具有双凸透镜状透镜片以外的光扩散元件的光扩散片代替双凸透镜状透镜片22，在该情况下也可以获得同样效果。

其它实施形式

在上述实施形式中，对通过切削作为成形模具D原材料坯料的模具材料M制造成形模具D、并采用由此制造出的成形模具D成形菲涅耳透镜片1的情况进行了说明，但本发明不限于该实施形式，也可以采用切削模具材料制造出的母成形模具进行复制，来制造出成形模具，采用由此制造出的成形模具D成形菲涅耳透镜片1。

此时，首先将模具材料切削成与菲涅耳透镜片1对应的形状，制造出作为菲涅耳透镜片成形用成形模具原版的母成形模具。此时，母成形模具的峰部和上述实施形式中的成形模具D一样，制造成向光源侧弯曲的形状。

然后由例如电铸法等，在母成形模具的表面上由镍等形成第1形成层。并且将该第1形成层剥离母成形模具，形成母模成形模具。然后由例如电铸法，在母模成形模具的表面上由镍等形成第2形成层。并将该第2形成层剥离母模成形模具，根据需要进行贴裱，形成成形模具。

由于这样制造出的成形模具形成与母成形模具一样的形状，所以，制造成与上述实施形式的成形模具D一样的、峰部向光源侧弯曲的形状。

因此，在采用这样制作出的成形模具成形菲涅耳透镜片时，与上述实施形式一样，作为成形体的菲涅耳透镜片可以容易地脱离成形模具D。而且，由这样制造出的成形模具成形出的菲涅耳透镜片，与上述实施形式一样可减少杂散光。而且，由于采用母成形模具复制成形模具，因此可容易地制作出多个成形模具，可容易地制造菲涅耳透镜片。

另外，通过采用由这样制作出的成形模具成形出的菲涅耳透镜片，不用说可得到如图16所示的透射型屏幕结构，而且在该情况下还可以获得与上述实施形式一样的效果。

实施例

(实施例)

作为实施例的透射型屏幕，采用以下所述(1)(2)所示的菲涅耳透镜片和双凸透镜状透镜片构成屏幕尺寸为50英寸的透射型屏幕。而且，在从该透射型屏幕水平方向中央且距离透射型屏幕下端312mm的下端的点沿与透射型屏幕垂直的方向移动400mm的位置处配置投射装置(projector)，以向透射型屏幕投射影像光(投射光)。

(1)菲涅耳透镜片

作为实施例的菲涅耳透镜片，准备在片状基部的入光面上以0.11mm的节距形成有具有折射面和全反射面并以圆弧状延伸的多个棱镜的菲涅耳透镜片。在此，这些多个棱镜配置在透射型屏幕水平方向中央且距离透射型屏幕下端312mm的下端的点为中心的同心圆上。因此，半径最小的棱镜的半径为312mm，半径最大的棱镜的半径为1188mm。

此外，在成形这种菲涅耳透镜片时，采用以刀具按照如下顺序切削模具材料制成的成形模具，即从对应于半径为312mm的棱镜的成形沟向对应于半径为1188mm的棱镜的成形沟依次切削。因此，成形模具的峰部全部向光源侧弯曲，更详细的情况是用刀具锋利度好的阶段切削出的成形沟(与半径为312～500mm的棱镜对应的成形沟)的峰部稍向光源侧弯曲，此后切削出的成形沟(与半径为500～1188mm的棱镜对应的成形沟)的峰部缓缓地更大弯曲。而且，由这种成形模具成形的菲涅耳透镜片通过对应于成形模具峰部的弯曲度来弯曲谷部而形成。

由此，由于采用峰部向光源侧弯曲的成形模具成形菲涅耳透镜片，因此菲涅耳透镜片可平滑地脱离成形模具。

(3)双凸透镜状透镜片

作为实施例的双凸透镜状透镜片，准备在其入射光面上沿着垂直方向(上下方向)以0.143mm的节距形成了呈直线状延伸的半圆形透镜的菲涅耳透镜片。在此，使双凸透镜状透镜片的厚度为1mm，水平扩散半角为25°、垂直扩散半角为10°，在其内部分散扩散剂。此外，在半圆形透镜的表面上形成厚度为20μm的光吸收层。光吸收层的吸收率为40％。

通过组合以上的菲涅耳透镜片和双凸透镜状透镜片构成透射型屏幕，从上述投射装置对该透射型屏幕投射影像光，在对透射型屏幕映出的影像进行观察时，在整个透射型屏幕上亮度均一，没有由杂散光所引起的双重影像等的影像变差现象，可观察到良好影像。

(比较例)

作为比较例的透射型屏幕，采用下述(1)(2)所示的菲涅耳透镜片和双凸透镜状透镜片构成屏幕尺寸为50英寸的透射型屏幕。在与上述实施例同样的位置处配置投射装置(projector)，从该投射装置向透射型屏幕投射影像光(投射光)。

(1)菲涅耳透镜片

作为比较例的菲涅耳透镜片，准备在片状基部的入射光面上以0.11mm的节距形成具有折射面和全反射面并以圆弧状延伸的多个棱镜的菲涅耳透镜片。在此，这些多个棱镜配置在以透射型屏幕水平方向中央且距离透射型屏幕下端312mm的下端的点为中心的同心圆上。因此，半径最小的棱镜的半径为312mm，半径最大的棱镜的半径为1188mm。

此外，在成形这种菲涅耳透镜片时，采用的成形模具是用刀具按照与以上实施例相反的顺序切削模具材料制成的，即从对应于半径为1188mm的棱镜的成形沟向对应于半径为312mm的棱镜的成形沟依次切削。因此，成形模具的峰部全部向背离光源侧的方向弯曲。而且，由这种成形模具成形的菲涅耳透镜片通过对应于成形模具峰部的弯曲度来弯曲谷部而形成。

由此，由于采用峰部向背离光源侧弯曲的成形模具成形菲涅耳透镜片，因此难以使菲涅耳透镜片脱离成形模具。而且在脱模时以及脱模后树脂产生裂纹，从而菲涅耳透镜片的一部分棱镜脱落。而且在脱模后的成形模具上产生弯曲。

(2)双凸透镜状透镜片

采用与上述实施例一样的双凸透镜状透镜片。

通过组合以上那样的菲涅耳透镜片和双凸透镜状透镜片构成透射型屏幕，从上述投射装置对该透射型屏幕投射影像光，对透射型屏幕映出的影像进行了观察，在棱镜脱落的地方产生影像缺陷，而且由杂散光产生双重影像。

Claims (10)

1.一种菲涅耳透镜片，该透镜片使从投射装置斜向投射的影像光聚光并且使其向观察者一侧以大体平行光射出，其特征为，具有

片状基部，以及

多个棱镜，该棱镜是在所述基部的入射光面侧上形成的多个棱镜，这些棱镜分别具有使投射光折射的折射面，以及使该折射面折射的光的至少一部分向观察者一侧全反射的全反射面，

由所述多个棱镜中一个棱镜的折射面和与该一个棱镜的折射面侧相邻的另一棱镜的全反射面形成的谷部以从所述的一个棱镜侧向所述的另一棱镜侧弯曲的方式构成。

2.如权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其特征为，由所述弯曲形成的所述各谷部的顶点在与所述各棱镜的棱角线垂直的断面上的移动量为所述各棱镜节距的20％以下。

3.如权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其特征为，由所述弯曲形成的所述各谷部的顶点在与所述各棱镜的棱角线垂直的断面上的移动量为所述各棱镜节距的15％以下。

4.如权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其特征为，所述各谷部的折射面和全反射面的弯曲部分在与所述各棱镜的棱角线垂直的断面上的长度为各全长的40％以下。

5.如权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其特征为，所述各谷部的折射面和全反射面的弯曲部分在与所述各棱镜的棱角线垂直的断面上的长度为各全长的30％以下。

6.一种菲涅耳透镜片的制造方法，用于制造下述菲涅耳透镜片，该透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面，以及使该折射面折射的光的至少一部分向观察者一侧全反射的全反射面，

该制造方法的特征是，包含

制造用于成形菲涅耳透镜片的成形模具的步骤，

向制造出的所述成形模具中填充树脂、并使其硬化的步骤，和

将填充的树脂从所述成形模具脱模的步骤，

在制造所述成形模具的步骤中，从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟，向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为成形模具原材料坯料的模具材料。

7.一种菲涅耳透镜片的制造方法，用于制造下述菲涅耳透镜片，该透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面，以及使该折射面折射的光的至少一部分向观察者一侧全反射的全反射面，该制造方法的特征是，包含

制造作为菲涅耳透镜片成形用成形模具原版的母成形模具的步骤，

采用制造出的所述母成形模具复制成形模具的步骤，

向复制的所述成形模具中填充树脂、并使其硬化的步骤，和

将填充的树脂从所述成形模具脱模的步骤，

在制造所述母成形模具的步骤中，从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟，向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为母成形模具原材料坯料的模具材料。

8.一种用于成形菲涅耳透镜片的成形模具，该菲涅耳透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面，以及使该折射面折射的光的至少一部分向观察者一侧全反射的全反射面，

该模具的特征为，其通过从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟、向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为成形模具原材料坯料的模具材料进行制造，

相邻成形沟之间形成的峰部从与菲涅耳透镜片使用时远离光源侧的棱镜相对应的成形沟侧，向与靠近所述光源侧的棱镜相对应的成形沟侧弯曲。

9.一种作为菲涅耳透镜片成形用成形模具原版的母成形模具，该菲涅耳透镜片在入射光面侧上形成有多个棱镜，这些棱镜具有使投射光折射的折射面，以及使该折射面折射的光的至少一部分向观察者一侧全反射的全反射面，

该母成形模具的特征为，其通过从与菲涅耳透镜片使用时靠近光源侧的棱镜相对应的成形沟、向与远离所述光源侧的棱镜相对应的成形沟依次切削作为母成形模具原材料坯料的模具材料进行制造，

相邻成形沟之间形成的峰部，从与菲涅耳透镜片使用时远离光源侧的棱镜相对应的成形沟侧，向与靠近所述光源侧的棱镜相对应的成形沟侧弯曲。

10.一种透射型屏幕，其特征为，该屏幕具有权利要求1所述的菲涅耳透镜片和配置在所述菲涅耳透镜片的观察者侧的光扩散片。

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