[发明专利]双凸透镜片、显示前板及透射型投影屏

说明书

本发明涉及双凸透镜片、显示前板及透射型投影屏，它们都适合于投影和观察由具有单元结构的象源，如液晶显示装置(LCD)、数字微镜装置(DMD)等送来的图象。

现有技术中存在一种公知的前投影式电视，它有三个彩色(即红、绿、蓝)阴极射线管(CRT)作为象源。对于上述透射型投影屏而言，需要宽范围的漫射影像光，并需减少外部光的影响。

图4表示一种常规透射型投影屏的实例。为满足上述要求，这种透射型投影屏包括双凸透镜片40。在双凸透镜片40的光入射面41一侧提供会聚透镜部分42，例如双凸透镜。在光出射面44上靠近透镜部分42的焦点附近，所述双凸透镜片40有多个不发光部分47，它们覆盖着以后将被称为黑条(BS)的光吸收层48。采用这种布置，BS双凸透镜片40就能漫射光，而减少外部光的影响。

作为象源，现有技术的投影电视采用上述LCD或DMD而得到发展。另外，在这种投影电视(TV)中，已将上述BS双凸透镜片用于改善漫射性能和防止来自反射的外部光的目的。

不过，在上述投影TV中，在将一图象投影于具有上述以标准节距循环之循环结构的双凸透镜片情况下，存在因双凸透镜的取样效应而出现条纹的可能性。

一种被确认的理论是，为防止出现条纹，最好将双凸透镜的节距比如减小到所投影的点阵图样节距的1/3.5(等于35分之10)或更小。

另外，应当说明的是具有LCD或DMD的投影TV常常产生被称为“闪烁”的炫光图象。但减小双凸透镜的节距将有效地减弱上述闪烁。

同时，具有图4所示BS双凸透镜片的透射型投影屏引起在40°角或更宽的角范围内漫射光。于是，为了同时在透射型投影屏上形成黑条(BS)，应该规定入射透镜与光发射面之间的距离是在入射透镜节距三倍大的一点。在这样的结构下，为了造成由投影在所述屏幕和所述透镜的每个节距上的点阵图样所构成的、不易察觉的条纹，需要规定透镜节距小于0.4mm，透镜厚度小于0.54mm。

然而，如果像上面那样减小屏幕的厚度，将使屏幕的刚性降低，以致难于保持屏幕的平展。另外，要用挤压成形等方法精确地成型如此薄的透镜片也是非常复杂的。

另外，由于上述原因，已经实施作为采用LCD或DMD之投影TV的透射型投影屏利用一种只被提供在有色双凸透镜的光发射面一侧的双凸透镜片(发光侧双凸透镜片)，或者一种只被提供在有色双凸透镜的光入射面一侧的双凸透镜片(光入射侧双凸透镜片)，等等。

在发光侧双凸透镜片中，有些被成型为部分地具有圆形截面，或部分具有椭圆形截面，而其它的双凸透镜片被成型为要利用全反射。

以前的透镜存在一个共同的问题，即难于加大视角，因为它的相对于投射光的物镜象场角大于各边缘部分的临界角，从而引起投射光的全反射。

另一方面，新式透镜有一个共同的问题，即由于它们的奇特结构，不可能用压挤过程精确地成型转换，以致除了通过成品率较低的模铸过程来制作外别无选择。

图6表示在光入射侧双凸透镜片的光入射位置处的倾角与光的发射角之间的关系。图6中符号φ表示入射透镜边缘部分处的边缘角，符号θ表示进入透镜边缘部分的光的发射角，字母h和l分别是入射透镜的高度和入射点(即透镜边缘部分)与会聚点之间的距离。表4表示所述发射角与各会聚点相对于透镜边缘部分处物镜象场角的位置。要说明的是，此表中的字母n表示折射率，p表示透镜的节距。