專利名稱：觀看正在顯示的屏幕圖像放大用的菲涅爾透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及菲涅爾透鏡(Fresnel)，特別是涉及適于放置在計算機(jī)或電視機(jī)顯示屏前方以便放大其上供觀看所顯示圖像用的菲涅爾透鏡。


圖1示出普通菲涅爾透鏡的剖面圖。圖中多個環(huán)形棱鏡單元Li以預(yù)定間距相對于光軸O作共軸排列。環(huán)形棱鏡單元Li的上表面相對水平面傾斜角度θi，從而使所述表面構(gòu)成具有曲率半徑對應(yīng)菲涅爾透鏡焦距“f”的球面的一部分。當(dāng)距光軸O距離為hi的環(huán)形棱鏡的高度用di表示時，hi越小則di越小。在光軸O周圍的中心部分形成有直徑非常小的平坦圓形區(qū)域。
在為了放大觀看的圖像而在計算機(jī)或類似的顯示屏前放置的菲涅爾透鏡內(nèi)，為避免出現(xiàn)Moire條紋，而使環(huán)形棱鏡單元的放置間距非常窄小。當(dāng)把環(huán)形棱鏡單元間距這樣窄小的菲涅爾透鏡放置在顯示屏前時，在光軸周圍中心部分的特定區(qū)域內(nèi)將出現(xiàn)彩虹狀圖案。當(dāng)作為菲涅爾透鏡組成單元的環(huán)形棱鏡單元的間距等于或小于0.25毫米時，該彩虹狀圖案就明顯顯現(xiàn)地出來。據(jù)信由于菲涅爾透鏡環(huán)形棱鏡單元以這種細(xì)微間距排列，而形成一種衍射光柵結(jié)構(gòu)，所以產(chǎn)生了這種彩虹狀圖案。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種菲涅爾透鏡，為放大觀看的圖像將它放置在計算機(jī)或電視機(jī)顯示屏前方，即使作為所述菲涅爾透鏡組成單元的環(huán)形棱鏡單元以細(xì)微的間距排列，也不會產(chǎn)生彩虹狀圖案。
在本發(fā)明中，為了解決上述問題，在光軸周圍預(yù)設(shè)半徑限定的圓形區(qū)域內(nèi)形成具有曲率半徑對應(yīng)則菲涅爾環(huán)形棱鏡單元構(gòu)成的菲涅爾透鏡焦距的球面，在該區(qū)域，要不然將由于衍射而出現(xiàn)彩虹狀圖案。在本發(fā)明中，菲涅爾透鏡多個環(huán)形棱鏡單元排列的預(yù)設(shè)間距等于或小于0.25毫米，而所述圓形區(qū)域內(nèi)環(huán)形棱鏡單元的高度等于或小于5微米，比較好的是等于或小于7微米。此外，就本發(fā)明的特例而言，菲涅爾透鏡的焦距為500毫米。
對于圖1焦距為500毫米的典型菲涅爾透鏡，表2示出了棱鏡單元各種排列間距下棱鏡角θi與棱鏡高度di之間的關(guān)系。根據(jù)發(fā)明人所作的驗證實驗結(jié)果，在棱鏡單元的排列間距等于或小于0.25毫米的條件下，如果棱鏡高度di等于或小于7微米，則觀察到引起彩虹狀圖案的衍射，并且發(fā)現(xiàn)在棱鏡高度等于或小于5微米時就實際上出現(xiàn)擾動效應(yīng)。
因此按照本發(fā)明的菲涅爾透鏡通過在光軸周圍預(yù)設(shè)半徑限定的圓形區(qū)域內(nèi)形成具有曲率半徑對應(yīng)由環(huán)形棱鏡單元構(gòu)成的菲涅爾透鏡焦距的球面，而阻止這種衍射以及由此出現(xiàn)的彩虹狀圖案。例如在焦距為500毫米的菲涅爾透鏡中，當(dāng)棱鏡單元的排列間距為0.25毫米時，在光軸周圍直徑14毫米的圓形區(qū)域內(nèi)，棱鏡單元高度di等于或小于7微米。
圖1為剖面圖，它示出按照現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)形成的一菲涅爾透鏡例子；圖2為表格，它示出焦距為500毫米的菲涅爾透鏡的排列間距、棱鏡角與諸棱鏡單元棱鏡高度之間的關(guān)系；以及圖3為按照本發(fā)明的菲涅爾透鏡實施例的剖面圖。
參見圖3，將描述本發(fā)明具體實施例的結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的菲涅爾透鏡包含多個相對光軸O共軸排列的環(huán)形棱鏡單元Li。棱鏡單元Li的放置間距如此細(xì)小，以致在光軸周圍某一直徑限定的圓形區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)由衍射引起的彩虹狀圖案，倘若如此，則聽其自然。菲涅爾透鏡在光軸O周圍預(yù)設(shè)直徑φ限定的圓形區(qū)域的中心部分上具有曲率半徑對應(yīng)所述菲涅爾透鏡焦距“r”的球面S。形成有球面S的圓形區(qū)域的直徑φ遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圖1所示普通菲涅爾透鏡中央平坦部分的。具體而言，該球面S覆蓋了按照現(xiàn)有技術(shù)的菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)將會因衍射產(chǎn)生彩虹狀圖案的區(qū)域。特別是使球面S形成在菲涅爾透鏡棱鏡單元Li的高度“di”等于或小于7微米的區(qū)域中。
就具體的數(shù)值而言，在焦距為500毫米的菲涅爾透鏡中，當(dāng)棱鏡單元Li以0.25毫米的間距排列時，光軸O周圍直徑14毫米限定的圓形區(qū)域內(nèi)棱鏡單元Li的高度di等于或小于7微米。另外當(dāng)棱鏡單元Li以0.20毫米間距排列時，該區(qū)域面積等于由直徑17.5毫米所限定的范圍。此外，當(dāng)棱鏡單元Li的排列間距分別為0.15毫米、0.10毫米和0.05毫米時，各相應(yīng)區(qū)域面積等于由直徑23毫米、34毫米和70毫米所限定的范圍。當(dāng)構(gòu)成菲涅爾透鏡材料的折射率為1.492時，對應(yīng)500毫米焦距的球面S的曲率半徑“r”大約為246毫米。當(dāng)菲涅爾透鏡焦距變化時，棱鏡單元角θi應(yīng)有所改變，因此高度“di”等于或小于7微米的區(qū)域的直徑也要改變。所以球面S應(yīng)于不同直徑的區(qū)域內(nèi)形成。與棱鏡單元Li高度“di”等于或小于7微米的情況相比，等于或小于5微米時的區(qū)域面積因此有所減小，且實際中不會有擾動效應(yīng)發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種放大顯示屏上待觀看圖像的菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡所需的焦距通過將多個環(huán)形棱鏡單元相對于光軸以不大于0.25毫米的間距共軸排列加以實現(xiàn)，所述菲涅爾透鏡在光軸周圍預(yù)設(shè)半徑限定的圓形區(qū)域內(nèi)具有曲率半徑對應(yīng)由所述環(huán)形棱鏡單元構(gòu)成的所述菲涅爾透鏡焦距的球面，在該區(qū)域要不然將會由于衍射而出現(xiàn)彩虹狀圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述圓形區(qū)域內(nèi)所述環(huán)形棱鏡單元的高度等于或小于5微米。
3.如權(quán)利要求1所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述圓形區(qū)域內(nèi)所述環(huán)形棱鏡單元的高度等于或小于7微米。
4.如權(quán)利要求2或3所述的菲涅爾透鏡，其特征在于所述菲涅爾透鏡的焦距為500毫米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種菲涅爾透鏡,用以放置在計算機(jī)或電視機(jī)顯示屏前方以便放大觀看的圖象而不出現(xiàn)彩虹狀圖案。它在光軸周圍預(yù)設(shè)半徑限定的圓形區(qū)域內(nèi)形成曲率半徑對應(yīng)由環(huán)形棱鏡單元構(gòu)成的菲涅爾透鏡焦距的球面。在本發(fā)明中,菲涅爾透鏡多個環(huán)形棱鏡單元排列的預(yù)設(shè)間距等于或小于0.25毫米并且所述圓形區(qū)域內(nèi)環(huán)形棱鏡單元的高度等于或小于5微米,比較好的是等于或小于7微米。
文檔編號H01J29/89GK1252528SQ9912139
公開日2000年5月10日 申請日期1999年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月12日
發(fā)明者廣田嘉七, 福田順二, 瀨戶進(jìn) 申請人:協(xié)和電機(jī)化學(xué)株式會社