投影透镜的制作方法

专利名称：投影透镜的制作方法
<技术领域>
本发明涉及一种投影透镜。更具体地讲，本发明涉及这样一种投影透镜拥有一个镜(反射镜)类型的树脂弧形表面，用于高精度、高分辨率投影设备，特别是背投电视接收机等。这种投影透镜还适用于高架投影仪、橱窗陈设设备、以及正面数据投影仪等投影设备。
<背景技术>
迄今为止，一直采用玻璃和金属材料作为要求具有高精度的大型光学部件(例如以上所提到的投影透镜)的最常用材料，例如铝和钢。这是因为可从这样的材料获得拥有良好光学精度的光学部件，特别是可获得减小了失真的图像，甚至是当温度变化时。而且，还因为这样的材料特别适用于精密切割/抛光。
然而，以如以上所描述的，把玻璃或金属材料(例如铝和钢)用作光学部件，会产生以下的问题。
首先，在使用玻璃材料的情况下，需要昂贵的生产设备。即由于对玻璃进行热模压，所以需要使用一种拥有这样功能的装置可均匀地把玻璃加热到大约700℃或700℃以上，以充分地熔化玻璃；并且还需要使用这样一种模具拥有高的形状精度，甚至是在高温压缩之下，而且具有持久性。另外，当考虑到加热/冷却时间时，还需要一个很长的周期时间，这导致了很低生产率和过高的生产成本。由于这些原因，用于投影设备的玻璃部件仅适用于那些其中高成本是可接受的极特殊的应用，并且不会扩展到一般的办公室应用或家庭应用。
其次，在使用金属材料(例如铝和钢)的情况下，基本上必须通过对每一部件的精确切割和抛光制造光学部件。因此，在这一情况下，部件本身也是相当昂贵的，而且不适合大量生产。
因此，人们希望使用相当容易模铸的树脂材料取代玻璃或铝和钢等金属材料。然而，普通的由热塑树脂形成的注模产品或压模产品，会经受相当大的模铸收缩，并且使与形状(弧形表面)相关的翘曲、缩痕、或瑕经模具传递。出于这一原因，很难获得一个被模铸产品，例如一个拥有大尺寸(面积大且较厚的)以及高形状精度以便获得高分辨率图像质量的投影透镜。
另一方面，在把使用热或光的硫化的树脂(例如环氧或二丙烯酸酯树脂)用作一种馈给材料的情况下，会出现硫化收缩，从而造成这样的一个问题由于收缩，被模铸产品经受了变形、扭曲等，如在热塑树脂的情况下。另外，使用这样的可硫化的树脂拥有这样一个问题在最初的硫化之后，由于为了硫化或退火(硫化促进、交联密度改进、以及残留应力的减轻)，一个从几个小时到几十个小时的很长的时间周期是必须的，所以这不适合于大量生产。
<发明内容>
本发明人就以上所述问题进行了大量的研究。因此，他们已经发现，当把一种树脂用作馈给材料时，通过关注特定的性能和选择一种树脂材料，以至于这一性能的值落入一个特定的范围内，以及通过控制模铸条件，可以获得一种拥有减小了扭曲的高精度反射表面的树脂基。他们还发现，可通过使用这种树脂基获得一个高性能的投影透镜。因此，完成了本发明。即，本发明的一个实质方面涉及一个投影透镜，该投影透镜包括一个拥有一个给定弧形表面的树脂基，以及一个形成在树脂基的表面上的反射层，其特征在于，在占至少60％光功能表面面积的一个区域中，当使用来自垂直于树脂基的弧形光功能表面的入射光加以测量时，每单位厚度的面内双折射相位差的平均值为30nm/mm或30nm/mm以下。
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图1是用于通过本发明的工艺模铸一个投影透镜的模具的一个例子的纵剖面图。
图2是用于通过本发明的工艺模铸一个投影透镜的模具的一个例子的纵剖面图。
图3说明了在例子1中所进行的坐标的确定。
图4描述了超高压水银灯的一个发射光谱。
图5描述了一个具有例子3中所获得的投影透镜的屏幕上的相对光谱分布。
在这些图中，数字1表示一个镜面阴模、2表示一个加热器、3表示一个框架、4表示一个背面阴模、5表示一个加热器、6表示一个冷却器、7表示一个冷却器、8表示一个负载、9表示一个真空加热室、10表示一个树脂基、Z表示一个非球面表面的旋转对称轴上的坐标(该非球面表面的中心位于原点处)、以及h表示沿垂直于非球面表面(该非球面表面的中心位于原点处)的旋转对称轴方向延伸的一个距离坐标。
<具体实施方式
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以下将详细解释本发明(投影透镜的形状与性能)本发明的投影透镜包括一个树脂基，该树脂基拥有一个给定的弧形表面和一个形成在树脂基的表面上的反射层。这一投影透镜的良好的性能特别在于已经精确模铸的树脂基的性能。最主要的特性在于在一个包括光功能表面的中心部分并占该功能表面至少60％(较佳的是70％，更佳的是80％)的一个区域中，当使用来自垂直于树脂基的弧形光功能表面的入射光进行测量时，每单位厚度的面内双折射相位差的平均值为30nm/mm或30nm/mm以下，较佳的是为20nm/mm或20nm/mm以下，最佳的是为10nm/mm或5nm/mm以下。此处，术语“光功能表面”意味着这样的一个部分(表面)其中，扭曲的出现是光学上不希望的，并且该部分拥有一个光学部分的特定的功能。因此，尽管存在着把不要求执行一个光功能的部分围绕根据生产所必需的光功能表面的周边形成的情况，但不把这样的一个边缘部分包括在光功能表面中。而且，术语“光功能表面的中心部分”意味着该表面的一个平面视图中的中心部分。通过形成树脂基，以至于在一个包含占光功能表面至少60％的面积的中心部分中的面内双折射相位差落入那一范围之内，获得所希望的投影透镜。
在投影透镜的情况下，当使用一个投影高放大倍数时，透镜中的扭曲直接相应地导致被放大了的图像的扭曲。因此，必须提供一个大大减小了因在熔化模铸期间的收缩等所产生的扭曲合成物。另外，由于不仅在被投影的图像中放大了反射表面的粗糙度，而且也导致了不规则的反射，所以必须避免由不规则的反射所造成的图像亮度的减弱和不均匀。因此，最好基是这样的一个基其中，将要形成光功能表面的表面是一个极其光滑的镜表面。因此，本发明的投影透镜基于这样的一个树脂基在该树脂基中，一个包括光功能表面的中心部分并占该功能表面至少60％(较佳的是70％，更佳的是80％)的一个区域，拥有一个最好为200或200以下的表面粗糙度(Ra)，尽管表面粗糙度取决于用于模铸的阴模的镜光滑状态和所模铸的基。
以上所描述的投影透镜在尺寸上不特别受到限制。然而，旨在主要将其应用于相对大的产品。当然，应该防止光扭曲，因而与在小型光学产品中相比，在大型(大面积而厚的)光学产品中，模铸更为困难。假设投影透镜安装位置的精度处于实际设备的一个实际范围内，本发明中要加以获得的投影透镜的具体维度，通常是这样的平面面积为150cm2或150cm2以上，最小平面宽度为10cm或10cm以上，厚度为3mm或3mm以上。
在大投影类型图像设备(例如，那些拥有超过30英寸屏幕尺寸的设备)的情况下，严格要求投影透镜拥有形状精度。为了获得一个不会给人们不自然感觉的投影图像，人们希望沿垂直于平面的方向透镜的每一个像素区域拥有较小的形状波动。为了解决这一问题，在本发明的投影透镜中，树脂基是这样一个树脂基作为一个整体，光功能表面拥有减小的形状波动，形状波动通常在±50微米的范围内，特别是在±30微米的范围内，取决于树脂基的平均厚度。在由于翘曲、缩痕等光功能表面作为一个整体拥有超过这样一个范围的形状波动的情况下，图像会下垂或变形，从而给人们一种不自然的感觉。在形状波动超过这样一个限度的情况下，屏幕上像素拥有一个从它们的原始形状变形的形状。在极端的情况下，把一个像素划分成多个在屏幕上形成图像的单元。在使用其以大约20倍的放大倍数把一个图像投影在30英寸或30英寸以上的一个大屏幕上的这样一种大型透镜的情况下，透镜上每一像素的尺寸拥有大约几个毫米到1cm的宽度。
(基树脂)构成本发明的投影透镜的基的树脂，通常为一种热塑树脂。特别是，最好其为一种非晶体的热塑树脂，因为这样不易受模铸收缩的影响。构成本发明的投影透镜的树脂基的结晶度通常为20％或20％以下，较佳的是为15％或15％以下，尤其较佳的是为10％或10％以下。人们之所以不希望高结晶度，原因在于不仅会出现一个相当大的密度变化，而且模铸表面上的结晶部分和非晶体相部分之间的密度差可能产生拥有光学上不可忽视大小的细小的不规则等(例如，在1平方毫米的面积内拥有一个不小于1/4波长的水平差)，从而导致降低的形状精度。
最好构成本发明的投影透镜的基的树脂为一种拥有一个高玻璃临界温度(Tg)的树脂。这是因为作为家庭或办公室设备的一部分，透镜必须确保图像质量通常达到60℃。在非晶体的热塑树脂材料的情况下，为了使一个光学部分在60℃时不变形，而且稳定，最好树脂的Tg为80℃或80℃以上，更佳的是令树脂的Tg为100℃或100℃以上。
另外，一个具有低吸湿性的馈给树脂是人们所希望的。在60℃和90RH％时的树脂的饱和水吸收性通常为1重量百分比或1重量百分比以下，最好其为0.5重量百分比或0.5重量百分比以下。必须为低吸湿性的原因如下在各光学部分中，具有一个形成在基表面上的、由金属(例如铝)制造的反射层的本发明的投影透镜，是相当大和相当厚的。另外，几乎无水吸收出现在反射层侧，即金属层侧。出于这些及其它方面的原因，当水吸收出现在一侧(与反射层相反的一侧)上时，会出现膨胀变形，从而形状也会改变，降低了光学精度。光学精度的这一降低，可能导致使图像模糊或变形。
不对馈给树脂的种类特别加以限制，只要它是一种具有那些性质的树脂即可。然而，其例子通常包括丙烯酸树脂，例如聚(甲基丙烯酸酯)、聚碳酸酯树脂、聚酯碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、苯乙烯树脂(例如聚苯乙烯以及丙烯酸系/苯乙烯共聚物)、环状聚烯烃树脂等。通常，较佳的是使用一种聚酯碳酸酯树脂，因为这种树脂结合了可塑性、强度、盈利性(材料成本)等特征。
一种用于本发明中的基树脂的较佳的聚碳酸酯具有一个通常为18000～25000的粘度平均分子量，较佳的是具有20000～23000的粘度平均分子量。在聚碳酸酯拥有一个低于18000的分子量的情况下，当热冲击施加于模铸板上时(在使用期间，当模铸板反复地或突然地经受加热和冷却时)，存在着模铸板可能破裂的可能性。而且，当在模铸期间已经把模铸板从模具取出之后冷却模铸板时，由于内部各部分和表面之间的温度差及破裂，模铸板可能蒙受体积扭曲和破裂。另一方面，在聚碳酸酯拥有一个超过25000分子量的情况下，其粘度非常高，以至于在这样一个低模铸温度上分子链的取向的减弱而是不充分的(对于精确地压铸镜面或禁止被模铸产品翘曲/变形来说，减弱分子链的取向是必须的)，以至于不会导致老化。因此，一个很长的模铸时间是必须的。因此，工业地使用这样一种聚碳酸酯是不利的。
用于本发明的聚碳酸酯拥有一个通常为700ppm或700ppm以下的极限OH(羟基)量，最好这一极限OH为500ppm或500ppm以下，特别更佳的是令这一极限OH为250ppm或250ppm以下。当极限OH量超过700ppm时，可能存在这样一个问题在热压之后，聚酯碳酸酯树脂显示对模具镜面的强粘着力，而且难以把被模铸产品与模具脱离。
(基树脂的添加剂)当通过某种技术(例如压模或注模)模铸一个用于投影透镜的树脂基时，维持一个固定的体积，并把树脂膨胀的压力用于模铸。尽管为了增加树脂的膨胀度必须提高树脂温度，但当考虑到树脂的热稳定性时，存在着对温度提高的限制。甚至是当实际增加膨胀度从而提高了树脂与超镜面的接触度时，由于所提高的接触度，把被模铸产品与超镜面模子的分离也必需一个增加的脱离力，因而在模具脱离期间这可能导致被模铸产品破裂或变形。特别是，当为了与模具相分离把表面面积(在这一情况下，为与超镜面相接触的有效光功能表面)增大时，脱离力变得较大，从而产生一个有关形状精度的问题。因此，可以把一种脱离剂、热稳定剂、紫外线吸收剂等可添加于馈给树脂，以克服这样的一个问题。
脱离剂的例子包括脂肪酸酯(全酯化化合物和部分酯化化合物)，例如甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、以及高级醇脂肪酸酯、硅酮等。然而，最好其为甘油脂肪酸酯。将要加以使用的脱离剂的量通常为馈给树脂的30～3000ppm，最好其为100～2500ppm。在模铸期间，脱离剂迁移到与模具相接触的接触面，并促进被模铸产品与模具的脱离。当所添加的脱离剂的量很小时，存在着这样一些情况在把被模铸产品与模具脱离的过程中出现脱离故障，从而产生破碎、变形、以及表面损伤等问题。在所添加的脱离剂的量很大时，可能会引发下面的问题。当通过溅射等在基的表面上形成一个反射层时，反射层可能拥有差的粘着力或差的持久性。特别是，紧在模铸之后，脱离剂迁移到被模铸产品和反射薄膜之间的接触面，或随着时间的流逝，产生反射薄膜剥落等问题。
热稳定剂的例子包括苯酚化合物，例如2，6-二-叔丁基-对-甲苯酚、
2，6-二-叔丁基-4-羟甲基-甲基-酚、2，6-二-叔丁基-4-乙基酚、2，4，6-三-叔丁基酚、丁化羟基茴香醚、环已基酚、苯乙稀酚、2，5-二-叔丁基氢醌、正-十八3-(3’，5’-二-叔丁基-4’-羟苯基)丙酸酯、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基酚)、4，4’-亚异丙基双酚、4，4’-亚甲基双(2，6-二-叔丁基酚)、1，1’-双(4’-羟苯基)环已烷、2，2’-硫代双(4-甲基-6-叔丁基酚)、以及1，1，3-三(2’-甲基-4’-羟基-5’-叔丁酚)丁烷；胺化合物，例如羟醛-α-萘胺、苯基-α-萘胺、苯基-β-萘胺、N，N’-二苯基-对-亚苯基二胺、以及1，2-二氢-2，2，4-三甲基喹啉；硫化合物，例如二月桂基硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基硫代二丙酸酯、以及二(十八烷酰)硫代二丙酸酯；磷化合物，例如三苯基亚磷酸酯、二苯基异癸基亚磷酸酯、苯基二异癸基亚磷酸酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三(单-和二壬基苯基)亚磷酸酯s、4，4’-丁亚基双(3-甲基-6-叔丁苯基)二(十三亚磷酸酯)、二十八烷酰五赤藓醇亚磷酸酯、
三月桂基三硫代亚磷酸酯、三十八烷基亚磷酸酯、邻-环已基苯基亚磷酸酯、二异癸基季戊四醇二亚磷酸酯、二壬基苯基季戊四醇二亚磷酸酯、四苯基一缩二丙二醇二亚磷酸酯、三(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸酯、4，4’-亚异丙基二苯基四烷基亚磷酸酯、4，4’-亚异丙基双(3-甲基-6-叔丁酚)二(十三烷基)亚磷酸酯、1，1，3-三(2’-甲基-4’二(十三烷基)亚磷酸酯、1，1，3-三(2’-甲基-4’-二(十三烷基)亚磷酸酯-5’-叔丁酚)丁烷、以及聚(一缩二丙二醇)苯基亚磷酸酯；邻杂菲化合物，例如9，10-二氢-9-氧杂-10-邻杂菲10-氧化物、10-癸氧基-9、10-二氢-9-氧杂-10-邻杂菲、以及10-(3’5’-二-叔丁基-4-羟基苄基)-9、10-二氢-9-氧杂-10-邻杂菲10-氧化物；等。
准备加以使用的热稳定剂的量通常为馈给树脂的100～1000ppm，最好其为馈给树脂的300～800ppm。热稳定剂防止树脂分解，因此有助于与模具的脱离。当所添加的热稳定剂的量很小时，存在着这样一些情况在模铸期间，防止树脂氧化的效果偏低，因此，氧化了的树脂等加强了对模具的粘着力，从而增大了把被模铸产品与模具相脱离的难度。即使当添加了大量的热稳定剂，防止氧化的效果也不会有任何提高，而且也不可指望改进这一效果。另外，当高密度地出现一种抗氧化剂时，它可作为针对树脂水解的一种催化剂。出于这一原因，在一种聚酯碳酸酯树脂的情况下，例如，聚酯碳酸酯树脂水解，从而在其分子末端生成苯酚群OH。由于苯酚群OH顽强地粘着于模具的镜面上，所以被模铸产品显示出与模具的差的可脱离性，如以上所陈述的。因此，存在着这样的一些情况其中，被模铸产品拥有一个表面损伤或模铸周期要求一个很长的时间。
紫外线吸收剂的例子包括
苯并三唑化合物紫外线吸收剂、三嗪化合物紫外线吸收剂、苯甲酮化合物紫外线吸收剂、苯甲酸盐光稳定剂、受阻胺类光稳定剂等。
苯并三唑化合物紫外线吸收剂的例子包括2-(2H-苯并三唑-2-基)-p-甲苯酚、2-(2H-苯并三唑-2-基)-4、6-双(1-甲基-1-苯基乙基)酚、2-苯并三唑-2-基-4、6-二-叔丁基酚、以及2-[5-氯(2H)-苯并三唑-2-基]-4-甲基-6-(叔丁)酚。
三嗪化合物紫外线吸收剂的例子包括2-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-5-(已氧基)酚。
苯甲酮化合物紫外线吸收剂的例子包括奥他苯酮。
苯甲酸盐光稳定剂的例子包括2，4-二-叔丁基-4-对羟基苯甲酸酯等。
将并入的这些紫外光稳定剂的量一般大约为树脂的10～2000ppm。
(模铸投影透镜基的方法)通过加热和熔化以上所描述的基树脂，并紧抵模具的镜面部分高压压挤熔化物，获得本发明的投影透镜基。适合于这一方法的模铸技术的例子包括门密封方法、再熔化方法等。在这些模铸技术中，把一个树脂预制坯填充(固定)到模具的型腔中，并将其加热到一个不低于其玻璃临界温度的温度，从而导致预制坯在型腔中膨胀，并利用膨胀力抵着模具的镜面部分压挤预制坯。因此，压铸了镜表面。还存在着这样一种技术其中，把整个模具放入一个真空室中，并对其加热，以进一步改进镜面的可压铸性，从而加速了型腔中的树脂或预制坯的膨胀，并增大了抵着镜面压挤的压力。这些技术是互相共通的，都通过抵着一个模具的镜面部分压挤树脂，模铸树脂，其中树脂处于熔化状态的树脂或被加热到不低于其的热变形温度的温度。
当一个被模铸产品有翘曲、缩痕等时，这一基树脂会产生一些问题，例如，使最初呈直线的图像弯曲，即使镜面部分具有良好的光洁度。为了避免这一问题，调整冷却步骤是十分重要的。在冷却步骤中，把树脂在高于其玻璃转变点的温度上保持一段时间，从而可减轻层材料中的应力，然后，在把被模铸产品从模具取出之前，将其冷却到不高于玻璃转变点的一个温度，较佳的是将其冷却到一个尽可能接近室内温度的温度。通过这样一种方法获得的被模铸产品，即树脂基，在相应于透镜的弧形部分的区域(光功能表面)每单位厚度拥有极小的面内双折射相位差，如使用来自垂直于树脂基的光功能表面方向的入射光所测量的。特别是，在包含光功能表面中心部分并占该功能表面至少60％的一个区域中， 该基拥有30nm/mm或30nm/mm以下的双折射率。
以下将解释用于获得这样一个基的具体的模铸方法。
图1和图2是用于根据本发明的工艺模铸投影透镜的模具的一个例子的纵剖面图。在这些图中，1表示一个镜面阴模、2表示一个加热器、3表示一个框架、4表示一个背面阴模、5表示一个加热器、6和7表示冷却器、8表示一个负载、9表示一个真空加热室、以及10表示一个树脂基。
现在，解释本发明的投影透镜生产工艺中的步骤的一个例子。把加热器2和镜面阴模1放置在冷却器6上，把框架3放置在镜面阴模1的周围。把这些模铸单元放入真空加热室9，并把加热器2设置为高于要加以使用的热塑树脂的玻璃转变点10～20℃的一个温度上。可以把阴模1的表面预加热到热塑树脂的Tg～Tg-30℃范围内的一个温度附近。在完成预加热之后，把一种用于形成基10的热塑树脂的颗粒或预浸料坯放置在阴模1上。密集地摆放这些颗粒，以至于颗粒层整体上拥有一个几乎均匀的厚度。最好预浸料坯为这样的一个预浸料坯拥有比要获得的透镜的厚度厚约3～20％的厚度。
人们所希望的是，投影透镜拥有一个整体上几乎均匀的厚度，以防止翘曲或变形。即，人们所希望，树脂基在其相应于投影透镜反射表面部分中的厚度在±50％的范围内，取决于树脂基的平均厚度。当一个产品拥有明显不同的厚度时，在冷却期间，由于不均匀地产生一个收缩应力，翘曲或变形会频繁出现。尽管出于强化之目的可以在透镜周围形成肋，但在这一情况下，在计算平均厚度的过程中，排除了加肋部分的厚度。最好真空度在-60kPa～-102kPa的范围内，取决于大气压力。在真空度过高的情况下，存在着这样的可能性气泡可能保留在被模铸产品中，以及作为一个整体，被模铸产品的形状/曲翘可能随环境温度而变化，从而导致光学精度的降低。而且，存在着这样的一些情况树脂未充分填充被模铸产品的边缘部分(例如那些用于附接于一个外部仪器以将其放置在被模铸产品周围的舌形安装部分的边缘部分)，从而导致了一个具有不完整边缘部分的被模铸产品。通常把树脂材料加热到高于其Tg 30～100℃的一个温度，较佳的是加热到高于其Tg 70～90℃的一个温度，并保持这一温度，直至温度变得稳定下来。在材料的内部各部分达到充分熔化状态之后，设置背面阴模4、加热器5、以及冷却器7。在这一状态下，把一个10～50kg的负载8施加于模具组件。包括背面阴模4的重量的总重量通常为20～60kg。通过放置背面阴模4和放置负载8，形成一个背面形状。在背面表面拥有不规则性或包含气泡的情况下，各部分的厚度起伏不定，因此，不能达到形状精度，如以上所述。一个适当的压力范围通常为1～10000kPa，最好这一压力范围为2～2000kPa，更较佳是令该压力范围为4～10000kPa。在压力低于这一范围的情况下，背面形状的形成是不充分的。在压力超过这一范围的情况下，分子链取向的松弛是不充分的，这可能导致被模铸产品翘曲或变形。保持加热的时间周期通常为1～100分钟，最好为5～60分钟，更好的是令其为10～40分钟。在加热开始之后，较佳的是调整加热器2(在加热器2和5中，加热器2是较低的一个)，以便拥有一个高于加热器5(加热器5是较高的一个)的温度大约20～120℃的温度。就阻止气泡残留在树脂基10的内部各部分中而言，这一操作应该是有效的，特别是在面对镜面阴模1的镜面侧上。最后，较佳的是调整加热器2和5，以便拥有高于Tg大约50～120℃的几乎相同的温度，并保持这一温度大约5～30分钟。
接下来，把一种惰性气体引入拥有一个降低了的压力的真空加热室9中，同时维持这一被加热的状态。从而，把内部压力提高到大气压力附近。所希望的是，将要用于这一压力恢复的气体也为一种惰性气体，例如氮气。惰性气体中的氧浓度通常低于10体积百分比，最好其低于5体积百分比，更佳的是令其低于2体积百分比。之所以不希望高氧含量的原因在于，存在着这样的情况树脂被氧化破坏，导致产生故障和模铸表面的损坏。
在压力恢复之后，启动一个冷却操作，以减轻树脂的取向和给予低双折射率。致使一种冷却剂，例如冷却水，流过冷却器6和7，并把加热器2和5设置在一个降低了的温度上，这一降低了的温度大约在Tg～Tg+30℃的范围内。让树脂在这一温度上保持大约10～40分钟。然后，把温度降低10～50℃，并让树脂在这一温度上保持大约10～40分钟。此后，把加热器压板的温度降低到Tg之下，让这一温度保持10～40分钟。以这一方式，极其缓慢地降低被模铸产品的温度。总而言之，以0.5～5℃/分钟的速率冷却被模铸件。就被模铸产品表面的冷却速率而言，跨越Tg的冷却速率(较佳的是在Tg+10℃～Tg-10℃的范围内冷却，更佳的是在Tg+15℃～Tg-15℃的范围内冷却)，通常不高于(30℃/分钟)/(平均被模铸产品的厚度(mm))，较佳的是不高于(20℃/分钟)/(平均被模铸产品的厚度(mm))，更佳的是不高于(10℃/分钟)/(平均被模铸产品的厚度(mm))，最佳的是不高于(5℃/分钟)/(平均被模铸产品的厚度(mm))。在以高于所述冷却速率的一个速率进行冷却的情况下，一个温度分布产生于内部，这将伴随产生内部应力和重新取向。因此，产生翘曲、变形、以及缩痕，从而降低了形状精度。随着被模铸产品厚度和尺寸的增加，这一现象会变得越来越为显著。
在Tg附近进行冷却，特别重要的原因在于当跨越Tg进行冷却时，树脂显示了相当大的体积变化，而且在低于Tg的温度上分子链的运动被固定，所以在Tg附近进行冷却，特别对与翘曲、变形、缩痕等相关的形状精度产生了相当大的影响。在这一冷却期间在使用过高压力的情况下，不易于减轻取向。因此，冷却期间被模铸产品的每面积的压力通常处于1～10000kPa的范围内，最好其处于2～2000kPa的范围内，更佳的是令其处于4～1000kPa的范围内。过低的压力可能导致镜面的不充分的压铸。把一个在给定压力下如此缓慢冷却的基从模具中取出。
(反射层)反射层包括一个形成在从模具中取出的基的表面上的气相沉积的金属薄膜等。在这一情况下，广义地，而非狭义地使用术语“气相沉积”，意味着包括溅射、反应溅射等淀积技术。通常，在气相沉积之前对基进行清洗。在气相沉积之前进行基清洗，旨在去除粘着于表面上的脂肪和所渗出并粘着于那里的添加剂，因此，通过对一个反射薄膜的气相沉积，获得了一个没有缺陷(例如斑点或发暗)的外观，并提高了反射薄膜的粘着力。可以通过在常温下把基沉浸在一种清洗液中大约10～120秒钟，实现这一清洗。较佳的是，在沉浸期间，直接把超声波施加于基的光功能表面，以便有效地和均匀地清洗表面。较佳的清洗液为碳氟化合物清洁剂、非水碳氢化合物溶剂、以及基于醇类的清洗液。较佳的干燥方法包括通过所使用的清洁剂的蒸汽干燥基，然后在真空干燥机中进一步干燥基。
气相沉积的条件如下。在已干燥之后，把基放入一个薄膜淀积装置，并把真空度提高到1×10-4～1×10-6kPa。通常，按一个结合层(底层)、一个反射层、以及一个保护层这样的顺序从被模铸产品的镜面侧形成一个结合层、一个反射层、以及一个保护层。
结合层的例子包括金属或金属氧化物，例如铬(Cr)、镍(Ni)、氧化硅(SiO2和SiO)、以及氧化铝(AL2O3)。然而，较佳的是为氧化硅，原因在于对基的粘着力，以及随之获得的令人满意的外观。最好结合层的厚度为30～1500。在其厚度小于30的情况下，易于形成针孔，因而存在着减弱对基的粘着力的可能性。在其厚度超过1500的情况下，由于结合层和树脂基之间的线性膨胀系数中的差，结合层薄膜易于破裂。
如上所述，把铝(Al)、银(Ag)等用作反射层。然而，从反射率、耐用性、以及成本的观点来看，铝是较佳的。最好反射层的厚度为500～3000。其厚度小于500，则易于导致反射率降低到70％或70％以下。在其厚度超过3000的情况下，存在着破裂的可能性。
所希望的是，在反射层上形成一个透明保护层。通常，使用氧化硅(SiO2和SiO)。一般情况下，该保护层的厚度为30～2000，较佳的是为700～1500。在保护层较薄的情况下，易于形成针孔，因而保护层不能截获存在于空气中的氧和水。因而反射层被氧化，从而导致反射率的降低。在保护层过厚的情况下，不仅由于保护层和树脂基之间的线性膨胀系数之差，薄膜易于破裂，而且反射率降低。为了提高反射率，可以把一个氧化钛(TiO、TiO2)薄膜作为一个反射加强薄膜淀积在保护层和反射层之间。在这一情况下，反射加强薄膜的厚度通常为5～1000。
所希望的是，在可见光区域中的反射率尽可能地高。然而，对于可见光区域，从有效利用来自一个光源的光数量的观点出发，就平均值而言，反射率一般为70％或70％以上，最好其为80％或80％以上，更佳的是令其为90％或90％以上。在这一连接中，对于可见光区域，就平均值而言，铝的理论反射率大约为93％。一般情况下，很难在非球面形状上进行反射率测量。因此，在一个平监视器玻璃上进行薄膜淀积与在被模铸树脂基上的薄膜淀积同时进行，并检查这一玻璃板，以进行评估。
顺便提及一下，当本发明的投影透镜满足下列关系时，其可以给出高度满意的图像。其中，R1是反射表面上波长为400～500nm的光平均反射率，R2是反射表面上波长长于550nm～700nm的光平均反射率。通过在以上所示的构成范围中调整反射表面，可以制造满足这一要求的透镜。
R1＞R2≥70％可以使用下列方程确定R1和R2R1=(Σn=1kRλn)/k(400≤λn≤550)]]>R2=(Σn=1kRλn)/k(550<λn≤700)]]>在所述方程中，k是测量点的个数，以及Rλn是在λn处的绝对反射率。
总而言之，使用了一种投影透镜的显示器和投影仪，把一种金属卤化物灯用作光源。最近，对一种超高压水银灯的使用进行了研究。然而，在大约430nm和大约550nm的波长处，金属卤化物灯和超高压水银灯显示出了一种拥有大峰值的发射光谱，如图4中所示。其中，与这些峰值相比，430～550nm的波长范围内的辉度偏低。而且，当来自一个光设备中的这样的一个光源的光流过各种光单元(例如一个滤光器和一个偏振透镜)时，每一单元吸收一个短波长区域中的光能，并将其转换成热能，从而降低了短波长区域中的辉度。特别是，在430nm附近的高峰辉度明显地降低。在430nm附近高峰辉度的这一降低，导致在550nm附近高峰辉度的相对提高，以至于所获得的图像拥有一个黄色色调。
因此，当可以满足关系R1＞R2≥70％时，能够消除因穿过光单元所导致的短波长区域中辉度降低的问题。一个拥有这一性质的透镜适合于用作使用了一个在430nm和550nm波长时具有大峰值并在430nm～550nm波长范围内拥有一个低辉度的光源(例如金属卤化物灯和超高压水银灯)的投影透镜。
尽管70％或70％以上的平均反射率通常足以，但最好平均反射率为80％或80％以上，较佳的是为85％或85％以上。特别是，最好令400nm～550nm波长范围内的平均反射率R1为85～100％，同时最好550nm～770nm波长范围内的平均反射率R2为70～85％，最好RI和R2之差大约为3～30％。
<例子>
以下将通过举例的方式详细解释本发明的投影透镜。以下将描述这些例子中的测量方法。
(结晶度)根据树脂的红外线吸收峰值，估计非晶体部分的密度和结晶部分的密度。根据这些密度值确定结晶度(参见Nikkan kogyo shinbun公司出版的Porikonêto Handobukk，第一版，第171页)。
(玻璃转变点(Tg))使用一个扫描示差量热计(DSC)所测量的。
(饱和水吸收)根据ASTM D570所测量的。
(粘度平均分子量)把一个Ubbelohde(厄布洛德)毛细管粘度计用于测量20℃时二氯甲烷中的本征粘度[η]，并使用下列方程确定粘度平均分子量(Mv)。＝1.23×10-4×(Mv)0.83
(极限OH基量)通过四氯化钛/醋酸方法进行比色测定(Makromol Chem，88，215(1965))。
(双折射)KOBRA-CCD/X，由Oji Scientific Instruments制造，用于对每一大约300平方微米的分区单元进行测量。根据对这些所得到的值的处理，评估双折射。测量是在这样的条件下进行的在590nm的波长上测量整个光功能表面上的双折射相位差。
(在双折射相位差的测量过程中，当表面拥有损伤或小的不规则时，光被散射，这可能影响测量结果。因此，例如，进行如下的一个测量是有效的，这一测量是在调整好折射率的液体之后进行的，以便拥有与基相同折射率，而且在常温下短时间周期内对基树脂的侵袭不会施加于表面；或在把基树脂沉浸于调整好折射率的液体之后，进行这一测量。在已使用了一种染料等对树脂基染色的情况下，使用如下一种方法是有效的把准备用于测量双折射相位差的波长位移到可见光区域中一个较高透射率区域。当准备加以考察的基拥有一个大约10％或10％以上的透射率时，使用这样一种类型的双折射表进行测量是可能的其中，以平行尼科耳棱镜状态，把准备加以考察的基放置在两个偏振器之间，并旋转该基，然后根据由于旋转所产生的光透射率的变化确定双折射相位差。在准备加以考察的基拥有低于10％的光透射率的情况下，评估一个由同样材料在同样条件下模铸的基树脂，而且这一基树脂没有使用任何色彩成因着色剂，例如一种染料、色素、或碳黑。另外，在被模铸产品拥有一个形成在其表面上的气相沉积的金属薄膜、气相沉积的介电薄膜等的情况下，在评估之前通过使用一种酸、碱溶液等的刻蚀去除薄膜)。
(表面粗糙度)使用一种表面粗糙度仪(Model SP-61，由Kosaka Laboratory制造的)所测量的(测量中的放大倍数10倍；测量中的高度放大倍数20000倍)。
(反射率)使用自动记录分光光度计U-4000(商标名)，由Hitachi公司制造，具有一个安装在其上的5°规则反射附件，以使用V-N方法测量绝对反射率。
(形状测量方法)使用非接触三坐标测量装置NH5(由Mitakakohki公司制造)。把根据理论非球形状所得到的数据的Z轴方向的偏差作为形状波动。
例1使用一种拥有图1和图2中所示结构的模具制造一个投影透镜。在干燥之后，使用由界面聚合方法所产生的一种聚碳酸酯树脂(Tg＝150℃；粘度平均分子量20000；OH基含量180ppm；饱和水吸收性0.3重量百分比)。为此，作为脱离剂，添加了400pp甘油硬脂酸，作为一种热稳定剂，添加了300ppm的三(2，4-二-叔丁酚)亚磷酸酯(商标名Ciba Specialty chemicals IRGAFOS 168)。通过由JSW制造的双螺旋揉合器TEX 44(商标名)对这些添加剂进行揉合，并使混合物颗粒化。
首先，产生一种非球面镜面阴模1(模子)，非球面镜面阴模1拥有一个由下列方程(1)所示的弧形表面，并拥有一个25平方厘米尺寸的探出的平面，该平面具有一个位于距非球面表面中心40mm一段距离处的基树脂。这一模子的整个表面拥有40～80的表面粗糙度。这一模子由一个框架3紧紧地包围，以便给出一个具拥有恰好10mm平均厚度的被模铸的树脂。在把模子和框架装配在一起之后(以下有时将其叫做模具组件)，把以上所描述的树脂颗粒放入框架(由图3和图1所包围的面积)。在这一状态下，把一个盖子4放在它们之上，并且把这一模具夹在加热器2和5之间，以及冷却器6和7之间。把合成的组件整体地放入一个真空加热室9中，真空加热室9被抽空至-70kPa。此后，把加热器2和5接通，并将它们加热到240℃。接下来，在被模铸树脂的每一面积上施加一个4.5kPa的负载，同时维持这一被加热状态。在接通后30分钟，把下加热器2和上加热器5分别设置为240℃和240℃，并在这一状态下持续30分钟。此后，把加热室9内部的压力返回到大气压力。在这一状态中，为了冷却，当水流过冷却器6和7时，把加热器2和5按160℃保持50分钟，接下来，以140℃持续30分钟，然后以110℃持续30分钟，从而缓慢冷却树脂。按0.7℃/分钟计算跨越Tg时的温度冷却速率。以3℃/分钟的速率，把温度降低到100℃。打开真空加热室9，取出模具组件，
并将其拆卸成框架3以及阴模1和4。取出内部的树脂基10。Z(h)=ch21+1-(1+k)c2h2+Ah2+Bh6+Ch8+Dh10---(1)]]>(c＝1/r，c曲率，r半径，k圆锥函数，A、B、C、D系数)r＝-160k＝-8.0A＝7.0E-9B＝-9.0E-14C＝6.5E-19D＝-2.0E＝-24坐标的确定如图3中所示。
在树脂基的相应于投影透镜的反射表面的面积中的树脂基，拥有一个10mm的平均厚度、12mm的最大厚度、以及8mm的最小厚度。使用以上所描述的方法，针对双折射率检查这一树脂基。在测量之前，把一种调整好折射率的液体(已将其调整好，以便拥有与基树脂相同的折射率)施加于基表面，同时防止纳入气泡，以消除由表面上细小的不规则和损伤所造成的光散射的影响。在占光功能表面75％并集中在其最低面积上的区域中，双折射相位差的平均值为5nm/mm。而且，测量基的表面粗糙度(Ra)，并发现其为130～160。肉眼观察的表面状态也是令人满意的。形状波动处于+30微米～-70微米的范围内。
使用醇类，然后使用包含一种表面活性剂的温水，充分地清洗以上所获得的树脂基的表面。在干燥这一基之后，在其表面上气相沉积100/1500/400厚的Cr/Al/SiOx。
尽管使用了一种反射分光光度计测量可见光的反射率，但精密的测量是不可能的在弧形表面上进行的。由于这一原因，使用相同的工艺，把拥有相同厚度的气相沉积层形成在一个平板上，并检查这一反射薄膜。因此，其平均反射率为80％。而且，把一个由1000000个像素组成的图像投影到反射薄膜上，然后从屏幕之下将其倾斜地投影到一个100cm×76cm的屏幕上。因此，可以获得一个没有可感觉到的扭曲或变形的令人满意的图像。就面积的放大倍数而言，投影放大约为20倍。
所获得的投影透镜可适当地用于背投电视接收机或那种把图像从屏幕之下倾斜投影的橱窗陈设设备的光学系统中。
例子2一个预浸料坯(意味着一个拥有厚12mm、宽240mm、以及长240mm的预先以平板形式模铸的预制坯)用于取代例子1中的颗粒，除以下方面采用与例子1中相同方式进行模铸。在开始加热之后，把加热器2和加热器5分别在250℃和240℃上保持大约30分钟，以至于可调整下加热器2，以便拥有一个高于上加热器5温度大约10℃的温度。压力恢复之后把加热时间缩短了大约10分钟，把用于冷却到160℃的时间周期缩短了10分钟，因此，获得了一个等于例子1的树脂基底的树脂基底。在树脂基相应于投影透镜的反射表面的面积中的树脂基，拥有一个10mm的平均厚度、12mm的最大厚度、以及8mm的最小厚度。在占光功能表面75％并集中在其最低面积上的区域中，双折射相位差的平均值为25nm/mm。而且，测量基的表面粗糙度(Ra)，其为150。肉眼观察的表面状态也是令人满意的。
使用醇类，然后使用包含一种表面活性剂的温水，充分地清洗这一树脂基的表面。在干燥这一基之后，在其表面上气相沉积100/1500/400厚的Cr/Al/SiOx。尽管使用了一种反射分光光度计测量可见光的反射率，但精确的测量不可能在弧形表面上进行。由于这一原因，使用相同的工艺，把拥有相同厚度的气相沉积层形成在一个平板上，并检查这一反射薄膜。因此，其平均反射率为80％。而且，把一个由1000000个像素组成的图像投影到这一镜子上，然后从屏幕之下将其倾斜地投影到一个100cm×76cm的屏幕上。因此，可以获得一个没有可感觉到的扭曲或变形的令人满意的图像。就面积的放大倍数而言，投影放大约为20倍。
可比的例子1通过把与例子1中相同脱离剂和热稳定剂添加到一种PMMA树脂(Acrypet MD，由三菱Rayon公司制造；Tg＝93℃；饱和水吸收性为1.4重量百分比)中并揉合这一混合物，用作材料。制造注模，这一注模拥有与例子1中相同的非球面轮廓，并装备有加热/冷却导管。把颗粒装入由FANUC公司制造的300-t注压模铸机FANUC ROBO SHOTi Seriesα-300iA中。在80℃模具温度、330℃注入温度、以及300MPa注入压力的状态下，把树脂注入到模具中，并把把模具按这一状态维持20分钟。此后，打开模具，取出树脂基。
在650nm的波长上考察整个有效反射表面上的双折射相位差。在测量之前，把一种调整好折射率的液体(已将其调整好，以便拥有与基相同的折射率)施加于基表面，同时防止气泡的含入，以消除由表面上的细小的不规则和损伤所造成的光散射的影响。在占光功能表面60％并集中在其最低面积上的区域中，双折射相位差的平均值为40nm/mm。表面粗糙度(Ra)为1000。形状波动处于+100微米～-100微米的范围内。
使用醇类，然后使用包含一种表面活性剂的温水，充分地清洗这一树脂基的非半球表面。在干燥这一基之后，在其表面上气相沉积100/1500/400厚的Cr/Al/SiOx。可见光的平均反射率为80％。把这一镜子在25℃和80RH％的状态下保持48小时。此后，把一个由1000000个像素组成的图像投影到这一镜子上，然后从屏幕之下将其倾斜地投影到一个100cm×76cm的屏幕上。因此，在中央部分观察到由于缩痕而产生的图像变形和像素形状变形。而且，观察到由于基的翘曲左和右上部分下陷的一个变形的图像。
可比的例子2使用与可比的例子1中相同的树脂颗粒和模具。在200℃模具温度、330℃注入温度、以及30MPa注入压力的状态下，把树脂注入到模具中，此后，以1℃/分钟的速率冷却模具，直至模具的温度达到75℃。把模具在这一温度上维持10分钟，然后打开模具，取出树脂基。
在590nm的波长上考察整个有效反射表面上的双折射相位差。使用由Oji Scientific Instruments公司制造的KOBRA-CCD/X，对每一大约200平方微米的间隔开的单元进行测量。在测量之前，把一种调整好折射率的液体(已将其调整好，以便拥有与基相同的折射率)施加于基表面，同时防止气泡的含入，以消除由表面上的细小的不规则和损伤所造成的光散射的影响。在占光功能表面60％并集中在其最低面积上的区域中，双折射相位差的平均值为60nm/mm。在按1cm距离间隔的529个网格点上测量树脂基在其相应于投影透镜的反射表面的部分中的树脂基的厚度。测量结果表明基的平均厚度为8mm、最大厚度为13mm、以及最小厚度为5mm。
使用醇类，然后使用包含一种表面活性剂的温水，充分地清洗这一树脂基的非球形表面。在干燥这一基之后，在其表面上气相沉积200/1500/400厚的Cr/Al/SiOx。可见光的平均反射率为80％。把所获得的投影透镜在25℃和40RH％的状态下保持48小时。然后，把所获得的投影透镜在50℃和98RH％的大气中保持6小时。此后，把一个由1000000个像素组成的图像投影到其上，然后按与例子1中相同的方式从屏幕之下将这一像素倾斜地投影到一个100cm×76cm的屏幕上。因此，观察到一个其中左和右上部分下陷的变形的图像，因为被膜注的产品由于对水分的吸收在其与气相沉积的薄膜相反的一侧上膨胀，并因而曲翘。
可比的例子3把使用与例子1中相同的方法所获得的树脂基放入一个干燥炉中，并在60℃的温度上将其干燥48小时。此后，使用一种溅射装置依次在树脂基的光功能表面上淀积一个作为结合层的200厚的SiO2、一个作为反射薄膜的1500厚的Al、以及一个作为保护薄膜的1000厚的SiO2，从而获得一个投影透镜。同时随这一薄膜淀积，把相同的薄膜淀积在一个拥有2.6cm×7.6cm以及厚1.3mm维度的一个平监视器玻璃上。对这一包层的玻璃进行反射率测量。
在薄膜淀积之后，以5的测量角度就相对反射率检查监视器玻璃，其中，把一个铝参照透镜反射率视为100％。发现这一包层的玻璃监视器拥有下列平均反射率。
在400～550nm波长，平均反射率R1为98.1％(4个测量点测量波长400、450、500、以及550nm)在长于550nm～700nm的波长，平均反射率R2为88.2％(3个测量点波长600、650、以及700nm)[针对相对光谱分布，评估投影透镜]按下列方式，针对相对光谱分布，检查所获得的投影透镜。在投影镜上反射从使用超高压水银灯的投影仪所发射的白光，并将其投影到一个玻璃屏幕上。使用光谱辐射仪CS-1000(由美能达公司制造的)测量围绕中心的面积中的这一图像的辉度。使用一个数据管理软件CS-S1W 2.0版(由美能达公司制造的)获得一个相对光谱分布。所获得的相对光谱分布如图5中所示。
在这一相对光谱分布中，把出现在450nm附近波长上的峰值(P2)用作一个评估值，其中把出现在550nm附近波长上的峰值(P1)取作100。当该值超过60时，获得令人满意的图像。因此，当P1为100时，P2大约为62，因而屏幕上的白色图像拥有一个减少了的黄色色调。通过XYZ色系色度图评估使用所获得的投影透镜所获得的辉度的黄色。因此，x＝0.2773，y＝0.3321，从而显示几乎无黄色。
例子4按与例子1中相同的方式制造投影透镜，除了把保护薄膜的厚度改变为800。发现按与针对这一投影透镜相同的方式在监视器玻璃上进行薄膜淀积的监视器玻璃拥有以下的平均反射率。
在400～550nm波长，平均反射率R1为94％(4个测量点测量波长400、450、500、以及550nm)在长于550nm～700nm的波长，平均反射率R2为88.8％(3个测量点波长600、650、以及700nm)按与例子1中相同的方式，针对一个屏幕上的相对光谱分布，检查所获得的投影透镜。因此，当P1为100时，P2大约为61，因而屏幕上的白色图像拥有一个减少了的黄色色调。而且，XYZ色系色度图中X和Y坐标值为x＝0.2793，y＝0.3337，从而显示几乎无黄色。
例子5按与例子3中相同的方式制造投影透镜，除了不形成保护薄膜外。发现按与针对这一投影透镜相同的方式在监视器玻璃上进行薄膜淀积的监视器玻璃拥有以下的平均反射率。
在400～550nm的波长，平均反射率R1为95.0％(4个测量点测量波长400、450、500、以及550nm)在长于550nm～700nm的波长，平均反射率R2为95.1％(3个测量点波长600、650、以及700nm)按与例子3中相同的方式，针对一个屏幕上的相对光谱分布，检查所获得的投影透镜。因此，当P1为100时，P2大约为50，其结果屏幕上的白色图像拥有一个减少了的黄色色调。而且，XYZ色系色度图中X和Y坐标值为x＝0.2822，y＝0.3445，从而显示颜色为黄色。
例子6按与例子3中相同的方式制造投影透镜，除了把保护薄膜的厚度改变为600外。发现按与针对这一投影透镜相同的方式在监视器玻璃上进行薄膜淀积的监视器玻璃拥有以下的平均反射率。
在400～550nm的波长，平均反射率R1为91.6％(4个测量点测量波长400、450、500、以及550nm)在长于550nm～700nm的波长，平均反射率R2为92.3％(3个测量点波长600、650、以及700nm)按与例子3中相同的方式，针对一个屏幕上的相对光谱分布，检查所获得的投影透镜。因此，当P1为100时，P2大约为59，因而，屏幕上的白色图像拥有少量黄色色调。而且，XYZ色系色度图中X和Y坐标值为x＝0.283，y＝0.3403，从而显示颜色为黄色。
尽管已参照其具体的实施方案详细地描述了本发明，然而，本领域的熟练技术人员显然会意识到在不背离本发明的构思与范围的情况下，可以对本发明进行各种各样的修改与变更。
本申请是基于2000年10月20日提交的日本专利申请(专利申请2000-321152)、2000年10月31日提交的日本专利申请(专利申请2000-333048)、2000年12月25日提交的日本专利申请(专利申请2000-392419)、2001年3月13日提交的日本专利申请(专利申请2001-070629)，现将它们的内容并入此处，以作参考。
<实用性>
根据本发明，提供了一种非球面投影透镜，这种投影透镜重量轻、价格便宜，然而尽管如此，这种投影透镜规格较大，并拥有一个减少了扭曲的高精度的非球面反射表面。这种投影透镜能够投影没有扭曲/变形的高分辨率的图像，特别是当将其安装在一个不从垂直于屏幕的方向，而从一个倾斜的方向，尤其是从屏幕的下方倾斜地投影图像的投影设备上时。
本发明的投影透镜具有广泛的应用，不仅可应用于背投影仪设备，例如液晶背投影仪和DLP背投影仪，而且还可应用于那些要求必须拥有一个大规格非球面镜子以具有高精表面形状的设备，例如橱窗陈设设备。这种投影透镜在以下方面是高效率的，例如，减少了背投电视接收机的厚度；使前投影仪能够放置在演播员的附近(到目前为止，人们一直把投影仪悬挂在天花板上，或高高地安装在折梯上，因为必须垂直于屏幕进行投影)；并可以使投影仪放置在橱窗陈设设备或3D显示器的一个不引人注目的地方。
权利要求
1.一种投影透镜，包括拥有给定弧形表面的树脂基，以及形成在树脂基表面上的反射层，其特征在于，在占至少60％光功能表面面积的一个区域中，当使用来自垂直于树脂基的弧形光功能表面方向的入射光进行测量时，每单位厚度的面内双折射相位差的平均值为30nm/mm或30nm/mm以下。
2.一种投影透镜，拥有在光功能给予表面上的反射层，这种投影透镜包括拥有给定弧形表面的树脂基，以及形成在树脂基的表面上的反射层，其中至少60％的光功能给予表面拥有200或200以下的表面粗糙度(Ra)。
3.权利要求1或2的投影透镜，这种投影透镜平面面积为150cm2或150cm2以上，最小平面宽度为10cm或10cm以上，以及厚度为3mm或3mm以上。
4.权利要求1或2的投影透镜，其中，基于树脂基的平均厚度，所述树脂基在其相应于投影透镜光功能表面部分中的厚度在±50％的范围内。
5.权利要求1或2的投影透镜，这种投影透镜满足R1＞R2≥70％其中，R1是反射表面上波长为400～550nm的光平均反射率，R2是反射表面上波长为长于550nm～700nm的光平均反射率。
6.权利要求1或2的投影透镜，其中，树脂基包括一种非晶体的热塑树脂。
7.权利要求6的投影透镜，其中，非晶体热塑树脂的玻璃转变点为80℃或80℃以上。
8.权利要求6的投影透镜，其中，当在60℃和90％RH的状态下测量时，非晶体热塑树脂的饱和水吸收率为1％或1％以下。
9.权利要求6的投影透镜，其中，非晶体的热塑树脂包括一种数量为30～3000ppm的脱离剂。
10.权利要求6的投影透镜，其中，非晶体的热塑树脂是一种聚碳酸酯树脂。
11.权利要求1或2的投影透镜，其中，反射层包括一个气相沉积铝薄膜。
12.权利要求11的投影透镜，这种投影透镜放置在树脂基和反射层之间，拥有一个包括SiOx、AL2O3、或Cr的结合层。
13.权利要求12的投影透镜，其中，反射层拥有一个包括金属氧化物薄膜的透明的保护层。
14.一种用于投影透镜的树脂基，其特征在于，在占至少60％光功能表面面积的一个区域中，当使用来自垂直于树脂基的弧形光功能表面方向的入射光进行测量时，每单位厚度的面内双折射相位差的平均值为30nm/mm或30nm/mm以下。
15.一种工艺，用于制造用于权利要求14的投影透镜的树脂，其特征在于，把馈送树脂保持在一个镜面阴模和一个后侧阴模之间的受压状态，在降低的压力下把树脂加热到一个高于玻璃转变点(Tg)大约50～120℃的温度，把压力提高到大气压力附近，同时维持这一被加热的状态，然后，对于从高于Tg温度10℃的温度到低于Tg温度10℃的温度的范围内的冷却，以每单位厚度树脂基低于30℃/分钟-毫米的冷却率冷却树脂。
16.一种工艺，用于制造用于权利要求15的投影透镜的树脂，其中，在从冷却开始之后到冷却至Tg-10℃这一期间内，把一个1～10000kPa的压力施加于树脂基。
全文摘要
本发明的主题是提供一种透镜，这种透镜重量轻、价格便宜，然而尽管如此，这种投影透镜规格较大，其高精度的非球面反射表面降低了失真。本发明提供了一种投影透镜，这种投影透镜包括拥有一个给定弧形表面的树脂基，以及形成在树脂基的表面上的反射层，其特征在于，在占至少60％光功能表面面积的一个区域中，当使用来自垂直于树脂基的弧形光功能表面的入射光加以测量时，每单位厚度的面内双折射相位差的平均值为30nm/mm或30nm/mm以下；或另一种投影透镜，这种投影透镜拥有一个在一个光功能给予表面上的反射层，其中，至少60％光功能给予表面拥有200或200以下的粗糙度(Ra)。
文档编号B29C43/02GK1481514SQ01820920
公开日2004年3月10日 申请日期2001年10月19日 优先权日2000年10月20日
发明者半田敬信, 西川学, 松下泰典, 渡边裕之, 之, 典 申请人:三菱化学株式会社