專利名稱：屏幕和它使用的菲涅爾透鏡片以及使用它們的圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大投影圖像發(fā)生源的圖像并在透過型屏幕上進行顯示的圖像顯示裝置，和該圖像顯示裝置中使用的屏幕、菲涅爾透鏡片。
背景技術(shù)：
投影型圖像顯示裝置(以下有時稱為裝置)利用投影透鏡等放大在作為小型圖像發(fā)生源的投影型陰極射線管或液晶顯示裝置等上顯示的圖像，再投影在透過型屏幕上，由此在透過型屏幕上形成圖像。
在這種圖像顯示裝置中，為了減輕重量和使成本和設(shè)置空間降低，要求做得較薄(減小裝置的深度尺寸)。與減薄后的裝置對應(yīng)的透過型屏幕的結(jié)構(gòu)已知在例如專利文獻WO/02/27399中有記載。
通過使投影透鏡廣角化并縮短投影距離和使投影透鏡的光軸中心從透過型屏幕的中心向下方錯位(例如，使投影透鏡的光軸中心與透過型屏幕的下端中心一致)，可以使裝置減薄(減小深度尺寸)。
然而，在這種結(jié)構(gòu)中，例如在屏幕(縱橫尺寸比為16∶9)的尺寸為對角為65英寸、投影透鏡的投影距離為500mm、裝置深度為350mm情況下，從投影透鏡入射在透過型屏幕的左右上端部的圖像光的入射角度為大至65.2度。圖10為表示在一般的射出面菲涅爾透鏡中對屏幕的光線入射角和反射損失的關(guān)系的圖。從圖10中可以看出，在光線入射角為65.2度的情況下，屏幕的反射損失為36％，較大。若進一步減薄圖像顯示裝置時，該損失急劇增大，產(chǎn)生屏幕左右上端部發(fā)暗的問題。
上述專利文獻WO/02/27399說明了作為與這種裝置減薄對應(yīng)的透過型屏幕，在菲涅爾透鏡片的光入射面上交互地設(shè)置折射型棱鏡和全反射型棱鏡，同時將光射出面作成平面。然而，專利文獻WO/02/27399所述的結(jié)構(gòu)由于在菲涅爾透鏡片的光入射面設(shè)置折射型棱鏡，效率降低，產(chǎn)生特別是作為圖像重要的中域圖像(在屏幕上的環(huán)狀范圍)發(fā)暗的問題。
另外，在菲涅爾透鏡片上設(shè)置折射型棱鏡和全反射型棱鏡的結(jié)構(gòu)的情況下，在折射型棱鏡和全反射型棱鏡的邊界部分上，有時產(chǎn)生光的不連續(xù)的情況。當產(chǎn)生光的不連續(xù)時，從正面看的圖像上產(chǎn)生不連續(xù)的部分，成為圖像質(zhì)量變差的主要原因。另外，在這種結(jié)構(gòu)中，有時在折射型棱鏡上產(chǎn)生的閃光(由光的反射、折射和衍射等產(chǎn)生，光模糊現(xiàn)象)方向和全反射型棱鏡中產(chǎn)生的閃光方向不同。當這些閃光的方向互不相同時，即使當從正面看圖像時亮度相同，但即使略微改變看的方向(角度)時，可看到亮度不同。這種產(chǎn)生方向不同的閃光也是圖像品質(zhì)變差的主要原因之一。
這樣，在與圖像顯示裝置的薄型化對應(yīng)的透過型屏幕中，減少屏幕的入射面的光的反射損失，同時提高光的利用效率，使圖像明亮(即特別在外周部分，抑制圖像亮度的降低)是一個問題。另外，對觀看圖面而容易知道的光的不連續(xù)或發(fā)生方向不同的閃光造成的圖像質(zhì)量變差進行抑制也是一個問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮上述問題而提出的，其目的是要提供一種可以得到高質(zhì)量的圖像，同時可縮短圖像顯示裝置的深度的優(yōu)選的技術(shù)。
為了達到上述目的，本發(fā)明的特征為，在該菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)上設(shè)有多個光學(xué)元件，該光學(xué)元件至少具有上述光入射的入射面；使從該入射面入射的光折射后射出的射出面；和使從該射出面射出的光折射后，引導(dǎo)至上述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面。該光學(xué)元件(以下稱為第一入射側(cè)棱鏡)設(shè)在菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、光的入射角在預(yù)定以上(例如40°以上)的區(qū)域中。
采用上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，使入射在屏幕端部的入射角度大的(例如40°以上)的光，經(jīng)過上述第一入射側(cè)棱鏡的入射面、射出面和折射面三個階段折射后射出。這樣，可以使入射角大的光射出方向接近與菲涅爾透鏡片的光軸平行的方向，可以有效地利用入射在屏幕端部的光作為在屏幕上形成圖像的光。因此，采用本發(fā)明，可以減少在屏幕端部的光的損失，即使在畫面的周邊部，也可得到明亮的圖像。另外，在本發(fā)明中，由于入射側(cè)棱鏡沒有反射面，只由折射面構(gòu)成，因此可以使由棱鏡產(chǎn)生的閃光方向一致，可以抑制閃光造成的圖像質(zhì)量變差。
另外，可以將菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、光的入射角在預(yù)定以下的區(qū)域作成平面部，另外設(shè)置具有使入射光折射后引導(dǎo)至圖像觀看側(cè)的折射面的第二入射側(cè)棱鏡也可以。這時，優(yōu)選使從上述平面部或第二入射側(cè)棱鏡的折射面射出的光的射出角，與從上述第一入射側(cè)棱鏡的折射面射出的光的射出角大致相等。
另外，也可以在上述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)上設(shè)有射出側(cè)棱鏡，該射出側(cè)棱鏡包含使通過該菲涅爾透鏡片的光折射，作為與該菲涅爾透鏡片的光軸大致平行的光射出的折射面。該射出側(cè)棱鏡可以設(shè)置在包含與上述平面部相對的區(qū)域的范圍上。另外，第一入射側(cè)棱鏡的材質(zhì)的折射率比射出側(cè)鏡的材質(zhì)的折射率小。
采用本發(fā)明可以提高圖像質(zhì)量和使圖像顯示裝置減薄。
圖1為表示本發(fā)明的適用的圖像顯示裝置的一個例子的圖；圖2為表示本發(fā)明的投影型屏幕3的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為本發(fā)明的一個實施例的菲涅爾透鏡片6的縱截面圖；圖4為本發(fā)明的一個實施例的菲涅爾透鏡片6的縱截面圖；圖5為表示本發(fā)明的一個實施例的菲涅爾透鏡片6的光學(xué)特性的圖；圖6為表示本發(fā)明的一個實施例的菲涅爾透鏡片6的光學(xué)特性的圖；圖7為本發(fā)明另一個實施例的菲涅爾透鏡片6的縱截面圖；圖8為本發(fā)明又一個實施例的菲涅爾透鏡片6的縱截面圖；圖9為說明本發(fā)明的菲涅爾透鏡片制造方法的一個例子的圖；圖10為表示在一般的射出面菲涅爾透鏡的屏幕上的光線入射角度和反射損失的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實施例。
圖1為本發(fā)明的圖像顯示裝置的一部分截面的立體圖。圖像發(fā)生源1由投影型陰極射線管或反射型或透過型液晶板、具有多個微小反射鏡的顯示元件等圖像調(diào)制元件等構(gòu)成，顯示小型圖像。作為光學(xué)部件的投影透鏡2將上述圖像投影在背投式屏幕3上。因為一般投影距離長，因此，為了減小圖像顯示裝置的深度，將反射鏡4設(shè)在其光路的中途。這些元件固定在放置在框體5內(nèi)部的預(yù)定位置上。
圖2為表示本發(fā)明的背投式屏幕3的結(jié)構(gòu)的示意圖。從箭頭b方向投影的放大投影圖像(圖中沒有示出)由菲涅爾透鏡片6變換為大致平行的光或略微向著內(nèi)側(cè)的光，入射在雙凸透鏡狀的透鏡片7上。如圖所示，雙凸透鏡狀透鏡片7如圖所示為在屏幕的畫面水平方向上配置多個以屏幕的畫面垂直方向作為長度方向的雙凸透鏡狀透鏡的形狀，將上述圖像光在屏幕畫面的水平方向擴散來進行工作。另外，在雙凸透鏡狀透鏡片7的射出面上，形成在畫面垂直方向延伸的黑色帶，吸收從屏幕射出側(cè)入射的外光。另外，在雙凸透鏡狀透鏡片7中進入擴散材料9，將上述圖像光在屏幕的畫面水平和垂直方向擴散。圖2所示的本發(fā)明的背投式屏幕的實施例，作為折射型光學(xué)元件，將多個入射側(cè)棱鏡10設(shè)置在上述菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)上。該入射側(cè)棱鏡10使從箭頭b方向投影的光，在菲涅爾透鏡片上的入射角至少在大約40°以上的范圍內(nèi)。本實施例的特征為，入射側(cè)棱鏡10具有入射光線入射的入射面、使從該入射面入射的光折射后射出的射出面、和使從該射出面射出的光折射后，引導(dǎo)至上述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面。
利用圖3說明該棱鏡部10的作用。圖3為圖2所示的菲涅爾透鏡片6的縱截面圖，它是背投式屏幕3的左(右)上端附近部分的放大圖。圖中的箭頭表示光線的方向。如圖3所示，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)上設(shè)置入射側(cè)棱鏡10，在圖像觀看側(cè)上設(shè)置折射型的射出側(cè)棱鏡11。從圖像發(fā)生源側(cè)入射來的光線，入射在入射側(cè)棱鏡部10的c面(入射面)上，再折射，從其后的d面(射出面)射出，暫時在空氣中通過后，入射在e面(折射面)上，再進行折射。然后，由射出側(cè)棱鏡部11折射后，大致水平地(與菲涅爾鏡鏡片6的光軸平行的方向)射出至觀看側(cè)。這里，通過增大e面和菲涅爾透鏡片6的主平面形成的角度(即增大向e面的圖像發(fā)生源側(cè)的突出)，可使折射后的光線角度大致為水平。在本實施例中，減小e面的上述角度(即，使e面接近菲涅爾透鏡片6的主平面)，將折射后的光線角度保持在大的狀態(tài)，使利用上述反射出測鏡11折射后，大致水平地射出在圖像觀看側(cè)。其理由可用圖4說明。
圖4為本發(fā)明的菲涅爾透鏡片6的縱截面圖，它是設(shè)在圖像發(fā)生源側(cè)上的第一入射側(cè)鏡10和平面部12的邊界部分的放大圖。如圖4所示，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的、以預(yù)定的入射角度(例如40°)以下入射圖像光的區(qū)域形成不設(shè)置第一入射側(cè)棱鏡部10的平面部12。如圖10所示，由于入射在該區(qū)域的入射光的入射角小，因此反射損失少。由于這樣，入射光的入射角小的區(qū)域可通過預(yù)置與第一入射側(cè)棱鏡10同樣的棱鏡，成為平面形狀，這樣反射損失少，效率好。因此，在本實施例中，將菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的、入射光的入射角小的區(qū)域作成平面部12，提高該區(qū)域的光的利用效率。另外，在菲涅爾透鏡片6的圖像觀看側(cè)，設(shè)置射出側(cè)棱鏡11作為通常的射出面菲涅爾透鏡。這樣，在本實施例中，菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的表面形狀，從平面部12突然變化至設(shè)置了第一入射側(cè)棱鏡10的部分。因此，必需隨著該表面形狀的突然變化，使圖像光的混亂不在圖像中表現(xiàn)出來。
另外，菲涅爾透鏡片6的包含入射側(cè)棱鏡部10的圖像發(fā)生源側(cè)的部分和包含射出側(cè)棱鏡部11的圖像觀看側(cè)的部分是分別成型的。由于這樣，當成型精度低時，菲涅爾透鏡片6的入射側(cè)棱鏡部10和射出側(cè)棱鏡部11之間的位置有時產(chǎn)生偏移(向屏幕垂直或水平方向的偏移)。當產(chǎn)生這種位置偏移時，上述圖像光的混亂容易產(chǎn)生或顯著。在本實施例中，為了抑制伴隨這種位置偏移的上述圖像光的混亂，如圖4所示，將入射在入射側(cè)棱鏡部10的c面上，再通過d面，由e面折射，入射在射出側(cè)棱鏡部11的f面上的入射光線的角度，設(shè)定成與入射在平面部12上、再折射后入射在折射型棱鏡部11的f面上的入射光線的角度大致相等。這樣，如果使夾住上述邊界部分范圍的4～5個射出側(cè)棱鏡部11的角度(菲涅爾透鏡片6的主平面和射出側(cè)棱鏡部11的折射面f形成的角度)相等，則即使在產(chǎn)生上述位置偏移的情況下，也可保持從菲涅爾透鏡片6射出的光線的角度一定。因此，采用這種結(jié)構(gòu)，即使當產(chǎn)生上述位置偏移時，也可抑制伴隨上述圖像發(fā)生源側(cè)的表面形狀變化的圖像光的混亂。
其次，利用圖5(a)、5(b)說明本實施例的射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角(菲涅爾透鏡片6的主平面和射出側(cè)棱鏡部11的f面形成的角度)。圖5(a)表示菲涅爾透鏡片6內(nèi)部的光線角度(與入射在折射型棱鏡部11的f面上的入射光線的角度等價)和本實施例的菲涅爾透鏡片6的射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角的關(guān)系；圖5(b)表示相同的菲涅爾透鏡片6的在屏幕上的光線入射角和反射損失的關(guān)系。在圖5(a)中，實線表示射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角，虛線表示菲涅爾透鏡片6內(nèi)部的光線角度。如圖5(a)所示，在屏幕的光線入射角從55°點以后的區(qū)域中，射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角為75°一定。另一方面，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的、在屏幕上的光線入射面從55°點以后區(qū)域中，設(shè)置入射側(cè)棱鏡部10。因此，由于從菲涅爾透鏡片6的入射側(cè)棱鏡部10的折射面(c面)射出，入射在射出側(cè)棱鏡部11上的光的角度和從平面部12射出后入射在射出側(cè)棱鏡部11上的光的角度大致相同，而且射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角為恒定的75°，因此可保持從菲涅爾透鏡片6射出的光線角度一定。
又如圖5(b)所示，本實施例的菲涅爾透鏡片6的光損失，即使在屏幕上的光線入射角在55°以上，也可大致一定。即采用本實施例，如圖10所示，在屏幕上的光線入射角超過預(yù)定值的區(qū)域中，可以抑制反射損失的急劇增大。
在上述圖5(a)(b)中，構(gòu)成入射側(cè)棱鏡部10和射出側(cè)棱鏡部11的材料的折射率為1.45，因此光的損失為35％，比較大。為了減少這個損失，可增大構(gòu)成射出測棱鏡部11的材料的折射率，增大其折射力。下面以構(gòu)成射出側(cè)棱鏡部11的材料的折射率為1.50，構(gòu)成入射側(cè)棱鏡部10的材料的折射率為1.45的情況為例，說明該屏幕的損失。
圖6(a)表示構(gòu)成射出側(cè)棱鏡部11的材料的折射率和構(gòu)成入射側(cè)棱鏡部10的材料的折射率不同的實施例的菲涅爾透鏡片內(nèi)部的光線角度(與入射在折射型棱鏡部11的f面上的入射光線的角度等價)和射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角的關(guān)系。圖6(b)表示在相同的實施例中，菲涅爾透鏡片6在屏幕上的光線入射角和反射損失的關(guān)系。在圖6(a)中，實線表示射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角，虛線表示菲涅爾透鏡片6的內(nèi)部光線角度。如圖6(a)所示，在屏幕上的光線入射角從55°的點以后的區(qū)域中，射出側(cè)棱鏡部11的棱鏡角，隨著光線入射角度的增大，慢慢地減小。另一方面，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)在屏幕上的光線入射角從55°點以后的區(qū)域中，設(shè)置入射側(cè)棱鏡部10。折射面e面的角度(e面和菲涅爾透鏡片6的主平面形成的角度)，隨著在屏幕上的光線入射角增大慢慢地增大。這時，如圖6(b)所示，菲涅爾透鏡片6的光損失在入射側(cè)棱鏡部10的開始點達到峰值，隨著在屏幕上的光線入射角增大，慢慢地減小。在通常的圖像顯示裝置中，可以采用圖5所示的特性，而在周邊部特別暗的圖像顯示裝置中，通過采用圖6所示的特性，可以使周邊部明亮。
這樣，在本實施例中，通過設(shè)定菲涅爾透鏡片6的各個棱鏡的角度和構(gòu)成棱鏡的材料的折射率，可以設(shè)計與圖像顯示裝置的特性一致的亮度分布。
另外，在入射側(cè)棱鏡部10和射出側(cè)棱鏡部11間距完全相同時，如果兩者沒有偏移地配置，則不會產(chǎn)生干涉條紋。當兩者位置偏移時，產(chǎn)生干涉條紋。以下說明用于抑制這種干涉條紋產(chǎn)生的實施例。
圖7為表示本發(fā)明的菲涅爾透鏡片6的另一個實施例的縱截面圖，它是入射側(cè)棱鏡部10和平面部12的邊界部分的放大圖。如圖7所示，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的、以預(yù)定的入射角度(例如40°)以下入射圖像光的區(qū)域為第一平面部12，菲涅爾透鏡片6的圖像觀看側(cè)的、與第一平面部12相對的區(qū)域中，設(shè)置射出側(cè)棱鏡部11。另外，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的、以預(yù)定的入射角度(例如40°)以上入射圖像光的區(qū)域上，設(shè)置入射側(cè)棱鏡部10；菲涅爾透鏡片6的與圖像觀看側(cè)的、與入射側(cè)棱鏡部10的形成區(qū)域相對的區(qū)域成為第二平面部13。
在圖7中，從圖像發(fā)生源側(cè)發(fā)出的光線入射在入射側(cè)棱鏡部10的c面(入射面)后，從d面(射出面)射出后，暫時在空氣中通過后，入射在e面(折射面)上，再折射。這樣，如果加大入射側(cè)棱鏡部10的e面的角度(e面和菲涅爾透鏡片6的主平面形成角度)，則可使被e面折射射出的光線的角度大致為水平。在這種情況下，即使不在與圖像觀看側(cè)的入射側(cè)棱鏡部10相對的區(qū)域上設(shè)置射出側(cè)棱鏡部11，也可以使菲涅爾透鏡片6的射出光變成大致并行的光。由于這樣，可以將與圖像觀看側(cè)的入射側(cè)棱鏡部10相對的區(qū)域作成平面形狀(即第二個平面部13)。結(jié)果，由于入射側(cè)棱鏡部10和射出側(cè)棱鏡部11互相干涉的區(qū)域減少，即使入射側(cè)棱鏡部10和射出側(cè)棱鏡部11相互位置偏移，也可以抑制干涉條紋產(chǎn)生。
當在菲涅爾透鏡片6內(nèi)進行的光線的角度互不相同時，在菲涅爾透鏡片6內(nèi)，光線互相交叉，射出后光線角度不能大致并行。在這種情況下，伴隨上述圖像發(fā)生源側(cè)的表面形狀變化的圖像光的混亂有可能在圖像中表現(xiàn)。然而，將菲涅爾透鏡片6的厚度減薄時，即使上述菲涅爾透鏡片6內(nèi)的光線角度不同，在從光菲涅爾透鏡片6射出時刻，光線交叉少。另外，在本實施例中，由于射出后的光線角度大致為水平，因此可以抑制伴隨上述圖像發(fā)生源側(cè)的表面形狀變化的圖像光的混亂在圖像中表現(xiàn)出來。
其次，說明用于抑制干涉條紋產(chǎn)生的又一個實施例。圖8表示本發(fā)明的菲涅爾透鏡片6的又一個實施例。如圖8所示，在圖7中的作為平面部12的區(qū)域中，設(shè)置另外的入射側(cè)棱鏡14。為了區(qū)別二個入射側(cè)棱鏡，將入射側(cè)棱鏡部10稱為第一入射側(cè)棱鏡，將入射側(cè)棱鏡14稱為第二入射側(cè)棱鏡。第一入射側(cè)棱鏡部10與圖4所示相同，可用與圖4相同的號碼，相同的符號表示同一部件，同一部分。
在圖8中，在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的、在屏幕上的光線入射角在預(yù)定以上的區(qū)域中，設(shè)置第一入射側(cè)棱鏡部10，在光線入射角在預(yù)定以下的區(qū)域中，設(shè)置第二入射側(cè)棱鏡14。第二入射側(cè)棱鏡14具有折射從圖像發(fā)生源側(cè)發(fā)生的入射光，射出至圖像觀看側(cè)的折射面g。另外，菲涅爾透鏡片6的圖像觀看側(cè)作成平坦的平面部13。在本實施例中，第二入射側(cè)棱鏡14的高度(棱鏡向圖像發(fā)生源側(cè)突出量)比第一入射側(cè)棱鏡部10小，而第二入射側(cè)棱鏡14的頂角比第一入射側(cè)棱鏡部10的頂角(c面和d面形成的角度)大。另外，第二入射側(cè)棱鏡14的g面和菲涅爾透鏡片6的主平面形成的角度，比第一入射側(cè)棱鏡部10的c面或d面與菲涅爾透鏡片6的主平面形成的角度小。在從第二入射側(cè)棱鏡14的g面射出的光和從第一入射側(cè)棱鏡部10的e面射出的光互相大致平行的條件下，設(shè)定g面和e面的角度，使與菲涅爾透鏡片6的光軸平行。采用這種結(jié)構(gòu)，即使不在菲涅爾透鏡片6的圖像觀看側(cè)面上設(shè)置射出側(cè)棱鏡部11，也可使從菲涅爾透鏡片6射出的光平行。因此，采用本實施例，由于可以只在菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)形成棱鏡，不會產(chǎn)生入射側(cè)棱鏡和射出側(cè)棱鏡的干涉引起的干涉條紋，另外，制造也容易。
另外，透過第一入射側(cè)棱鏡部10和第二入射側(cè)棱鏡14的菲涅爾透鏡片6內(nèi)的光線都大致平行。因此，伴隨菲涅爾透鏡片6的圖像發(fā)生源側(cè)的棱鏡形狀突然變化的圖像光的混亂不會在圖像中表現(xiàn)出來。
為了防止或減輕干涉條紋，可以使光擴散。在菲涅爾透鏡片6具有第一或第二入射側(cè)棱鏡部10、14的情況下，可在從這些棱鏡的折射面至擴散片的光路中，設(shè)置在畫面水平和垂直方向上擴散圖像光的擴散構(gòu)件。該擴散構(gòu)件可以為顆粒狀的光擴散材料。在菲涅爾透鏡片6具有第一或第二入射側(cè)棱鏡部10、14和射出側(cè)鏡11的情況下，可在從第一或第二入射側(cè)棱鏡部10、14的折射面至射出側(cè)棱鏡部11的折射面光路中，設(shè)置上述擴散構(gòu)件。這樣，可以減少干涉條紋。
一般，菲涅爾透鏡片的棱鏡部的成型是使用紫外線硬化樹脂進行的。當在菲涅爾透鏡片的兩面上設(shè)置棱鏡時，為了光的效率和防止發(fā)生干涉條紋，必須使兩面的棱鏡位置一致。
以下利用圖9說明本發(fā)明菲涅爾透鏡片的制造方法一個例子。在構(gòu)成菲涅爾透鏡片6的透明基材16上成型射出側(cè)棱鏡部11。在透明的紫外線硬化樹脂層15上，利用紫外線硬化法，形成入射側(cè)棱鏡部10。利用粘接層17粘接固定該透明紫外線?；瘶渲瑢?5的沒有形成棱鏡部10的面和上述透明基材16沒有形成折射型棱鏡部11的面。
利用紫外線硬化樹脂不只是形成入射側(cè)棱鏡部10，還形成平面部12，將它們作成一體，成為透明的紫外線硬化樹脂層15也可以。
另外，在透明基材16中，可使用聚甲基丙烯酸甲脂或甲基丙烯酸甲脂-苯乙烯共聚體等基材，通過熱壓縮成形可得到射出側(cè)棱鏡部11。另外，在形成有入射側(cè)棱鏡部10的透明紫外線硬化樹脂層15的透明基材(圖中沒有示出)中，為了容易粘接紫外線硬化樹脂，可以使用透明度高的丙烯酸系粘接劑，將進行了表面處理的聚對苯二甲酸乙酯粘接在粘接層17上。
作為本發(fā)明的菲涅爾透鏡片的制造方法，說明了將形成有入射側(cè)棱鏡部10的透明基材，和成型有射出側(cè)棱鏡部11的透明基材16用粘接層17粘接固定的例子，但也可將透明的紫外線硬化樹脂層15直接層疊在透明基材16上，利用紫外線硬化法，形成入射側(cè)棱鏡部10也可以。
另外，作為透明基材16，說明了利用聚甲基丙烯酸甲脂樹脂或甲基丙烯酸甲脂-苯乙烯共聚體，通過使其熱壓縮成型，形成射出側(cè)棱鏡部11的例子，但是不是僅限于此。例如，利用紫外線硬化法，形成射出側(cè)棱鏡部11也可以。
采用本發(fā)明，在使裝置減薄的情況下，即使入射在透過型屏幕的左右上端上的圖像光的入射角過大，也可抑制屏幕的反射損失。另外，采用本發(fā)明，可以減少由菲涅爾透鏡片產(chǎn)生的干涉條紋現(xiàn)象。因此，采用本發(fā)明可以得到與減薄的裝置對應(yīng)的、直至屏幕左右上端的明亮的圖像。
權(quán)利要求
1.一種透過型屏幕，投影有來自圖像發(fā)生源的光，其特征為，具有菲涅爾透鏡片，在該菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)設(shè)有多個光學(xué)元件，該光學(xué)元件至少具有所述光入射的入射面；使從該入射面入射的光折射后射出的射出面；和使從該射出面射出的光折射并引導(dǎo)至所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面。
2.一種透過型屏幕，投影有來自圖像發(fā)生源的光，其特征為，具有菲涅爾透鏡片，該菲涅爾透鏡片具有多個第一入射側(cè)棱鏡，該第一入射側(cè)棱鏡至少具有所述光入射的入射面；使從該入射面入射的光折射后射出的射出面；和使從該射出面射出的光折射并引導(dǎo)至所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面，該第一入射側(cè)棱鏡設(shè)置在所述菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、所述光的入射角為預(yù)定以上的區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求2所述的透過型屏幕，其特征為，所述第一入射側(cè)棱鏡設(shè)在所述光的入射角在40°以上的區(qū)域中。
4.如權(quán)利要求2所述的透過型屏幕，其特征為，所述菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、所述光的入射角在預(yù)定以下的區(qū)域作成平面部。
5.如權(quán)利要求2所述的透過型屏幕，其特征為，在所述菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、所述光的入射角在預(yù)定以下的區(qū)域中，設(shè)置第二入射側(cè)棱鏡，該棱鏡具有入射所述光、而且使該入射光折射并引導(dǎo)至圖像觀看的折射面，該第二入射側(cè)棱鏡的頂角比所述第一入射側(cè)棱鏡的頂角大。
6.如權(quán)利要求2所述的透過型屏幕，其特征為，在所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)設(shè)有射出側(cè)棱鏡，該射出側(cè)棱鏡包含用于使通過該菲涅爾透鏡片的光折射并作為與該菲涅爾透鏡片的光軸大致平行的光射出的折射面。
7.如權(quán)利要求4所述的透過型屏幕，其特征為，在包含所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的、與所述平面部相對的區(qū)域的范圍設(shè)置射出側(cè)棱鏡，該射出側(cè)棱鏡包含用于使通過該菲涅爾透鏡片的光折射并作為與該菲涅爾透鏡片的光軸大致平行的光射出的折射面。
8.如權(quán)利要求6所述的透過型屏幕，其特征為，所述第一入射側(cè)棱鏡部的材質(zhì)的折射率比所述射出側(cè)棱鏡部的材質(zhì)的折射率小。
9.如權(quán)利要求4所述的透過型屏幕，其特征為，從所述第一入射側(cè)棱鏡的折射面射出的光的射出角與從所述平面部射出的光的射出角大致相等。
10.如權(quán)利要求5所述的透過型屏幕，其特征為，從所述第一入射側(cè)棱鏡的折射面射出的光的射出角，與從所述第二入射側(cè)棱鏡的折射面射出的光的射出角大致相等。
11.如權(quán)利要求5所述的透過型屏幕，其特征為，在所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)至少配置使光在水平方向擴散的擴散片；在從所述第一入射側(cè)棱鏡的折射面和所述第二入射側(cè)棱鏡的折射面至所述擴散片的光路中，設(shè)置使圖像光在畫面水平和垂直方向上擴散的擴散構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求5所述的透過型屏幕，其特征為，在從所述第一入射側(cè)棱鏡的折射面至所述射出側(cè)棱鏡的折射面的光路中，設(shè)置使圖像光在畫面水平和垂直方向上擴散的擴散構(gòu)件。
13.一種圖像顯示裝置，其特征為，具有圖像發(fā)生源、放大投影該圖像發(fā)生源的圖像的光學(xué)部件、和映出從所述光學(xué)部件投影的投影圖像的透過型屏幕，所述透過型屏幕包含菲涅爾透鏡片，在該菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)設(shè)有多個光學(xué)元件，該光學(xué)元件至少具有所述光入射的入射面、使從該入射面入射的光折射并射出的射出面、和使從該射出面射出的光折射后引導(dǎo)至所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面。
14.一種圖像顯示裝置，其特征為，具有圖像發(fā)生源、放大投影該圖像發(fā)生源的圖像的光學(xué)部件、和映出從所述光學(xué)部件投影的投影圖像的透過型屏幕，所述透過型屏幕包含菲涅爾透鏡片、和配置在該菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的擴散片，該菲涅爾透鏡片設(shè)有多個入射側(cè)棱鏡，該入射側(cè)棱鏡至少具有所述光入射的入射面、使從該入射面入射的光折射并射出的射出面、和使從該射出面射出的光折射后引導(dǎo)至所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面，該入射側(cè)棱鏡設(shè)置在所述菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、所述光的入射角為預(yù)定以上的區(qū)域中。
15.一種菲涅爾透鏡片，用于投影有來自圖像發(fā)生源的光的透過型屏幕中，其特征為，在該菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)設(shè)有多個光學(xué)元件，該光學(xué)元件至少具有所述光入射的入射面、使從該入射面入射的光折射并射出的射出面、和使從該射出面射出的光折射后引導(dǎo)至所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面。
16.一種菲涅爾透鏡片，用于投影有來自圖像發(fā)生源的光的透過型屏幕中，其特征為，設(shè)有多個入射側(cè)棱鏡，該入射側(cè)棱鏡至少具有所述光入射的入射面、使從該入射面入射的光折射并射出的射出面、和使從該射出面射出的光折射后引導(dǎo)至所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面，該入射側(cè)棱鏡設(shè)置在所述菲涅爾透鏡片的圖像發(fā)生源側(cè)的、所述光的入射角為預(yù)定以上的區(qū)域中。
17.如權(quán)利要求16所述的菲涅爾透鏡片，其特征為，在所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)設(shè)有射出側(cè)棱鏡，該射出側(cè)棱鏡包含使通過該菲涅爾透鏡片的光折射并作為與該菲涅爾透鏡片的光軸大致平行的光射出的折射面，所述射出側(cè)棱鏡通過將聚甲基丙烯酸甲脂或甲基丙烯酸甲脂-苯乙烯共聚物等基材熱壓縮成形來形成，所述入射側(cè)棱鏡由紫外線固化硬化樹脂形成。
18.如權(quán)利要求16所述的菲涅爾透鏡片，其特征為，在所述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)設(shè)有射出側(cè)棱鏡，該射出側(cè)棱鏡包含使通過該菲涅爾透鏡片的光折射并作為與該菲涅爾透鏡片的光軸大致平行的光射出的折射面，在基材上形成具有所述射出側(cè)棱鏡的透明的紫外線硬外樹脂層，形成有具有所述入射側(cè)棱鏡的透明的紫外線硬化樹脂層的基材被粘接在與該基材的形成射出側(cè)棱鏡的表面相反的表面上。
全文摘要
在入射在透過型屏幕的左右上端的圖像光在屏幕上的入射角度大的情況下，可減少屏幕的反射損失，得到在周邊部明亮的圖像。在菲涅爾透鏡片(6)的圖像發(fā)生源側(cè)的、入射光的入射角在大致40°以上的范圍中，設(shè)置入射面棱鏡(10)。該棱鏡(10)至少具有上述光入射的入射面(c)；使從該入射面入射的光折射后射出的射出面(d)；和使從該射出面射出的光折射并引導(dǎo)至上述菲涅爾透鏡片的圖像觀看側(cè)的折射面(e)。
文檔編號G02B3/08GK1716086SQ20051005100
公開日2006年1月4日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者大石哲, 吉川博樹, 平田浩二, 今福大輔 申請人:株式會社日立制作所