專利名稱：屏幕、在屏幕中使用的菲涅耳透鏡片以及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)生源的視頻圖像以在透過型屏幕上顯示的圖像顯示裝置，以及該圖像顯示裝置中使用的薄膜和菲涅耳透鏡片。
背景技術(shù)：
投影型的圖像顯示裝置(以下，有時(shí)候也叫做‘裝置’)，采用借助于投影透鏡等放大在作為小型圖像發(fā)生源的投影型布勞恩管或液晶顯示裝置等上顯示著的圖像并投影到透過型屏幕上的方法，在透過型屏幕上形成圖像。
在這樣的圖像顯示裝置中，為了輕重量化以及價(jià)格和設(shè)置空間的減少，要求薄型化(裝置的進(jìn)深的減小)，為了應(yīng)對(duì)薄型化的裝置的透過型屏幕的構(gòu)成人們知道例如在WO/02/27399(以下，叫做專利文獻(xiàn)1)中所述的構(gòu)成。
裝置的薄型化(減小進(jìn)深)可采用使投影透鏡廣角化以縮短投影距離，進(jìn)而使投影透鏡的光軸中心偏移到比透過型屏幕中心更往下方(例如使投影透鏡的光軸中心對(duì)準(zhǔn)到透過型屏幕的下端中心上)的辦法進(jìn)行。
但是，在這樣的構(gòu)成中，例如，在把屏幕(縱橫比為16∶9)的尺寸定為對(duì)角65英寸，把投影透鏡的投影距離定為500mm，把裝置的進(jìn)深定為350mm的情況下，從投影透鏡向透過型屏幕的左右上端部入射的視頻圖像光的入射角度，就將大到65.2度。圖13示出了在一般的射出面菲涅耳透鏡中的向屏幕入射的光線的入射角度與反射損耗的關(guān)系。由圖13可知，在光線入射角為65.2度的情況下，屏幕的反射損耗將大到36％。當(dāng)圖像顯示裝置的薄型化進(jìn)一步前進(jìn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生該損耗將急劇地增大，屏幕左右上端部變暗的問題。
上述專利文獻(xiàn)1公開了這樣的技術(shù)作為應(yīng)對(duì)這樣的裝置的薄型化的透過型屏幕，在菲涅耳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(shí)把光射出面作成為平面。但是，在該專利文獻(xiàn)1中所述的構(gòu)成，由于作成為在菲涅耳透鏡片的光入射面上設(shè)置折射型棱鏡的構(gòu)成，故存在著效率降低，特別是作為視頻圖像存在著重要的中區(qū)視頻圖像(在屏幕上邊圓環(huán)狀的范圍)變暗的課題。
此外，在菲涅耳透鏡片上設(shè)置折射型棱鏡和全反射型棱鏡的情況下，有時(shí)候在折射型棱鏡與全反射型棱鏡之間的邊界部分上會(huì)產(chǎn)生光的不連續(xù)。當(dāng)產(chǎn)生了光的不連續(xù)時(shí)，在從正面看的圖像上就會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)部分，成為畫質(zhì)劣化的原因。
這樣一來，在應(yīng)對(duì)圖像顯示裝置的薄型化的透過型屏幕中，減少屏幕的入射面上的光的反射損耗同時(shí)提高光的利用效率，使圖像變亮(就是說，抑制圖像的亮度的降低)就成了重要的課題。此外，抑制光的不連續(xù)，也是重要的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述那樣的課題而完成的。本發(fā)明提供適合于在得到高畫質(zhì)的圖像的同時(shí)縮短圖像顯示裝置的進(jìn)深的技術(shù)。
本發(fā)明，在菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)(光入射面)的、光可以規(guī)定的入射角度(例如大體上40度)以上入射的區(qū)域上形成全反射型棱鏡，而且，在圖像觀察一側(cè)(光射出面)上形成折射型棱鏡。上述全反射型棱鏡，包括光入射的入射面和反射來自該入射面的入射光并向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面。上述折射型棱鏡，具備菲涅耳透鏡片的圖像觀察一側(cè)的、在包括與未形成上述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成，而且使上述光進(jìn)行折射后向圖像觀察一側(cè)射出的折射面。此外，該折射面的特征在于為了防止在與該折射面相向的入射平面之間產(chǎn)生的多重反射，進(jìn)行了粗面化。此外，上述全反射面可采用鏡面化的辦法提高反射效率。
此外，在本發(fā)明中，也可以用借助于全反射現(xiàn)象至少使來自上述入射面的入射光變成為2個(gè)方向以上的射出角的射出光線射出的至少大于等于2個(gè)的面，或球面或非球面構(gòu)成上述全反射面。此外，也可以使光變成為至少2個(gè)方向以上的射出角的射出光線射出的至少大于等于2個(gè)的面，或球面或非球面構(gòu)成上述折射面。借助于此，就可以使得用上述鏡面化后的全反射面和上述粗面化后的折射面得到的射出光的光斑(flare)的發(fā)生量和發(fā)生方向一致。
在如上所述在菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)形成全反射型棱鏡，在圖像觀察一側(cè)形成折射型棱鏡的情況下，也可以僅僅在全反射型棱鏡或折射型棱鏡中的一方上采用射出2個(gè)方向以上的光的構(gòu)成的棱鏡。此外，也可以在該兩方上都采用。在兩方上都采用的情況下，由于可使光斑的發(fā)生量和發(fā)生方向變成為相同，故可以非常好地抑制因觀察角度不同而產(chǎn)生的亮度的變化。
此外，在本發(fā)明中，也可以在構(gòu)成菲涅耳片的透明基材上，用紫外線硬化樹脂形成全反射型棱鏡和折射型棱鏡。這時(shí)，也可以把形成全反射型棱鏡的第1紫外線硬化樹脂層的透過率形成得比形成折射型棱鏡的第2紫外線硬化樹脂層的透過率更低。
此外，在本發(fā)明中，也可以向形成折射型棱鏡的紫外線硬化樹脂和/或形成全反射型棱鏡的紫外線硬化樹脂中添加進(jìn)擴(kuò)散材料。
如上所述，倘采用本發(fā)明，則可以高畫質(zhì)化同時(shí)還可以使圖像顯示裝置薄型化。


圖1的局部剖面立體圖示出了本發(fā)明所使用的圖像顯示裝置的一個(gè)例子。
圖2的模式圖示出了透過型屏幕3的構(gòu)造。
圖3示出了向菲涅耳透鏡片6入射點(diǎn)(spot)光時(shí)的射出光的光量分布。
圖4示出了本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的一個(gè)實(shí)施方式，是全反射型棱鏡部分10的剖面放大圖。
圖5示出了向菲涅耳透鏡片6的全反射部分入射點(diǎn)光時(shí)的射出光的光量分布。
圖6示出了向菲涅耳透鏡片6入射點(diǎn)光時(shí)的射出光的光量分布。
圖7示出了本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的一個(gè)實(shí)施方式，是折射型棱鏡部分11的剖面放大圖。
圖8示出了本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的一個(gè)實(shí)施方式，是全反射型棱鏡部分10與折射型棱鏡部分11之間的邊界部分的剖面放大圖。
圖9示出了本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的一個(gè)實(shí)施方式。
圖10是折射部分和全反射部分的透過率的光線入射角特性圖。
圖11示出了本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的一個(gè)實(shí)施方式。
圖12示出了向圖11所示的菲涅耳透鏡片6入射點(diǎn)光時(shí)的射出光的光量分布。
圖13示出了一般的射出面菲涅耳透鏡向屏幕入射的光線入射角度與反射損耗的關(guān)系。
符號(hào)說明1圖像發(fā)生源；2投影透鏡；3透過型屏幕；4反射鏡；5框體；6菲涅耳透鏡片；7擴(kuò)散片；10全反射型棱鏡部分；11折射型棱鏡部分；12圖像源側(cè)的未設(shè)置全反射型棱鏡部分的平的部分；13透明基材；14，15透明紫外線硬化樹脂層；18擴(kuò)散材料。
具體實(shí)施例方式
以下，邊參看附圖邊對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明的圖像顯示裝置的局部剖面立體圖。圖像發(fā)生源1顯示從投影型布勞恩管或反射型或透過型液晶面板、具備多個(gè)微小的反射鏡的顯示元件等的圖像顯示元件等構(gòu)成的小型的圖像。投影透鏡2，雖然向透過型屏幕3上投影上述圖像，但是，由于一般地說投影距離長，故為了減小圖像顯示裝置的進(jìn)深在該光路的途中設(shè)置有反射鏡4。這些元件可固定在已收納于框體5的內(nèi)部的規(guī)定位置上。
圖2的模式圖示出了本發(fā)明的透過型屏幕3的構(gòu)造。從箭頭b的方向投影的放大投影視頻圖像(未畫出來)用菲涅耳透鏡片6變換成大體上平行光或有些朝向內(nèi)側(cè)的光，向雙凸透鏡片7入射。雙凸透鏡片7如圖所示變成為在屏幕畫面水平方向上排列多個(gè)以屏幕畫面垂直方向?yàn)殚L度方向的雙凸透鏡的形狀，起著使上述視頻圖像光向屏幕畫面水平方向擴(kuò)散的作用。此外，在雙凸透鏡片7的射出面上，形成有在畫面垂直方向上延伸的黑色條紋8，吸收從屏幕射出一側(cè)入射的外光。此外，在雙凸透鏡片7中已煉入了擴(kuò)散材料9，起著使上述視頻圖像光向屏幕畫面水平和垂直方向擴(kuò)散的作用。圖2所示的本發(fā)明的透過型屏幕的實(shí)施方式，在上述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)，全反射型棱鏡部分10設(shè)置在從箭頭b的方向投影的放大投影的向菲涅耳透鏡片入射的入射角至少變成為規(guī)定角度以上(在這里為大體上40度以上)的范圍內(nèi)。該全反射型棱鏡部分10，在入射光線第1折射現(xiàn)象后，借助于全反射現(xiàn)象，用至少提供2個(gè)方向以上的入射面射出角的至少2個(gè)面以上的面數(shù)或球面或非球面構(gòu)成。另一方面，把折射型棱鏡部分設(shè)置在包括與菲涅耳透鏡片的圖像觀察一側(cè)的未設(shè)置該全反射型棱鏡部分相向的區(qū)域的范圍內(nèi)。該折射型棱鏡部分，借助于第2折射現(xiàn)象使包括在全反射棱鏡部分10中全反射后的光的入射光線進(jìn)行折射，變成為規(guī)定的射出角的射出光線后射出。此外，在本實(shí)施方式中，其特征在于把上述折射型棱鏡部分的折射面的面粗糙度形成得比上述全反射型棱鏡部分10的全反射面的面粗糙度更粗糙。
在上述全反射型棱鏡的全反射面是粗糙面的情況下，光線的入射角部分地變成為全反射角以下，一部分的光線不進(jìn)行反射地穿透過去。為了消除該現(xiàn)象使全反射面的反射效率改善，在本實(shí)施方式中，使上述全反射型棱鏡的全反射面鏡面化。
另一方面，如果上述折射型棱鏡的折射面與鏡面接近，則在折射型棱鏡部分的相向平面之間發(fā)生多重反射，從菲涅耳透鏡中心朝向周邊部分地產(chǎn)生彩虹色的圓錐狀的重影。為了消除該重影，在本實(shí)施方式中，采用借助于噴砂法等使制作菲涅耳透鏡的模具粗糙化的辦法，使成型后的菲涅耳透鏡的折射面粗糙化以減少該多重反射。就是說，在本實(shí)施方式中，折射型棱鏡部分的折射面的粗糙度，已變成為比全反射型棱鏡部分10的全反射面的粗糙度更大。因此，全反射面的光的反射率高而且光的擴(kuò)散作用弱，成為粗糙面后的折射面的光的反射率比全反射面低而且光的擴(kuò)散作用增強(qiáng)。
此外，在本實(shí)施方式中，為了在入射光線第1折射現(xiàn)象之后，借助于全反射現(xiàn)象提供2個(gè)方向以上的入射面射出角，至少用2面以上的面數(shù)、球面或非球面構(gòu)成全反射型棱鏡部分10。以下，用圖3說明其理由。
圖3示出了向菲涅耳透鏡片入射點(diǎn)光時(shí)的射出光的光量分布。在圖中，橫軸是發(fā)散角度，縱軸是光通量。被上述全反射型棱鏡部分10反射，對(duì)菲涅耳透鏡片6大體上垂直地射出的光，在上述全反射型棱鏡的全反射面是平面的情況下，如圖3的虛線所示，就變成為光斑少的方向性強(qiáng)的光。因此，其峰值必然也要增高。在全反射面已經(jīng)鏡面化的情況下，上述射出光的方向性就會(huì)變得更強(qiáng)。相對(duì)于此，被上述折射型棱鏡部分折射，對(duì)菲涅耳透鏡片6大體上垂直地射出的光，由于上述折射型棱鏡的折射面已經(jīng)粗糙化，故通過該折射面的光發(fā)生散射，如圖3所示，就要變成為光斑大的光。因此，其峰值必然要變低。
如上所述，同一菲涅耳透鏡片6的全反射型棱鏡部分和折射型棱鏡部分處射出光的形狀的不同，就變成為對(duì)于觀察者來說觀看的位置變化后，在反射型棱鏡部分和折射型棱鏡部分上產(chǎn)生亮度高低差。為了消除該亮度亮度高低差，在本實(shí)施方式中，用至少提供2個(gè)方向以上的入射面射出角的至少2個(gè)面以上的面數(shù)、球面或非球面，構(gòu)成全反射型棱鏡部分10的全反射面的形狀。
圖4示出了已作成為上述那樣的形狀的本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的全反射型棱鏡的縱剖面圖，是位于圖1的透過型屏幕3的左(右)上端附近的部分的放大圖。圖中的箭頭表示光線的方向。如圖4所示，在菲涅耳透鏡片6的視頻圖像源一側(cè)設(shè)置用2個(gè)面構(gòu)成的全反射型棱鏡部分10，觀看一側(cè)則變成為平面。在圖4中，雖然為了便于說明而示出了作成為2個(gè)面的全反射型棱鏡部分，但是也可以是3個(gè)面以上或者球面或者非球面。從視頻圖像源一側(cè)入射進(jìn)來的光線，在從全反射型棱鏡部分10的c面(入射面)入射，在d面和e面(全反射面)上全反射后，向觀看一側(cè)射出。這時(shí)在d面全反射的光向著相對(duì)菲涅耳透鏡6略微下方射出，而在e面全反射的光向著相對(duì)菲涅耳透鏡6略微上方射出。這時(shí)的光線的射出形狀示于圖5。如圖5所示，在全反射型棱鏡部分10的d面處反射的光向菲涅耳透鏡的曲率中心的方向(圖5的角度的正方向)偏移。另一方面，在全反射型棱鏡部分10的e面處反射的光則要向外側(cè)的菲涅耳透鏡的曲率中心相反的方向(圖5的角度的負(fù)方向偏移。如果對(duì)該2個(gè)光進(jìn)行合成，則要變成為圖5的點(diǎn)劃線那樣，這成為與從圖3的折射型棱鏡射出的光線的射出形狀接近的形狀。要想使該形狀更好地一致，可把全反射面作成為3面或球面或非球面面以上而不是2面。
其次，用圖6、圖7對(duì)本發(fā)明的另一實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6示出了向菲涅耳透鏡片入射點(diǎn)光時(shí)的射出光的光量分布。被上述全反射型棱鏡部分反射，對(duì)于菲涅耳透鏡片6大體上垂直地射出的光，在圖3、圖5中被當(dāng)作左右對(duì)稱的光對(duì)待。但是，全反射型棱鏡部分，起因于其形狀，在制造過程中頂端部分易于發(fā)生傾倒，在用圖6的虛線所示的那樣的菲涅耳透鏡的曲率中心的方向(圖6的角度的正方向)上常常會(huì)發(fā)生光斑。在這樣的情況下，就必須要用至少提供2個(gè)方向以上的射出角的至少2面以上的面數(shù)或球面或非球面構(gòu)成折射型棱鏡部分11的形狀。
圖7是圖2所示的本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的縱剖面圖，是未設(shè)置圖4所示的全反射型棱鏡部分的放大圖。圖中的箭頭表示光線的方向。如圖7所示，在菲涅耳透鏡片6的觀看一側(cè)設(shè)置用2個(gè)面構(gòu)成的折射型棱鏡部分11，視頻圖像源一側(cè)則變成為平面12。在圖7中，雖然為了便于說明而作成為2面的構(gòu)成，但是也可以是3面以上或球面或非球面。從視頻圖像源一側(cè)入射進(jìn)來的光線，在平面12處進(jìn)行的第3折射現(xiàn)象后，從折射型棱鏡部分11的f面和g面(射出面)伴隨著第2折射現(xiàn)象向觀看一側(cè)射出。這時(shí)在f面處折射的光雖然在觀看一側(cè)對(duì)于菲涅耳透鏡片6大體上垂直(即，與菲涅耳透鏡的光軸大體上平行的方向)地射出，但是，在g面處折射的光則在觀看一側(cè)向菲涅耳透鏡的曲率中心的方向上射出。借助于此，就可以如用圖6的實(shí)線所示的那樣，制作出菲涅耳透鏡的曲率中心的方向(圖6的角度的正方向)的光斑。為此，即便是在菲涅耳透鏡片6的全反射型棱鏡部分10上在菲涅耳透鏡的曲率中心的方向上發(fā)生了大的光斑，也可以制作出從觀看一側(cè)的任何方向看都沒有亮度高低差的視頻圖像。上述折射型棱鏡部分11的f面和g面，都被做成了粗糙面。
在本實(shí)施方式中，在菲涅耳透鏡片6的圖像發(fā)生源一側(cè)設(shè)置的全反射型棱鏡10和在圖像觀看一側(cè)設(shè)置的折射型棱鏡11這兩方中都采用的是用向2個(gè)以上的方向射出光的2個(gè)面以上或非球面構(gòu)成的棱鏡。借助于此，就抑制了因在不同的方向上發(fā)生的光斑產(chǎn)生的依賴于觀看角度的亮度的變化。但是，在全反射型棱鏡10中不發(fā)生左右非對(duì)稱的光斑的情況下，對(duì)于折射型棱鏡11也可以不采用這樣的構(gòu)成的棱鏡。
此外，在本實(shí)施方式中，在全反射型棱鏡部分10與折射型棱鏡部分11之間的邊界部分中，從全反射型棱鏡部分10射出的光線，至少通過1個(gè)間距以上的折射型棱鏡11。就是說，在與菲涅耳透鏡片6的主平面10垂直的方向(光軸方向)中，要把這些棱鏡部分配置為使得全反射型棱鏡部分10的一部分(至少1個(gè)間距以上)與折射型棱鏡部分11的一部分(至少1個(gè)間距以上)彼此重疊。用圖8說明其理由。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式的菲涅耳透鏡片6的縱剖面圖，是設(shè)置在視頻圖像源一側(cè)的全反射型棱鏡部分10與折射型棱鏡部分11之間的邊界部分的放大圖。如圖8所示，菲涅耳透鏡片6的視頻圖像源一側(cè)的規(guī)定區(qū)域，變成為未設(shè)置全反射型棱鏡部分10的平的部分(平面部分)12。其理由是如果從圖像發(fā)生源一側(cè)的上述光學(xué)部件投影進(jìn)來的投影圖像向菲涅耳透鏡片6入射的入射角度小，則不可能設(shè)置全反射型棱鏡部分10。因此，在投影視頻圖像向菲涅耳透鏡片6入射的入射角小的范圍內(nèi)，作為通常的射出面菲涅耳透鏡，視頻圖像源一側(cè)是平的在觀看一側(cè)設(shè)置折射型棱鏡11。在這種本實(shí)施方式的菲涅耳透鏡片6中，在視頻圖像源從平的部分設(shè)置全反射型棱鏡10的部分，視頻圖像源一側(cè)的形狀突然發(fā)生變化。由于菲涅耳透鏡片6的視頻圖像源一側(cè)和觀看一側(cè)用不同的模具成型，故歸因于兩者的位置對(duì)準(zhǔn)或溫度差所產(chǎn)生的膨脹、收縮，要想使兩面完全一致是困難的。為此，就需要一種防止裝置，使得即便是從上述的視頻圖像源一側(cè)為平的部分變化為設(shè)置了全反射型棱鏡部分10的部分，該變化也不會(huì)在視頻圖像中表現(xiàn)出來。
在圖8所示的本實(shí)施方式的菲涅耳透鏡片6的中，已作成為使得上述邊界部分，從全反射型棱鏡部分射出的光線，至少要通過1個(gè)間距以上的折射型棱鏡11。就是說，在與菲涅耳透鏡片6的主平面垂直的方向上，全反射型棱鏡部分10的一部分與折射型棱鏡部分11的一部分彼此重復(fù)。從全反射型棱鏡部分10的c面入射而在d面和e面處反射的光，如果菲涅耳透鏡片6的觀看一側(cè)是平的，則保持原狀不變地射出。另一方面，如果該光向折射型棱鏡部分11入射，則如圖所示在折射型棱鏡部分11處進(jìn)行全反射，向上方或下方射出，在觀看一側(cè)就難于看到。由于這些視頻圖像光在觀看一側(cè)難于看到，故結(jié)果就變成為視頻圖像會(huì)有某些丟失。但是，菲涅耳透鏡片6的視頻圖像源一側(cè)和觀看一側(cè)發(fā)生偏移，視頻圖像光丟失，稱為出現(xiàn)黑色圓弧的圖像缺陷消除了。此外，即便說是視頻圖像丟失了但其量也僅僅是兩面的偏移量，由于菲涅耳透鏡片6的制造精度本來就高，故不會(huì)成為顯眼的大的丟失。
一般地說，菲涅耳透鏡片的全反射型和折射型棱鏡部分的成型，可使用紫外線硬化樹脂進(jìn)行。圖9的縱剖面圖示出了用紫外線硬化樹脂成型全反射型和折射型棱鏡部分的本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的一個(gè)實(shí)施方式。在構(gòu)成菲涅耳透鏡片6的透明基材13上用紫外線硬化樹脂形成全反射型棱鏡部分10和折射型棱鏡部分11。在本實(shí)施方式中，其特征在于要把形成全反射型棱鏡10的第1紫外線硬化樹脂的透過率設(shè)定得比形成折射型棱鏡11的第2紫外線硬化樹脂的透過率更低。為了使第1紫外線硬化樹脂的透過率形成得比第2紫外線硬化樹脂的透過率更低，例如，可以使第1紫外線硬化樹脂著色。用圖10說明在第1和第2紫外線硬化樹脂的相互間設(shè)置透過率的差的理由。圖10示出了把縱軸定為棱鏡部分的透過率，把橫軸定為向屏幕入射的光線入射角時(shí)的、全反射/折射型棱鏡的透過率的入射角特性。由圖10可知，當(dāng)向屏幕入射的入射角增大(入射角超過了40度)時(shí)，折射型棱鏡部分11(折射部分)的透過率將急劇地降低。相對(duì)于此，全反射型棱鏡部分10(全反射部分)的透過率大體上恒定而與向屏幕入射的入射角無關(guān)。此外，在向屏幕入射的光線入射角小于等于40度的情況下則不能構(gòu)成全反射部分。為此，在第1紫外線硬化樹脂(全反射型棱鏡部分10)的透過率與第2紫外線硬化樹脂(折射型棱鏡部分11)的透過率相等的情況下，結(jié)果就變成為即便是把全反射型棱鏡部分10與折射型棱鏡部分11之間的邊界部分當(dāng)作屏幕的無論什么位置(向屏幕入射的入射角大于電源40度的任意的位置)，在全反射型棱鏡部分10的射出光與折射型棱鏡部分11的射出光之間，也會(huì)產(chǎn)生亮度高低差。于是，在本實(shí)施方式中，采用對(duì)第1紫外線硬化樹脂施行著色以降低透過率(圖10的2點(diǎn)劃線)，使得在上述邊界部分處的第1和第2紫外線硬化樹脂的透過率彼此一致的辦法，來減少或消除上述亮度高低差。
圖11是用紫外線硬化樹脂成型棱鏡部分的本發(fā)明的菲涅耳透鏡片6的另一個(gè)實(shí)施方式的縱剖面圖。與圖9同一序號(hào)、同一標(biāo)號(hào)，表示同一部件。圖11與圖9的不同之處在于向全反射型棱鏡部分10內(nèi)放入了擴(kuò)散材料18這一點(diǎn)。由于該擴(kuò)散材料18可進(jìn)入到紫外線硬化樹脂內(nèi)，故雖然也會(huì)進(jìn)入未形成全反射型棱鏡10的部分的第1紫外線硬化樹脂14內(nèi)，但是由于厚度薄而且光線垂直地通過故其影響小。如果擴(kuò)散材料18進(jìn)入到全反射型棱鏡10內(nèi)，則可以改善點(diǎn)光入射到菲涅耳透鏡片6上時(shí)的射出光的光量分布。圖12示出了點(diǎn)光入射到圖11所示的菲涅耳透鏡片6上時(shí)的射出光的光量分布。采用使用2個(gè)面構(gòu)成全反射型棱鏡10的反射面，同時(shí)，把擴(kuò)散材料18加入到全反射型棱鏡10內(nèi)的方法，可以使全反射型棱鏡部分10的射出光和折射型棱鏡部分11的射出光的光量分布更好地一致。但是，由于光束量的峰值會(huì)通過加入擴(kuò)散材料而下降，故必須減少形成全反射型棱鏡10的紫外線硬化樹脂的著色。
此外，在上述實(shí)施方式中，雖然無論是全反射型棱鏡還是折射型棱鏡，其頂端部分都作成為尖的形狀，但是，為了便于成型或?yàn)榱讼獾牟贿B續(xù)部分的發(fā)生，也可以使全反射型棱鏡和/或折射型棱鏡的頂端部分具有圓角(就是說具有曲面)。
權(quán)利要求
1.一種投影來自圖像發(fā)生源的光的屏幕，具備具有在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡的菲涅耳透鏡片，和配置在該菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)，使視頻圖像光至少向畫面的水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面，和反射來自該入射面的入射光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，所述折射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、包括與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成，而且，具備使所述光進(jìn)行折射并向圖像觀看一側(cè)射出的折射面，以及所述折射型棱鏡部分的折射面的粗糙度比所述全反射型棱鏡部分的全反射面的粗糙度更粗糙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕，其特征在于所述全反射型棱鏡的全反射面向射出角彼此不同的至少2個(gè)方向反射所述入射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕，其特征在于所述全反射型棱鏡的全反射面，對(duì)于所述菲涅耳透鏡的光軸，向朝向該菲涅耳透鏡的曲率中心的第1方向，和朝向與該菲涅耳透鏡的曲率中心相反的方向的第2方向反射所述入射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏幕，其特征在于使所述全反射型棱鏡的全反射面鏡面化。
5.一種投影來自圖像發(fā)生源的光的屏幕，具備具有在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡的菲涅耳透鏡片，和配置在該菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)，使視頻圖像光至少向畫面的水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的面，和反射來自該入射面的入射光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，以及所述全反射面向射出角彼此不同的至少2個(gè)方向反射所述入射光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的屏幕，其特征在于所述全反射型棱鏡的全反射面，對(duì)于所述菲涅耳透鏡的光軸，向朝向該菲涅耳透鏡的曲率中心的第1方向，和朝向與該菲涅耳透鏡的曲率中心相反的方向的第2方向反射所述入射光。
7.一種投影來自圖像發(fā)生源的光的屏幕，具備具有在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡的菲涅耳透鏡片，和配置在該菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)，使視頻圖像光至少向畫面的水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，其特征在于所述折射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成，而且包括使所述光進(jìn)行折射后向圖像觀看一側(cè)射出的折射面，以及所述折射面使所述入射光向射出角彼此不同的至少2個(gè)方向進(jìn)行反射。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的屏幕，其特征在于所述折射面使所述入射光向與所述菲涅耳透鏡的光軸大體上平行的第1方向，和朝向該菲涅耳透鏡的曲率中心的第2方向進(jìn)行折射。
9.一種投影來自圖像發(fā)生源的光的屏幕，具備具有在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡的菲涅耳透鏡片，和配置在該菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)，使視頻圖像光至少向畫面的水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射來自該入射面的入射光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，以及所述全反射面由使來自所述入射面的入射光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
10.一種投影來自圖像發(fā)生源的光的屏幕，具備具有在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡的菲涅耳透鏡片，和配置在該菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)，使視頻圖像光至少向畫面的水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，其特征在于所述折射型棱鏡具備在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、包括與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成的折射面，以及所述折射面由使所述光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
11.據(jù)權(quán)利要求10所述的屏幕，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射從該入射面入射的光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，以及所述全反射面由使來自所述入射面的入射光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
12.一種圖像顯示裝置，包括圖像發(fā)生源；放大投影所述圖像發(fā)生源的視頻圖像的光學(xué)部件；和映出從所述光學(xué)部件投影的投影視頻圖像的透過型屏幕，其特征在于所述透過型屏幕至少包括配置在圖像發(fā)生源一側(cè)的菲涅耳透鏡片，和配置在圖像觀看一側(cè)、使視頻圖像光至少向畫面水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，所述菲涅耳透鏡片具備在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡，所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射來自該入射面的入射光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，所述折射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、包括與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成，而且，具備使所述光折射后向圖像觀看一側(cè)射出的折射面，所述折射型棱鏡部分的折射面的粗糙度比所述全反射型棱鏡部分的全反射面的粗糙度更粗糙。
13.一種圖像顯示裝置，包括圖像發(fā)生源；放大投影所述圖像發(fā)生源的視頻圖像的光學(xué)部件；和映出從所述光學(xué)部件投影的投影視頻圖像的透過型屏幕，其特征在于所述透過型屏幕至少包括配置在圖像發(fā)生源一側(cè)的菲涅耳透鏡片，和配置在圖像觀看一側(cè)、使視頻圖像光至少向畫面水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，所述菲涅耳透鏡片具備在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡，所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射從該入射面入射的光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，所述全反射面由使來自所述入射面的入射光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
14.一種圖像顯示裝置，包括圖像發(fā)生源；放大投影所述圖像發(fā)生源的視頻圖像的光學(xué)部件；和映出從所述光學(xué)部件投影的視頻圖像的透過型屏幕，其特征在于所述透過型屏幕至少包括配置在圖像發(fā)生源一側(cè)的菲涅耳透鏡片，和配置在圖像觀看一側(cè)、使視頻圖像光至少向畫面水平方向擴(kuò)散的擴(kuò)散片，所述菲涅耳透鏡片具備在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡，所述折射型棱鏡具備在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、包括與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成的折射面，所述折射面由使所述光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的屏幕，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射從該入射面入射的光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，所述全反射面由使來自所述入射面的入射光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
16.一種在投影來自圖像發(fā)生源的光的透過型屏幕中使用的菲涅耳透鏡片，包括在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡，和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射來自該入射面的入射光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，所述折射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、包括與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成，而且具備使所述光折射后向圖像觀看一側(cè)射出的折射面，以及所述折射型棱鏡部分的折射面的粗糙度比所述全反射型棱鏡部分的全反射面的粗糙度更粗糙。
17.一種在投影來自圖像發(fā)生源的光的透過型屏幕中使用的菲涅耳透鏡片，包括在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡，和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡，其特征在于所述全反射型棱鏡在圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射從該入射面入射的光的以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，所述全反射面由使來自所述入射面的入射光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
18.一種在投影來自圖像發(fā)生源的光的透過型屏幕中使用的菲涅耳透鏡片，包括在圖像發(fā)生源一側(cè)形成的全反射型棱鏡，和在圖像觀看一側(cè)形成的折射型棱鏡，其特征在于所述折射型棱鏡具備在所述菲涅耳透鏡片的圖像觀看一側(cè)的、包括與未形成所述全反射型棱鏡的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)形成的折射面，以及所述折射面由使所述光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于所述全反射型棱鏡在所述菲涅耳透鏡片的圖像發(fā)生源一側(cè)的、所述光以大于等于規(guī)定的入射角度入射的區(qū)域上形成，而且包括所述光入射的入射面和反射從該入射面入射的光以向圖像觀察一側(cè)射出的全反射面，以及所述全反射面由使來自所述入射面的入射光變成為至少大于等于2個(gè)方向的射出角的射出光線而射出的至少大于等于2個(gè)的面、或球面或非球面構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于設(shè)置有所述折射型棱鏡部分的區(qū)域?yàn)檫@樣的區(qū)域從所述全反射型棱鏡部分射出的光線與該折射型棱鏡部分至少重疊1個(gè)間距或1個(gè)間距以上。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于在構(gòu)成所述菲涅耳透鏡片的透明基材上，用紫外線硬化樹脂形成所述全反射型棱鏡和所述折射型棱鏡，以及使形成所述全反射型棱鏡的第1紫外線硬化樹脂層的透過率比形成所述折射型棱鏡的第2紫外線硬化樹脂層的透過率更低。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的菲涅耳透鏡片，其特征在于在構(gòu)成所述菲涅耳透鏡片的透明基材上，用紫外線硬化樹脂形成全反射型棱鏡和折射型棱鏡，向形成所述折射型棱鏡的紫外線硬化樹脂和/或形成所述全反射型棱鏡的紫外線硬化樹脂內(nèi)添加擴(kuò)散材料。
全文摘要
本發(fā)明提供可降低向透過型屏幕的左右上端入射的視頻圖像光的反射損耗以得到高畫質(zhì)的視頻圖像的技術(shù)。本發(fā)明，在菲涅耳(6)的圖像發(fā)生源一側(cè)的、從光學(xué)部件投影的投影視頻圖像向菲涅耳透鏡片入射的入射角至少成為40度以上的范圍內(nèi)，設(shè)置用來對(duì)入射光線進(jìn)行全反射后向圖像觀看一側(cè)射出的全反射型棱鏡部分(10)。此外，在菲涅耳透鏡片(6)的圖像觀看一側(cè)的、包括與未設(shè)置該全反射型棱鏡部分的區(qū)域相向的區(qū)域的范圍內(nèi)，設(shè)置用來使來自全反射型棱鏡(10)的光折射后向圖像觀看一側(cè)射出的折射型棱鏡部分(11)。折射型棱鏡部分(11)的折射面被作成為粗糙面。
文檔編號(hào)G03B21/62GK1658067SQ200510000159
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月9日
發(fā)明者吉川博樹, 大石哲, 平田浩二, 今福大輔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所