专利名称：菲涅耳透镜及透射式屏幕及应用它们的后投影式显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及透射式屏幕所使用的菲涅耳透镜片及透射式屏幕，以及应用这些的后投影式显示装置。
本申请对2003年10月14日申请的特愿2003-353272号主张优先权，将其内容引用到这里。
背景技术：
历来，后投影屏幕作为投影屏幕的一种，普遍被使用。使用该后投影屏幕的电视构成如下，通常，从具备光源、图像显示体、投影透镜的投影器投影的图像光，通过具有菲涅耳透镜的菲涅耳透镜片、及具有双凸透镜的双凸透镜片，传达给观察者。
投影电视用屏幕，由于普遍追求在水平方向上广泛漫射，向垂直方向，比水平方向狭窄地漫射的光学功能，所以水平方向的漫射多采用双凸透镜，而垂直方向的漫射多采用分布有光漫射剂的光漫射板或光漫射片。
在背面投影电视作为代表的后投影式显示装置中，投影器多使用CRT(阴极射线管)或液晶投影器，进而最近开发了投影器用的数字镜面装置(DMD)等许多新装置。
尤其，利用该液晶或DMD的投影器，由于相比利用了CRT的3个投影系统(三管式)，只需要一个投影系统即可，所以装置内的配置空间小，另外重量也轻，进而由于光学系统变得简单，所以还有利于高清晰图像化，因此逐渐被广泛使用。
最近的后投影式显示装置，多要求大画面化且高清晰的图像，或可在较宽的范围内观察同色度的明亮图像的光漫射性屏幕，另外还追求具备这些的装置的薄型化。
尤其，以往，由于根据后投影式显示装置所使用的菲涅耳透镜片的特性，决定屏幕和投影器之间的距离，所以后投影式显示装置的深度比现行的其他方式，例如液晶显示电视或等离子显示电视要长，因此进一步薄型化的要求逐渐增加。
以往，对后投影式显示装置，尝试薄型化的手法如以下几个所述。
该薄型化的方式为，在形成有菲涅耳透镜的菲涅耳透镜片的背面，设置棱镜结构，用设置为比通常间隔窄的主反射镜反射其反射光，使光线再次入射菲涅耳透镜，向观察者侧传达光线，由此，使后投影式显示装置整体变薄(参照例如，下述的专利文献1、2)。
该方式，可通过巧妙利用光的偏振光或全反射，保持光利用效率，但由于构成的屏幕增加了，所以容易产生杂散光，另外，在成本方面也不利。
另外，通过在投影光学系统和反射镜之间配置平面/球面/非球面的反射镜，缩短投影距离的方式是公知的，但构成后投影式显示装置的部件增加，且具有要求的装配精度按指数函数增加的难度(参照例如，下述的专利文献3、4)。
另外，通过组合多个(包括线型)菲涅耳透镜，或将菲涅耳透镜的外围部切成矩形来作为屏幕，将光轴从画面中心错开的方式，由于屏幕的构成片数增多(参照例如，下述专利文献5)，或需要大口径比(小F/No.)的菲涅耳透镜(参照例如，下述专利文献6)，因此，不便于实用。
还建议使用具有全反射结构的菲涅耳透镜(参照例如，下述的专利文献7、8、9、10)。
在这些方法中，不仅表面的物理的形状变得复杂，还存在由于使用反射而需要严格的角度公差的情况，且加工性·生产性变差，显然难以获得与现有的菲涅耳透镜同等的生产性。
专利文献1特开平8-336091号公报专利文献2特开平8-339033号公报专利文献3特开2002-57963号公报专利文献4特开平9-281904号公报专利文献5特开平11-160790号公报专利文献6特开2001-108937号公报专利文献7特开2001-337206号公报专利文献8特开2002-90888号公报专利文献9特开2003-114481号公报专利文献10特开2003-149744号公报现有的后投影式显示装置，需要提高作为具有光学性能的装置的性能的同时，逐渐追求避免追加复杂的构造或结构，而是尽可能地通过简单的结构实现薄型化和高性能化，进而实现低成本化，如上所述，尤其薄型化存在落后。
作为阻碍该后投影式显示装置的薄型化的主要原因之一，存在难以缩小构成屏幕的菲涅耳透镜的投影距离的问题。
在菲涅耳透镜的制造方法中，通过制作金属模具，并通过装模制造透镜，但很大程度上受到该金属模具制作所使用的切削用刀刃的形状、切削条件等的限制。其结果，光线折射所用的菲涅耳面的偏斜角度(菲涅耳角)，相对屏幕面成大约60°左右为目前的极限。
本发明人着眼于此，发现为了缩短投影距离，增大该角度是有效的事实。
作为另一主要原因，在后投影式显示装置的结构上，配置有为了将来自投影器的投影光反射到屏幕上进行投映而必不可缺的主反射镜。尤其，还取决于投影器的位置，但需要使该主反射镜具有偏斜角，且最大可达45度左右，因此，这样该偏斜的空间就直接造成后投影式显示装置厚度的增加。
发明内容
在本发明中，为解决上述的课题，目的在于提供，能够缩短成为阻碍后投影式显示装置薄型化的主要原因的、菲涅耳透镜片和投影器之间的距离的菲涅耳透镜的形状、及由单个实现菲涅耳透镜片的偏心，进而能够消除从投影器投影的图像光通过菲涅耳透镜或光漫射板的反射返回到投影器附近的返回光在透射式屏幕上产生的杂散光的菲涅耳透镜及透射式屏幕、以及采用这些的后投影式显示装置。
本发明人从金属模具的制作方法和透镜的成型方法两方面重新分析，获得了具有大菲涅耳角的菲涅耳透镜片。
本发明的菲涅耳透镜片，具有成为光线透射面的菲涅耳面和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状而构成，其中，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴被配置在所述菲涅耳透镜片的外侧，所述菲涅耳面相对与所述光轴垂直相交的平面的偏斜角度从所述光轴向外围逐渐增大，所述菲涅耳透镜片具有所述菲涅耳面的偏斜角度为77度以上的区域。
本发明的菲涅耳透镜片，其中，希望设低折射率层于所述菲涅耳透镜的入射面侧及/或出射面侧。
本发明的菲涅耳透镜片，其中，希望防静电层至少设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧。
本发明的菲涅耳透镜片，希望叠层两层以上硬度及脆度不同的材料而构成。
本发明的透射式屏幕，具备菲涅耳透镜片；光漫射板，其中，在所述菲涅耳透镜片上，具有成为光线透射面的菲涅耳面、和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴被配置在所述菲涅耳透镜片的外侧，所述菲涅耳面相对与所述光轴垂直相交的平面的偏斜角度从所述光轴向外围逐渐增大，所述菲涅耳透镜片具有所述菲涅耳面的偏斜角度为77度以上的区域。
在本发明的透射式屏幕中，所述光漫射板为含有磨砂玻璃、填料、光漫射微粒等的漫射板、多个凸圆柱透镜向规定的一个方向排列的双凸透镜片、多个凸圆柱透镜排列于同一面上以向规定的两个方向交叉的交叉凸透镜片(cross lenticular lens sheet)、具有棱镜阵列透镜片、具有单个透镜二维排列的显微透镜结构的透镜片中的任一种。
在本发明的透射式屏幕中，希望低折射率层设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧及/或出射面侧。
在本发明的透射式屏幕中，希望防静电层至少设置在所述菲涅耳透镜片的入射面侧。
在本发明的透射式屏幕中，希望所述菲涅耳透镜片叠层两层以上硬度及脆度不同的材料而构成。
本发明的后投影式显示装置，具备透射式屏幕，其具有菲涅耳透镜片和光漫射板；投影器，其可向所述透射式屏幕投影图像；反射镜，其设置在所述投影器和所述透射式屏幕之间，其中，在所述菲涅耳透镜片上，具有成为光线透射面的菲涅耳面和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴被配置在所述菲涅耳透镜片的外侧，所述反射镜被设置在所述投影器和所述透射式屏幕的大致中间位置。
在本发明的后投影式显示装置中，希望所述反射镜相对所述透射式屏幕的设置角度为5度以上。
本发明的后投影式显示装置，希望所述投影器配置为相对所述透射式屏幕偏斜地投影图像。
在本发明的后投影式显示装置中，希望所述光漫射板为含有磨砂玻璃、填料、光漫射微粒等的漫射板、多个凸圆柱透镜向规定的一个方向排列的双凸透镜片、多个凸圆柱透镜排列于同一面上以向规定的两个方向交叉的交叉凸透镜片、具有棱镜阵列透镜片、具有单个透镜二维排列的显微透镜结构的透镜片中的任一种。
在本发明的后投影式显示装置中，希望所述反射镜的反射面为非球面及/或非对称的曲面。
在本发明的后投影式显示装置中，希望低折射率层设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧及/或出射面侧。
在本发明的后投影式显示装置中，希望防静电层至少设置在所述菲涅耳透镜片的入射面侧。
在本发明的后投影式显示装置中，希望所述菲涅耳透镜片叠层两层以上硬度及脆度不同的材料而构成。
(发明的效果)根据本发明的结构可知，菲涅耳透镜的光轴，作为形成为同心圆状的菲涅耳透镜图案的中心，位于菲涅耳透镜片的外侧，菲涅耳面相对与菲涅耳透镜的光轴垂直相交的平面的偏斜角度从菲涅耳透镜的光轴向外围逐渐增大，菲涅耳透镜片，具有菲涅耳面的偏斜角度为77度以上的区域，由此，可缩短菲涅耳透镜片和投影器之间的投影距离，即与主反射镜的平面反射镜之间的距离，另外在投影器的配置上，可利用后投影式显示装置屏幕下部的空间，进而可对通过透镜成型形成为同心圆状的圆形菲涅耳透镜片基片切出矩形的菲涅耳透镜片，进行两面倒角。
另外，通过将设于投影器与透射式屏幕之间大约中间位置的平面反射镜的设置角度设为相对透射式屏幕偏斜5度以上，可以防止投影屏幕的投影图像返回投影器附近的返回光而引起屏幕上的杂散光，还可避免追加部件或工时，另外，可在不牺牲薄型化的优点的前提下获得能够显示高质量的投影图像的后投影式显示装置。
图1是表示使用本发明的透射式屏幕的后投影式显示装置的一结构例的结构图。
图2是以示意性表示本发明的菲涅耳透镜片的局部剖面的剖面图。
图3是表示本发明的菲涅耳透镜片的透镜面的部分放大剖面图。
图4是概略表示本发明的菲涅耳透镜片的平面图。
图5是表示本发明的后投影式显示装置的结构图。
图6是表示试算后投影式显示装置的深度尺寸时，投向规定的菲涅耳透镜的入射光线及出射光线的角度的剖面图。
图7是表示将菲涅耳透镜片的折射率设为1.53时的、菲涅耳角和50英寸式后投影式显示装置的深度尺寸之间关系的曲线图。
图8是表示将菲涅耳透镜片的折射率设为1.55时的、菲涅耳角和50英寸式后投影式显示装置的深度尺寸之间关系的曲线图。
图9是表示将菲涅耳透镜片的折射率设为1.53时的、菲涅耳角和60英寸式后投影式显示装置的深度尺寸之间关系的曲线图。
图10是表示将菲涅耳透镜片的折射率设为1.55时的、菲涅耳角和60英寸式后投影式显示装置的深度尺寸之间关系的曲线图。
图11是表示将菲涅耳透镜片的折射率设为1.53时的、菲涅耳角和70英寸式后投影式显示装置的深度尺寸之间关系的曲线图。
图12是表示将菲涅耳透镜片的折射率设为1.55时的、菲涅耳角和70英寸式后投影式显示装置的深度尺寸之间关系的曲线图。
图中，1，11透射式屏幕、2，12菲涅耳透镜片、2a玻璃基板、2b菲涅耳透镜、3，13光漫射板、4，14平面反射镜、5，5’、15，15’投影器、6，16菲涅耳角、7菲涅耳透镜的同心圆结构的中心。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的具体实施方式
进行说明。
(第一实施方式)在图1中，表示使用本发明的透射式屏幕1的后投影式显示装置10的一结构例。后投影式显示装置10，具有透射式屏幕1，其光学系统主要由菲涅耳透镜片2和光漫射板3组成；投影器5，其向透射式屏幕1投影图像；平面反射镜4，其配置于透射式屏幕1和投影器5的大约中间位置，该后投影式显示装置10，可使从投影器5投影的图像光，通过平面反射镜4(主反射镜)向透射式屏幕1反射，并投影在透射式屏幕上，从而使位于对面的观察者观察到图像。
投影器5，被配置为可相对透射式屏幕1偏斜地投影图像。若这样配置投影器5，则投影在透射式屏幕1上图像变形为梯形，但在投影器5上配备了使图像不变为梯形的补正功能。
另外，图中通过虚线表示的投影器5’及光线，表示在不设置平面反射镜4的条件下，直接向透射式屏幕1投影图像的情况下的配置例。
下面，对构成该透射式屏幕1的菲涅耳透镜片2进行说明。
图2是以示意性表示菲涅耳透镜片2的局部剖面的图。菲涅耳透镜片2，具有两层结构，包括玻璃基板2a，其为碱石灰玻璃或浮法玻璃等；菲涅耳透镜2b，其为形成于该玻璃基板2a上，由甲基丙烯酸苯乙烯(MS)树脂或聚碳酸酯(PC)树脂制成。玻璃基板2a和菲涅耳透镜2b，由于材质的差异，硬度或脆度不同，所以菲涅耳透镜片2的刚性由玻璃基板2a来承担，而菲涅耳透镜2b起到防止屏幕破损时玻璃基板2a飞散的作用。
菲涅耳透镜2b具有成为光线透射面的菲涅耳面2c、和成为光线非透射面的上升面2d交替形成为同心圆状透镜图案。在本发明中，在此表示的同心圆状棱镜的角度(所述菲涅耳面相对与所述光轴垂直相交的平面的角度，即菲涅耳角)6，成为确定投向透射式屏幕1的投影距离的重要因素。
现在受到菲涅耳透镜加工机械的机构上的限制、或成品率等菲涅耳透镜片的批量成型上的限制，所以增大菲涅耳角存在限度，特别是，由于最大形成到60度左右，所以逐渐障碍了使用后投影屏幕的背面透射式显示装置的薄型化，该情况还未被获知。
因此，在本发明中，通过重新分析菲涅耳透镜的加工条件，发现能够制造增大菲涅耳角的菲涅耳透镜2b，进而在使该菲涅耳角形成为77度以上时，可使投影图像光以相对透射式屏幕1非常浅的角度入射。即，可避免使基于菲涅耳透镜片2光轴的偏移配置产生的浅的角度的投影图像光入射到上升面2d，而入射到菲涅耳面2c上，从而可以在透射式屏幕1上获得高质量的图像。
下述的表，是表示本发明的菲涅耳透镜片中的菲涅耳透镜的菲涅耳角6的表。
环带位置以百分比表示距离菲涅耳透镜片2的光学中心的半径，并表示该位置上的菲涅耳角。在下述的表中，最外周为达到80度的形状。
*单位度图3是本发明的菲涅耳透镜片的透镜面的剖面图。右侧是菲涅耳透镜片的中心侧，左侧是外周侧。投影图像光从该图3的右下侧入射，入射光在菲涅耳面(图中棱镜左边的面)经过折射，向图3的上方射出光线。
通过使用该菲涅耳透镜片与光漫射板配合，构成透射式屏幕，进行各种透射试验结果，可以确认能够使投影图像光以相对透射式屏幕1非常浅的角度入射等效果。
另外，光漫射板3为掺合了磨砂玻璃、填料、光漫射微粒等的透明合成树脂的漫射板、将半圆柱状的凸圆柱透镜向规定的一个方向以规定的间隔排列的双凸透镜片、将同上半圆柱状的凸圆柱透镜向规定的两个方向交叉，且在两个方向上都以规定的间隔排列于同一面上的交叉凸透镜片、棱镜阵列、具有显微透镜结构的可使用于屏幕的单个透镜形状的透镜片的任一种，可根据透射式屏幕的用途适当选择。尤其，若光漫射板3采用交叉凸透镜片，则能够缩短后投影式显示装置10的深度尺寸，并且能够扩大画面的纵向视野。另外，若采用具有显微透镜结构的透镜片，则在能够缩短后投影式显示装置10的深度尺寸的基础上，还能够扩大全方位的视野。
由于透镜片由光学用透明树脂构成，所以可作为透镜、或棱镜起作用。对于该光学用透明树脂，希望的是，在光学生产上，易于应用各种成形技术的透明合成树脂片。
作为透明合成树脂，包括聚甲基丙烯酸甲酯等的丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯-苯乙烯共聚物树脂、苯乙烯树脂、聚氯化乙烯树脂等。
另外，光漫射微粒子，尤其优选的是，正球状，可以使用丙烯酸类树脂、聚氨酯类树脂、聚酰胺类树脂等有机高分子、或二氧化硅等无机化合物。
对作为解决本发明的课题的又一要素的、菲涅耳透镜片2的形成为同心圆状的菲涅耳透镜中心即菲涅耳透镜片的光轴的偏移配置进行说明。
如图4所示，通过在使用于后投影式显示装置10的透射式屏幕1上的图像投影区域外配置菲涅耳透镜的光轴(即同心圆结构的中心7)，使得将由于菲涅耳角接近0度而难以进行菲涅耳透镜的加工的同心圆结构的中心处在图像投影区域的外侧，故在透射式屏幕上不使用该部分，且不要求不使用区域的菲涅耳透镜加工的精度，所以不需要意识菲涅耳透镜加工上的不均匀，其结果，加工变得容易。
另外，由于在现有的菲涅耳透镜片中，光轴存在于透射式屏幕所使用的区域，所以不可能从一片菲涅耳透镜片的基片获得两面，但通过切割不含菲涅耳透镜片中心7的菲涅耳透镜片，可对从一片菲涅耳透镜片的基片获得的矩形的菲涅耳透镜片进行两面倒角，因此提高菲涅耳透镜片的制造效率。
这样，对于偏移菲涅耳透镜同心圆结构的中心7，且由77度以上菲涅耳角的菲涅耳透镜构成的透射式屏幕，相应配置平面反射片4，由此可将投影器配置于屏幕的下部，还可以对后投影式显示装置的薄型化进行非常有效的配置。
还有，还可以在菲涅耳透镜片2的菲涅耳透镜2b的入射面侧设置低折射率层。在本实施方式的菲涅耳透镜片2中，由于在菲涅耳透镜2b的入射面侧设有基板2a，所以低折射率层设在基板2a的入射面。通过设置低折射率层，可防止向不希望的方向漫反射，并提高透射效率。另外，低折射率层，既可以设在菲涅耳透镜2b的出射面侧，也可以设在入射面侧、出射面侧两方。
另外，也可以在菲涅耳透镜片2的菲涅耳透镜2b的入射面侧设置防静电层。另外，在本实施方式的菲涅耳透镜片2中，由于在菲涅耳透镜2b的入射面侧设有基板2a，所以防静电层设置在基板2a的入射面。通过设置防静电层，可对显示装置内部防尘，并提高图像质量。另外，防静电层，设于菲涅耳透镜2b的入射面侧、出射面侧两方均可。
另外，在本实施方式中，菲涅耳透镜片2，具有两层结构，包括玻璃基板2a，其为碱石灰玻璃或浮法玻璃等；菲涅耳透镜2b，其由甲基丙烯酸苯乙烯(MS)树脂或聚碳酸酯(PC)树脂制成，但也可以由硬度及脆度不同的不同材料叠层3层或更多，来构成菲涅耳透镜片。
进而，也可以代替平面反射镜4，使用反射面不是平面而是非球状的曲面的反射镜。通过使用这样的反射镜，以使图像相对透射式屏幕1偏斜地投影图像的方式配置投影器5情况下，即使不使用投影器5的补正功能，也能够进行补正图像，使之不变形为梯形。进而，通过并用投影器5的补正功能和非球面的反射镜，可使投影器5相对透射式屏幕5的投影角度比以往的浅(减小角度)，由此，可实现显示装置的薄型化。另外，反射镜，即可以是非球面且对称，也可以是非球面且非对称。
(第二实施方式)图5是表示使用本发明的透射式屏幕1的后投影式显示装置20的另一结构例。后投影式显示装置10由以下所述的物体构成，且表示带有倾角地设置的情况的示意图，即透射式屏幕11，其光学系统主要由菲涅耳透镜片12和光漫射板13组成；投影器15，其向透射式屏幕11投影图像；平面反射镜14，其配置于透射式屏幕11和投影器15之间的大致中间位置，表示在平面反射板14设置倾斜角的情况的示意图。
在这里，图中通过虚线表示的投影器15’及光线，表示在不设置平面反射镜14的条件下，直接向透射式屏幕11投影图像时的配置。
在图1中，在将投影器5的位置从透射式屏幕1的中心位置偏移，从投影器5对透射式屏幕1的垂线被设置于透射式屏幕1的面外的情况下，由于使投影器5和透射式屏幕1的位置互不干扰，因此，与透射式屏幕1平行地设置平面反射板4的情况居多。这还有利于后投影式显示装置10的薄型化，但从投影器5投影图像光时，由于从菲涅耳透镜2或漫射板3的反射等引起的投向投影器5附近的返回光，有时会在透射式屏幕1上产生杂散光。
这是由于漫射板的反射光是主要原因，由现有的光学系统的构成，难以轻易地去除。因此，为了避免受到该杂散光的影响，通过将平面反射板14的设置角度16设为相对透射式屏幕11成5度以上，可根据投影器5的投影距离而增大投影器5的光轴和菲涅耳透镜2的光轴之间的间隔。例如，在屏幕的对角长度为50英寸的透射式屏幕1中，若比较设置角度16为0度的情况和设置角度16为5度的情况，则间隔仅增大18.7毫米，同样在70英寸的透射式屏幕1中，若比较设置角度16为0度的情况和设置角度16为5度的情况，则间隔仅增大33.3毫米。这样，若增大投影器5和平面反射板14之间的间隔，则可明确对于上述问题的抑制效果显著的事实。
尤其，对使所述的菲涅耳透镜的同心圆结构从屏幕上偏移，作为其中心的光轴不在屏幕上的区域，且由形成77度以上菲涅耳角的菲涅耳透镜片构成的透射式屏幕11，将平面反射板14的设置角度16形成为5度以上，由此，可避免由于从投影器15投影的图像光在从菲涅耳透镜12或漫射板13的反射等导致返回投影器15附近的返回光，而在透射式屏幕1上产生杂散光，并可以通过透射式屏幕1观察到更加高质量的图像。
本发明通过将作为形成为同心圆状的菲涅耳透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴，置于菲涅耳透镜片的外侧，且具有从菲涅耳透镜的光轴向外围逐渐增大的透镜图案的菲涅耳面的菲涅耳角相对光轴为77度以上的区域，可缩短菲涅耳透镜片和投影器之间的投影距离，即与作为主反射镜的平面反射镜之间的距离，由此，可实现后投影式显示装置的深度的薄型化。
进而由于菲涅耳透镜的光轴位于菲涅耳透镜片的外侧，可对从圆形的菲涅耳透镜片基片切出的矩形的菲涅耳透镜片进行两面倒角，从而提高生产效率。
另外，由于使设置于投影器和透视式屏幕之间的大约中间位置的平面反射的设置角度，相对透射式屏幕偏斜5度以上，可防止由于投向屏幕的投影图像返回投影器附近的返回光而产生在屏幕上的杂散光，所以能够获得可显示高质量的投影图像的后投影式显示装置。
(实施例)在本发明中实施的后投影式显示装置10的深度尺寸(厚度)的估算进行说明。当进行该估算时，如图6所示，将菲涅耳角设为φ，将菲涅耳透镜片2平坦面的法线(与光轴平行)和入射在平坦面的光线构成的角度设为θ1(已知)，将菲涅耳透镜片2平坦面的法线和从平坦面射出的光线构成的角度设为θ2(已知)，菲涅耳透镜片2平坦面的法线和从菲涅耳面射出的光线构成的角度设为θ3(已知)。另外，将菲涅耳透镜片2的折射率设为n，将透射式屏幕1的纵向长度设为h，将后投影式显示装置10的深度尺寸设为W。
另外，将深度尺寸W设为投影器15投影距离的1/2，将从菲涅耳透镜2b射出的光线设为与光轴平行(即θ3＝0)，将菲涅耳透镜片2的光学中心，设在从菲涅耳透镜片2的下缘突出透射式屏幕1的纵向长度的10％长度的位置。
在上述条件下，通过进行以下的计算，算出后投影式显示装置10的深度尺寸W。
首先，适当确定n、h、φ的值，然后，将各值代入下述的公式，算出θ1。
θ2=sin-1(sinθ1n)]]>[式2]
θ3＝sin-1(n·sin(φ-θ2))-φ并且，将θ1的值代入下述的公式，算出W。
W=1.1×h2·tan(θ1)]]>在图7中，表示在将透射式屏幕1的对角长度设为50英寸，将菲涅耳透镜片2的折射率n设为1.53的条件下，变化菲涅耳角φ，估算后投影式显示装置10的深度尺寸W的变化的结果。另外，透射式屏幕1的纵向长度h，基于透射式屏幕1的纵横比(已知)来决定。另外，在图8中，表示在将菲涅耳透镜片2的折射率n为1.55的条件下，进行同样的估算的结果。
在图9中，表示在将透射式屏幕1的对角长度设为60英寸，将菲涅耳透镜片2的折射率n设为1.53的条件下，变化菲涅耳角φ，估算后投影式显示装置10的深度尺寸W是如何变化的，并表示其结果。另外，在图10中，使同样的估算在菲涅耳透镜片2的折射率n为1.55的基础上进行，并表示其结果。
在图11中，在使透射式屏幕1的对角长度为70英寸，菲涅耳透镜片2的折射率n为1.53的基础上，通过变化菲涅耳角φ，估算后投影式显示装置10的深度尺寸W的变化的结果。另外，在图12中，表示在将菲涅耳透镜片2的折射率n设为1.55的条件下，进行同样的估算的结果。
从图7、图8的表格可知，在菲涅耳角φ为77度时，50英寸大小的后投影式显示装置10的深度尺寸W在n＝1.53时为135毫米，n＝1.55时为106毫米。
从图9、图10的表格可知，在菲涅耳角φ为77度时，60英寸大小的后投影式显示装置10的深度尺寸W在n＝1.53时为162毫米，n＝1.55时为126毫米。
从图11、图12的表格可知，在菲涅耳角φ为77度时，70英寸大小的后投影式显示装置10的深度尺寸W在n＝1.53时为189毫米，n＝1.55时为148毫米。
无论上述哪种情况，在菲涅耳角φ小于77度时，深度尺寸W只表示一次函数的变化，但若菲涅耳角φ达到77度以上，则深度尺寸W表示二次函数的变化，并显著地变短。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于述实施方式的限制。在不脱离本发明的宗旨的范围内，可进行结构的添加、省略、置换、及其他变更。本发明限于所述说明，只限于请求范围的限制。
本发明涉及后投影式显示装置，该后投影式显示装置，具备透射式屏幕，其具有菲涅耳透镜片和光漫射板，所述菲涅耳透镜片的具有成为光线透射面的菲涅耳面和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴位于所述菲涅耳透镜片的外侧；投影器，其可向所述透射式屏幕投影图像；反射镜，其设置在所述投影器和所述透射式屏幕之间，所述反射镜被设置在所述投影器和所述透射式屏幕的大致中间位置。
根据本发明的后投影式显示装置，能够防止由于投向屏幕的投影图像返回投影器附近的返回光而在屏幕上产生杂散光，无需补偿部件或工时，另外，在不牺牲薄型化的优点的前提下，可获得显示高质量的投影图像的后投影式显示装置。
权利要求
1.一种菲涅耳透镜片，具有成为光线透射面的菲涅耳面和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状而构成，其中，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴被配置在所述菲涅耳透镜片的外侧，所述菲涅耳面相对与所述光轴垂直相交的平面的偏斜角度从所述光轴向外围逐渐增大，所述菲涅耳透镜片具有所述菲涅耳面的偏斜角度为77度以上的区域。
2.根据权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其中，低折射率层设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧及/或出射面侧。
3.根据权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其中，防静电层至少设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧。
4.根据权利要求1所述的菲涅耳透镜片，其中，叠层两层以上硬度及脆度不同的材料而构成。
5.一种透射式屏幕，具备菲涅耳透镜片；光漫射板，其中，在所述菲涅耳透镜片上，具有成为光线透射面的菲涅耳面、和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴被配置在所述菲涅耳透镜片的外侧，所述菲涅耳面相对与所述光轴垂直相交的平面的偏斜角度从所述光轴向外围逐渐增大，所述菲涅耳透镜片具有所述菲涅耳面的偏斜角度为77度以上的区域。
6.根据权利要求5所述的透射式屏幕，其中，所述光漫射板为含有磨砂玻璃、填料、光漫射微粒等的漫射板、多个凸圆柱透镜向规定的一个方向排列的双凸透镜片、多个凸圆柱透镜排列于同一面上以向规定的两个方向交叉的交叉凸透镜片、具有棱镜阵列透镜片、具有单个透镜二维排列的显微透镜结构的透镜片中的任一种。
7.根据权利要求5所述的透射式屏幕，其中，低折射率层设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧及/或出射面侧。
8.根据权利要求5所述的透射式屏幕，其中，防静电层至少设置在所述菲涅耳透镜片的入射面侧。
9.根据权利要求5所述的透射式屏幕，其中，所述菲涅耳透镜片叠层两层以上硬度及脆度不同的材料而构成。
10.一种后投影式显示装置，具备透射式屏幕，其具有菲涅耳透镜片和光漫射板；投影器，其可向所述透射式屏幕投影图像；反射镜，其设置在所述投影器和所述透射式屏幕之间，其中，在所述菲涅耳透镜片上，具有成为光线透射面的菲涅耳面和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴被配置在所述菲涅耳透镜片的外侧，所述反射镜被设置在所述投影器和所述透射式屏幕的大致中间位置。
11.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，所述反射镜相对所述透射式屏幕的设置角度为5度以上。
12.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，所述投影器被配置为相对所述透射式屏幕偏斜地投影图像。
13.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，所述光漫射板为含有磨砂玻璃、填料、光漫射微粒等的漫射板、多个凸圆柱透镜向规定的一个方向排列的双凸透镜片、多个凸圆柱透镜排列于同一面上以向规定的两个方向交叉的交叉凸透镜片、具有棱镜阵列透镜片、具有单个透镜二维排列的显微透镜结构的透镜片中的任一种。
14.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，所述反射镜的反射面为非球面及/或非对称的曲面。
15.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，低折射率层设置在所述菲涅耳透镜的入射面侧及/或出射面侧。
16.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，防静电层至少设置在所述菲涅耳透镜片的入射面侧。
17.根据权利要求10所述的后投影式显示装置，其中，所述菲涅耳透镜片叠层两层以上硬度及脆度不同的材料而构成。
全文摘要
一种后投影式显示装置，具备透射式屏幕，其具有菲涅耳透镜片和光漫射板，所述菲涅耳透镜片的具有成为光线透射面的菲涅耳面和成为光线非透射面的上升面的透镜图案形成为同心圆状，作为所述透镜图案的中心的菲涅耳透镜的光轴位于所述菲涅耳透镜片的外侧；投影器，其可向所述透射式屏幕投影图像；反射镜，其设置在所述投影器和所述透射式屏幕之间，所述反射镜被设置在所述投影器和所述透射式屏幕的大致中间位置。
文档编号G02B3/08GK1867864SQ20048002993
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月14日 优先权日2003年10月14日
发明者海老名一义, 阿部崇, 高桥进, 友野孝夫 申请人:凸版印刷株式会社