专利名称：光吸收构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光吸收构件，尤其是，一种能够有效地吸收如投影显示装置和图像获取装置(image-taking device)的光学设备中的不必要光的光吸收构件。
背景技术：
在光学设备中，设备内部的不必要光的处理是很重要的。在这里，不必要光定义为在光学设备内部沿着非预定的光路传播、并不用于实现光学系统固有功能的光。这样的不必要光经常会引起光学设备性能的下降。
作为获得大屏幕图像的方法，举例来说，已知的投影图像显示装置中，和图像信号对应的光学图像形成在光阀上且该光学图像由投影透镜放大并投影在屏幕上。作为这种投影图像显示装置的例子，可采用使用反射式光阀的装置，其中，根据图像信号，通过控制照明光的行进方向形成光学图像。这样的使用反射式光阀的投影图像显示装置具有高的光利用率并能够显示具有高亮度的投影图像。
在使用反射式光阀的投影显示装置中，没有进入投影透镜的照明光分量变成了不必要光，也就是所说的OFF光。然而，如果没有采取对策，OFF光就由设置在光阀周围的棱镜和用于保持各种光学元件的机械零件等反射，并且最终进入投影透镜。如果OFF光最终进入投影透镜，将要被显示在屏幕上的图像的质量就会显著降低。因此，在这种投影显示装置中，一般使用涂覆有黑色涂料的吸光板来吸收OFF光(例如，参考日本专利公开No.2001-66693)。
另外，作为另一个例子，在上面提到的投影透镜中和用于保持在如数字照相机和可携式摄像机的光学设备中使用的图像获取光学系统的透镜镜筒中的不必要光的对策，通常是已知的。通常，在透镜镜筒内部的透镜镜面之间反射的光和用于保持各种光学元件的机械部件所反射的光成为不必要光，称为散射光。有时候散射光可能沿着复杂的反射光路返回到光学系统的光路上。在上面提到的投影透镜和图像光学系统的情况下，如数字照相机的图像获取光学系统或者类似的系统，散射光会在光学系统中引起重影或耀斑，从而引起将要形成的图像的图像质量下降。因此，在传统的透镜镜筒中，镜筒的内面由黑色材料制成或者被无光泽修整(matte finished)以防止产生散射光。
发明内容
然而，在使用涂覆有黑色涂料的吸光板的情况下，如日本专利公开No.2001-66693中所描述的投影显示装置的例子，吸光板的表面成为与空气的分界面，从而会引起允许OFF光以不能忽略的比率被反射并返回到光路的问题。而且，在透镜镜筒的例子中，即使透镜镜筒的内面由黑色材料制成或者被无光泽修整，还是很难完全防止散射光。
本发明的目的是提供一种能够防止光在其与空气的分界面上反射并能够基本上完全吸收光的光吸收构件。
上述目的通过具有由能够吸收要防止其反射的光的材料制成的基底和包括结构元件的抗反射结构的光吸收构件实现，结构元件以比光的波长还短的间距形成阵列。
本发明提供一种能够防止光在其与空气的分界面上反射、并能够基本上完全吸收光的光吸收构件。
在本说明书中，抗反射结构定义为表面上形成有用来防止光的反射的结构元件的构件，且不仅包括完全地防止其反射应该被防止的光的反射的方式，还包括减少具有预定波长且其反射应该被防止的光的反射的作用的方式。
图1是显示根据本发明的第一实施例的光吸收构件的示意性截面图；图2是显示根据本发明的第一实施例的光吸收构件的放大示意性透视图；图3是显示根据本发明的第一实施例的光吸收构件的另一例子的示意性截面图；图4是显示根据本发明的第一实施例的光吸收构件的抗反射结构的另一个例子的示意性截面图；图5是显示根据本发明的第二实施例的光吸收构件的示意性截面图；图6是显示根据本发明的第二实施例的光吸收构件的放大示意性截面图；图7是显示根据本发明第二实施例的光吸收构件的另一个例子的示意性截面图；图8是显示根据本发明的第三实施例的光吸收装置的示意性视图；图9是显示根据本发明的第四实施例的照明棱镜装置的示意性截面图；图10是显示根据本发明的第四实施例的照明棱镜装置的另一个例子的示意性截面图；
图11是显示根据本发明的第五实施例的投影显示装置的示意性构造图；图12A是显示根据本发明的第六实施例的投影显示装置的示意性构造图；图12B是显示根据本发明的第六实施例的为投影显示装置设置的色轮(color wheel)的正视图；图13是显示根据本发明的第七实施例的后投影仪(rear projector)的示意性构造图；图14是显示根据本发明的第八实施例的多视图系统的示意性构造图；图15是显示根据本发明的第九实施例的透镜镜筒的示意性截面图；图16是显示用于生产根据本发明的第九实施例的透镜镜筒的方法的示意性透视图；图17是显示根据本发明的第十实施例的透镜镜筒的示意性截面图；图18是显示根据本发明的第十一实施例的透镜镜筒的示意性截面图；图19是显示根据本发明的第十一实施例的将要被插在透镜镜筒的内面侧的薄片的放大示意性透视图。
具体实施例方式图1是显示根据本发明的第一实施例的光吸收构件的示意性截面图，图2是显示其的放大示意性透视图。如图1和2所示，根据本实施例的光吸收构件100包括基底101和抗反射结构102。当其反射应该被防止的光以光束(luminous flux)进入时，基底101具有包围该光束的尺寸，还具有结构要求的机械强度和厚度。另外，基底101由能够吸收其反射应该被防止的光的材料制成；例如，当其反射应该被防止的光是可见光时，它是由黑色材料制成。黑色材料通过将染料放入(including)到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂(coloring matters)混合得到的黑色染料(例如由ArimotoChemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂。
在抗反射结构102中，高度为0.15μm的圆锥用作结构元件，这些圆锥以间距为0.15μm的阵列的形式设置在基底101的表面。这里圆锥之间的间距比可见光谱(400nm到700nm)的波长短。另外，这些圆锥的高度为一倍或一倍以上间距。因为光吸收构件100的抗反射结构102具有上述构造，即使进入的光具有可见光谱的波长、或者更长的波长，光也不会被反射，而能被基底101基本上完全地吸收。
下面将要描述生产光吸收构件100的方法的例子。例如，通过电子束制图或类似方法在石英玻璃基底或类似的基底上绘制图案并经过干法刻蚀或其它工艺，并且预先制出与抗反射结构102具有相同形状的精加工的高精度主模。被加热和软化的玻璃材料使用主模进行压力模制，从而形成用来模制抗反射结构的玻璃模子。当由黑色树脂材料制成的基底101使用这个用于模制抗反射结构的模子压力模制而成时，就可以低成本大批量地生产光吸收构件100。
因为根据本实施例的光吸收构件100是通过在上述的基底101的表面上形成有以比其反射应该被防止的光的波长还短的间距设置的精微(microscopic)抗反射结构102而制成，且在其和空气的分界面上能够防止光的反射，通过使用这个光吸收构件100，入射光能够基本上完全被吸收。
然而，如果长时间连续地在光经常到达的地方使用光吸收构件100，它就可能被加热并可能退化。在这种情况下，这样的问题可以通过采用如图3所示的具有在其基底103的内侧的空间104的光吸收构件105来解决，该空间104中密封有制冷剂。关于制冷剂，可以使用由聚乙二醇，水，空气，酒精和水的混合液体等组成的防冻液。
在本实施例中，形成具有高度为一倍或一倍以上间距的圆锥的抗反射结构；然而，光吸收效率可以通过形成具有高度为三倍或三倍以上间距的圆锥的抗反射结构进一步提高。
另外，在本实施例中，可见光被用做其反射应该被防止的光；然而，除了可见光，也可以使用紫外光(紫外光谱的波长是70nm到400nm)，近红外光(近红外光谱的波长是700nm到2μm)和远红外光(远红外光谱的波长是2μm到13μm)；甚至在这种情况下，可以以短于各自的波长的间距形成抗反射结构。甚至在这种情况下，期望凹部具有一倍或一倍以上间距的高度或三倍或三倍以上间距的高度。
而且，在本实施例中，黑色材料制成的基底101通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂(coloring matters)混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；但是，基底也可以通过放入如碳黑的色素(pigment)来获得。
而且，在本实施例中，作为抗反射结构102，以包括具有圆锥形的结构元件的抗反射结构为例进行描述；但是，抗反射结构不是必须限于这样的构造。例如，结构元件可能具有棱锥的形状，如图4所示的正六边形棱锥108或者四边形棱锥。另外，抗反射结构的结构元件的外形并不是必须限于圆锥或棱锥；还可能是圆柱或棱柱的形状，或顶端为圆形的形状。抗反射结构102应该只是以至少比反射应该被防止的光的波长短的间距形成。
而且，在本实施例中，作为抗反射结构102，显示了包括由圆锥形凸部形成的结构元件的结构；但是，该结构并不仅仅限于此。例如，也可以形成其中圆锥形的凹部以阵列的形式形成在平面内的抗反射结构。
图5是显示根据本发明的第二实施例的光吸收构件的示意性截面图，图6是显示其的放大示意性透视图。如图5和6所示，根据本实施例的光吸收构件200包括基底201、抗反射结构202和薄板构件203。当其反射应该被防止的光作为光束进入时，基底201具有包围该光束的尺寸，还具有结构所要求的机械强度和厚度。另外，基底201由能够吸收其反射应该被防止的光的材料制成；例如，当其反射应该被防止的光是可见光时，它就由黑色材料制成。黑色材料通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂(coloring matters)混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂。
薄板构件203被粘合到基底201的表面，抗反射结构202形成在薄板构件的表面上。薄板构件203由厚度为10μm或更大的丙烯酸树脂制成，以获得容易的处理和足够的机械强度。要求薄板构件203和基底201之间的折射率差值为0.2或更小。通过将薄板构件203和基底201之间的折射率差值设置为0.2或更小，在薄板构件203和基底201之间的分界面上的光的反射可以被抑制在不会引起问题的范围内。另外，在薄板构件203和基底201之间的折射率差值最好是0.1或更小。通过将薄板构件203和基底201之间的折射率差值设置为0.1或更小，能够进一步防止在薄板构件203和基底201之间的分界面上的光的反射，且能够有效地抑制不必要光的产生。这时，通过使用紫外固化树脂或当紫外光施加于其上时就会凝固的类似物作为粘合剂，将薄板构件203粘合到基底201。在这种情况下，粘结剂层也被当作薄板构件203的组件，且要求粘结剂的折射率满足上面提到的条件。
下面将要描述用于生产在光吸收构件200中使用的薄板构件203的方法的例子。例如，通过电子束制图或类似方法在石英玻璃基底或类似的基底上绘制图案并经过干法刻蚀或其它工艺，并且预先制出与抗反射结构202具有相同形状的精加工的高精度主模。被加热和软化的丙烯酸树脂材料使用该主模进行压力模制，从而形成用于模制抗反射结构的丙烯酸树脂模子。这时，要求薄板构件203具有10μm或更大的厚度(薄板构件203的厚度为+0.15μm)，以便获得容易的操作和足够的机械强度。
如上所述，根据本实施例的光吸收构件200和根据上面提到的第一实施例的光吸收构件100具有相似的效果(光吸收效率的改善)，通过简单的粘合薄板构件203，在光吸收构件里能够很容易的形成目标结构。
另外，在上面提到的第一实施例中，如果长时间连续地在光经常到达的地方使用光吸收构件200，它就可能被加热并可能退化。在这种情况下，这样的问题可以通过采用如图7所示的具有在其基底204的内侧的空间205的光吸收构件206来解决，该空间205中密封有制冷剂。关于制冷剂，可以使用由聚乙二醇、水，空气，酒精和水的混合液体等组成的防冻液。
在本实施例中，使用如丙烯酸树脂的透明材料作为薄板构件203的材料；但是，材料并不是必须限于透明材料，也可以使用被染料或色素染成黑色的黑色材料。通过使用黑色材料作为薄板构件203的材料还能进一步改善光吸收效率。而且，除了丙烯酸树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等也可以被用作透明材料。
在本实施例中，正如上面提到的第一实施例的情况中，形成具有高度为一倍或一倍以上间距的圆锥的抗反射结构；但是，通过形成具有高度为三倍或三倍以上间距的圆锥的抗反射结构可以进一步提高光吸收效率。
另外，在本实施例中，正如上面提到的第一个实施例的情况，可见光被用作其反射应该被防止的光；但是，除了可见光，也可以用紫外光(紫外光谱的波长为70nm到400nm)，近红外光(近红外光谱的波长是700nm到2μm)和远红外光(远红外光谱的波长是2μm到13μm)；甚至在这种情况下，可以以短于各自的波长的间距形成抗反射结构。甚至在这种情况下，期望凹部具有一倍或一倍以上间距的高度或三倍或三倍以上间距的高度。
而且，在本实施例中，正如上面提到的第一实施例的情况中，黑色材料制成的基底201通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；但是，基底也可以通过放入如碳黑的色素来获得。
而且，在本实施例中，黑色材料制成的薄板构件203通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由ArimotoChemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，薄板构件203也可以通过放入如碳黑的色素来获得。
而且，在本实施例中，正如上面提到的第一实施例的情况，作为抗反射结构202，以包括具有圆锥形的结构元件的抗反射结构为例进行描述；但是，抗反射结构不是必须限于这样的构造。例如，结构元件可能具有棱锥的形状，如正六边形棱锥或者四边形棱锥。另外，抗反射结构的结构元件的外形并不是必须限于圆锥或棱锥；还可能是圆柱或棱柱的形状，或顶端为圆形的形状。抗反射结构202应该只是以至少比反射应该被防止的光的波长短的间距形成。。
而且，在本实施例中，作为抗反射结构202，显示了包括由圆锥形凸部形成的结构元件的结构；但是，该结构并不仅仅限于此。例如，也可以形成其中圆锥形的凹部以阵列的形式形成在平面内的抗反射结构。
图8是显示根据本发明的第三实施例的光吸收装置示意视图。如图8所示，根据本实施例的光吸收装置300包括根据第一实施例的修改例的光吸收元件105，泵301和散热器302。泵301把密封于基底103内侧的腔体104内的冷却剂传送到外侧，允许冷却剂通过散热器302，再把冷却剂送回到腔体104。尽管设置为与泵301分离的散热器适于用做散热装置302，一体地设置在泵301上的散热片也可以被用作散热装置302。
具有上述构造，当密封在形成于基底103内侧的腔体里的冷却剂被冷却下来时，可以使用光吸收构件105，从而可以防止光吸收构件105退化。
在本实施例中，正如上面提到的第一实施例，形成具有高度为一倍或一倍以上间距的圆锥的抗反射结构；但是，通过形成具有高度为三倍或三倍以上间距的圆锥的抗反射结构，能够进一步改善光吸收效率。
另外，在本实施例中，正如上面提到的第一实施例，可见光被用做其反射应该被防止的光；但是，除了可见光，还可以用紫外光(紫外光谱的波长是70nm到400nm)，近红外光(近红外光谱的波长是700nm到2μm)和远红外光(远红外光谱的波长是2μm到13μm)。甚至在这种情况下，抗反射结构以短于各自波长的间距形成。甚至在这种情况下，期望凹部具有一倍或一倍以上间距的高度或三倍或三倍以上间距的高度。
而且，在本实施例中，正如上面提到的第一实施例，由黑色材料制成的基底103通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，基底也可以通过放入如碳黑的色素来获得。
而且，在本实施例中，正如上面提到的第一实施例，由黑色材料制成的薄板构件301通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，薄板构件301也可以通过放入如碳黑的色素来获得。
而且，在本实施例中，正如上面提到的第一实施例的情况，作为抗反射结构102，以包括具有圆锥形的结构元件的抗反射结构为例进行描述；但是，抗反射结构不是必须限于这样的构造。例如，结构元件可能具有棱锥的形状，如正六边形棱锥或者四边形棱锥。另外，抗反射结构的结构元件的外形并不是必须限于圆锥或棱锥；还可能是圆柱或棱柱的形状，或顶端为圆形的形状。抗反射结构102应该只是以至少比反射应该被防止的光的波长短的间距形成。而且，在本实施例中，作为抗反射结构102，显示了包括由圆锥形凸部形成的结构元件的结构；但是，该结构并不仅仅限于此。例如，也可以形成其中圆锥形的凹部以阵列的形式形成在平面内的抗反射结构。
而且，在本实施例中，根据上述第一实施例的如图3所示的光吸收构件105，也就是说，通过排除泵301和散热装置302而得到的部分被用作光吸收构件；但是，并不是必须限于这种构造。例如，也可以使用对应于上面提到的如图7所示的第二个实施例的光吸收构件206的构造。在这种情况下，除了如丙烯酸树脂的透明材料，被染料或色素染成黑色的黑色材料也可用作薄板构件203的材料。另外，除了丙烯酸树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等也可以被用作透明材料。
在本实施例中，树脂被用作基底103；但是，材料并不限于树脂，也可以使用由铝等金属制成的金属构件。在这种情况下，金属构件的表面可以涂覆通过将染料放入到基础材料中获得的黑色材料，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；或涂覆混合有如碳黑的色素的光吸收材料而不是染料，且以比其反射应该被防止的光的波长更短的间距形成的精微的抗反射结构可以设置在被涂覆的表面。二中择一地，金属构件的表面可以被涂上黑色涂料，且根据上面提到的第二实施例的薄板构件203可以粘结到涂覆有涂料的表面。
图9是显示根据本发明的第四实施例的照明棱镜装置的示意性截面图。如图9所示，根据本实施例的照明棱镜装置400包括光阀409，从光阀409侧依次设置的第一棱镜(矩形棱镜)401和第二棱镜(矩形棱镜)405，和第一实施例中描述的光吸收构件100。另外，在第一棱镜401和第二棱镜405之间设置空气层413。
第一个棱镜401具有与光阀邻近的第一面402，其上落有光410的第二面403和第三面404，在第二面403和第二棱镜405之间形成的空气层413。
第二棱镜405有第一面406，第二面407，第三面408和空气层413。来自光阀409的反射光从第二面407出去，且第二面407大致平行于第一棱镜401的第一面402。空气层413形成于第一面406和第一棱镜401之间。
光阀409是反射式空间光调节器，其可以依照图像信号控制光的传播方向以形成光学图像，它是由相应于外部提供的图像的这里没有显示的信号驱动的。
在上面提到的构造中，在以直角进入第一棱镜401的第三面404后，照明光410以入射角θ2进入第二面403，并从那里被完全的反射，并以入射角θ1进入光阀409。当光阀409处于其ON状态时，来自于光阀409的反射光411(ON光)沿垂直于第二棱镜405的第二面407的方向上出去。另一方面，当光阀409处于其OFF状态时，来自于光阀409的反射光412(OFF光)倾斜于第二棱镜405的第二面407出去。
在第二棱镜405附近和第二面407侧，在上面提到的第一实施例中描述的光吸收构件100被设置在反射光412的方向上，该反射光412是当光阀409处于其OFF状态时从光阀409出去的光。因此，当光阀409处于其OFF状态时产生的不必要光能够完全地被光吸收构件100吸收。
在图9中，将在上面提到的第一实施例中描述的光吸收构件100设置在第二棱镜405附近和第二面407侧；但是，即使如图10所示，设置如上面提到的第三实施例中所描述的光吸收装置300，也会获得相似的效果。另外，即使将根据第一实施例的修改例中描述的光吸收构件105或是在第二实施例中描述的光吸收构件200或206设置在光吸收构件100的位置，也会获得相似的效果。
图11是显示根据本发明的第五实施例的投影显示装置的示意性构造图。如图11所示，根据本实施例的投影显示装置500包括在上面提到的第四实施例中所描述的照明棱镜装置400，光源501，镜子504，投影透镜507。镜子504用来将来自于光源501的照明光转向照明棱镜装置400，投影透镜507用来投射使用照明棱镜装置400的光阀409(反射式空间光调节器)调节来自于光源501的照明光而获得的光。另外，在光源501和镜子504之间设置有聚光透镜503，聚光透镜506安装在组成照明棱镜装置400的第一棱镜401的第三面404上(见图9和10)。
在根据本实施例的投影显示装置中，上述第四实施例中描述的照明棱镜装置400以如上面所描述的方式使用，从而当光阀409处于其OFF状态时产生的不必要光能够被光吸收构件100完全地吸收。结果，防止了可能产生漫射光的光分量，可以得到对比度极好且图像质量很高的投影显示装置。
在本实施例中，在棱镜装置400中，设置有在上面提到的第一实施例中描述的光吸收构件100；但是，即使设置在上面提到的第三实施例中描述的光吸收构件300，也会获得相似的效果。另外，即使在光吸收构件100的位置设置根据第一实施例的修改例中描述的光吸收构件105或在第二实施例中描述的光吸收构件200或206，也会获得相似的效果。
图12A是显示根据本发明的第六实施例的投影显示装置的示意性构造图。图12B是显示根据本发明的第六实施例的为投影显示装置设置的色轮的正视图。根据本实施例的投影显示装置600与根据上面提到的第五实施例的投影显示装置500在以下几点存在差异。换句话说，如图12A和12B所示，在根据本实施例的投影显示装置600中，色轮设置在光源501和聚光透镜503之间，通过使RGB过滤器601绕着支撑轴602旋转，把来自于光源501的光相对于时间限定并分离成蓝、绿和红三种颜色。而且，光阀409(反射式空间光调节器)对应于通过相对于时间限制和分离获得的蓝、绿和红三种颜色，形成光学图像，并能够以全色执行扩大投影。而且，在根据本实施例的投影显示装置600中，使用在上面提到的第四实施例中描述的照明棱镜装置400，从而当光阀409处于其OFF状态时产生的不必要光能够被光吸收构件100完全吸收。结果，防止了可能产生漫射光的光分量，可以得到对比度极好且图像质量很高的投影显示装置。
在本实施例中，在棱镜装置400中，设置有在上面提到的第一实施例中描述的光吸收构件100；但是，即使设置在上面提到的第三实施例中描述的光吸收构件300，也会获得相似的效果。另外，即使在光吸收构件100的位置设置根据第一实施例的修改例中所描述的光吸收构件105，也会获得相似的效果。
图13是显示根据本发明的第七实施例的后投影仪的示意性构造图。如图13所示，根据本实施例的后投影仪700包括如上面提到的第五实施例中所描述的投影显示装置500，镜子702和传输屏(transmission screen)703。镜子702用来使从投影显示装置500内部的投影透镜507(见图11和12)投射的光转向，传输屏703用来以图像的形式传输、分散并显示由镜子702转向的光。
在根据本实施例的后投影仪700中，从投影显示装置500投影出的图像通过镜子702反射形成在传输屏703上。而且，在根据本实施例的后投影仪700中，使用上面提到的第五实施例中所描述的投影显示装置500作为投影显示装置，从而当光阀处于其OFF状态时产生的不必要光能够被光吸收构件或光吸收装置完全地吸收。结果，在OFF光中，可能产生漫射光的光分量被防止，可以得到对比度极好且图像质量很高的后投影仪。
图14是显示根据本发明的第八实施例的多视图系统的示意性构造图。如图14所示，根据本实施例的多视图系统包括多个如上面提到的第五实施例所描述的投影显示装置500，多个为各自对应的投影显示装置500设置的传输屏703，和用来将图像信号供给各个投影显示装置500的图像信号供给单元801。
图像信号供给单元801具有将一个图像信号划分成多个图像信号并把被划分的、不同的图像信号供给各个的投影显示装置的功能。这个功能是通过安装在图像信号供给单元801中的图像划分电路来实现的。
在与根据本实施例的多视图系统中，通过图像划分电路，处理和划分图像信号，并供给多个投影显示装置500。从每个投影显示装置500投影的图像形成于每一个传输屏703上。而且，在根据本实施例的多视图系统中，使用上面提到的第五实施例中所描述的投影显示装置500作为投影显示装置，从而当光阀处于其OFF状态时产生的不必要光能够被光吸收构件或光吸收装置完全吸收。结果，在OFF光中，可以产生散射光的光分量被防止，可以得到对比度极好且图像质量很高的多视图系统。
图15是显示根据本发明的第九实施例的透镜镜筒的示意性截面图。如图15所示，根据本实施例的透镜镜筒900包括基底905，抗反射结构906，透镜901，透镜902和透镜903。基底905具有圆柱形轮廓并由黑色材料制成。基底905的黑色材料是通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；或者是通过放入如碳黑的色素而不是染料的光吸收材料来获得。
在抗反射结构906中，高度为0.15μm的圆锥用作为结构元件，且这些圆锥以间距为0.15μm的阵列的形式被设置在基底905的表面。在这里圆锥之间的间距比可见光谱的波长(400nm到700nm)更短。另外，这些圆锥的高度等于一倍或一倍以上的间距的大小。因为抗反射结构906具有上面提到的构造，即使具有波长为可见光谱的波长或更长的光进入，光也不被反射而能够被基底905基本上完全地吸收。
透镜901，透镜902和透镜903都是沿着光轴904共轴线布置。
在上面提到的构造中，由从透镜镜筒900的左侧进入的、具有不小于覆盖视角(coverageview angle)的角度的光束产生并由上面提到的透镜表面反射的散射光进入透镜镜筒900的内面并变成不必要光。入射光束由设置在基底905的内表面的精微抗反射结构906有效地吸收，从而可以防止产生重影或耀斑。因此，举例来说，当透镜镜筒900被用作数字照相机、可携式摄像机等等的图像获取光学系统的镜筒，和投影显示装置的投影透镜的镜筒时，可以实现在对比度极好的光学图像的形成。
例如，根据本实施例的透镜镜筒900可以如下所述的进行生产。也就是说，可以通过使用热压将对应于以比在透镜镜筒内使用的光的波长中最短的波长还短的精微间距形成在表面上的抗反射结构的不平坦的图案传递到透镜镜筒900的基底905的内面上，生产出透镜镜筒900。更明确地，如图16所示，可以通过在透镜镜筒900的基底905的内面上，通过同时加热，加压和旋转具有比外部圆周面上图像获取光的波长中最短的波长还短的间距的精微抗反射结构的圆柱形模子907，且通过把圆柱形模子907的外部圆周面上的不平坦的图案传递到透镜镜筒900的基底905的内面，生产出透镜镜筒900在本实施例中，形成具有高度为一倍或一倍以上间距的圆锥的抗反射结构；但是，可以通过形成具有高度为三倍或三倍以上间距的圆锥的抗反射结构来进一步提高光吸收效率。
另外，在本实施例中，可见光被用做其反射应该被防止的光；但是，除了可见光，也可以依照用法使用紫外光(紫外光谱的波长是70nm到400nm)，近红外光(近红外光谱的波长是700nm到2μm)和远红外光(远红外光谱的波长是2μm到13μm)；甚至在这种情况下，抗反射结构以短于各自波长的间距形成。甚至在这种情况下，期望凹部具有一倍或一倍以上间距的高度或三倍或三倍以上间距的高度。而且，在本实施例中，由黑色材料制成的基底905通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的PlastBlack 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，基底也可以通过放入如碳黑的色素来获得。此外，在本实施例中，正如上面提到的第一个实施例，作为抗反射结构906，以包括具有圆锥形的结构元件的抗反射结构为例进行描述；但是，抗反射结构不是必须限于这样的构造。例如，结构元件可以具有棱锥的外形，如正六边形棱锥或者四边形棱锥。另外，抗反射结构的结构元件的外形不是必须限于圆锥或棱锥；还可能是圆柱或棱柱的形状，或顶端为圆形的形状。抗反射结构906应该只是以至少比反射应该被防止的光的波长短的间距形成。而且，在本实施例中，作为抗反射结构906，显示了包括由圆锥形凸部形成的结构元件的结构；但是，结构并不仅仅限于此。例如，也可能形成其中圆锥形的凹部以阵列的形式形成在平面内的抗反射结构。[第十实施例]图17是显示根据本发明的第十实施例的透镜镜筒的示意性截面图。如图17所示，根据本实施例的透镜镜筒1000包括基底1005，抗反射结构1006，薄板构件1007，透镜1001，透镜1002和透镜1003。当其反射应该被防止的光以光束进入时，基底1005具有包围该光束的尺寸，还具有结构要求的机械强度和厚度。另外，基底1005由能够吸收其反射应该被防止的光的材料制成；例如，当其反射应该被防止的光是可见光时，基底1005由黑色材料制成。黑色材料通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂。
薄板构件1007被粘合到基底1005的表面，抗反射结构1006形成在薄板构件的表面上。薄板构件1007由厚度为10μm或更大的丙烯酸树脂制成，以获得容易的处理和足够的机械强度。要求薄板构件1007和基底1005之间的折射率差值为0.2或更小。通过将薄板构件1007和基底1005之间折射率差值设置在0.2或更小，在薄板构件1007和基底1005之间的分界面的光的反射可以被抑制在不会引起问题的范围内。另外，在薄板构件1007和基底1005之间的折射率差值最好是0.1或更小。通过将薄板构件1007和基底1005之间的折射率差值设置为0.1或更小，能够进一步防止在薄板构件1007和基底1005之间的分界面上的光的反射，且能够有效地抑制不必要光的产生。这时，通过使用紫外固化树脂或当紫外光施加于其上时就会凝固的类似物作为粘合剂，将薄板构件1007粘合到基底1005。在这种情况下，粘结剂层也被当作薄板构件1007的组件，且要求粘结剂的折射率满足上面提到的条件。下面将要描述用于生产薄板构件1007的方法的例子。例如，通过电子束制图或类似方法在石英玻璃基底或类似的基底上绘制图案并经过干法刻蚀或其它工艺，并且预先制出与抗反射结构1006具有相同形状的精加工的高精度主模。被加热和软化的丙烯酸树脂材料使用该主模压力模制，从而形成用于模制抗反射结构的丙烯酸树脂模子。这时，要求薄板构件1007具有10μm或者更大的厚度(薄板构件1007的厚度为+0.15μm)，以便获得容易的操作和足够的机械强度。
在上面提到的构造中，由从透镜镜筒1000的左侧进入的、具有不小于覆盖视角的角度的光束产生并由上面提到的透镜表面反射的散射光进入透镜镜筒1000的内面，成为不必要光。入射的光束由设置在基底1005的内表面的精微抗反射结构1006有效地吸收，从而从开始防止了重影或耀斑的产生。因此，举例来说，当透镜镜筒1000用作数字照相机、可携式摄像机等等的图像获取光学系统的镜筒，和投影显示装置的投影透镜的镜筒时，可以实现对比度极好的光学图像的形成。
如上所述，根据本实施例的透镜镜筒和根据上面提到的第九实施例的透镜镜筒900具有相似的效果(光吸收效率的改善)，且通过简单的粘合薄板构件1007，在目标镜筒的内面能够很容易的形成抗反射结构。
在本实施例中，使用如丙烯酸树脂的透明材料作为薄板构件1007的材料；但是，材料并不是必须限于透明材料，也可以使用被染料或色素染成黑色的黑色材料。通过使用黑色材料作为薄板构件1007的材料还能进一步提高光吸收效率。而且，除了丙烯酸树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等也可以被用作透明材料。由黑色材料制成的薄板构件1007能够通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，薄板构件1007也可以通过放入如碳黑的色素来获得。在本实施例中，如上面提到第一实施例的情况，形成具有高度为一倍或一倍以上间距的圆锥的抗反射结构；然而，光吸收效率可以通过形成具有高度为三倍或三倍以上间距的圆锥的抗反射结构进一步提高。
另外，在本实施例中，如上面提到第一实施例的情况，可见光被用做其反射应该防止的光；然而，除了可见光，也可以使用紫外光(紫外光谱的波长是70nm到400nm)，近红外光(近红外光谱的波长是700nm到2μm)和远红外光(远红外光谱的波长是2μm到13μm)；甚至在这种情况下，抗反射结构以短于各自的波长的间距形成。甚至在这种情况下，期望凹部具有一倍或一倍以上间距的高度或三倍或三倍以上间距的高度。
而且，在本实施例中，就象上面提到的第一实施例的情况，由黑色材料制成的基底1005通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，基底也可以通过放入如碳黑的色素来获得。
而且，在本实施例中，如上面提到的第一实施例的情况，作为抗反射结构1006，以包括具有圆锥形的结构元件的抗反射结构为例进行描述；但是，抗反射结构不是必须限于这样的构造。例如，结构元件可以具有棱锥的外形，如正六边形棱锥或者四边形棱锥。另外，抗反射结构的结构元件外形并不是必须限于圆锥或棱锥；还可能是圆柱或棱柱的形状，或顶端为圆形的形状。抗反射结构1006应该只是以至少比反射应该被防止的光的波长短的间距形成。而且，在本实施例中，作为抗反射结构1006，显示了包括由圆锥形凸部形成的结构元件的结构；但是，结构并不仅仅限于此。例如，也可能形成其中圆锥形的凹部以阵列的形式形成在平面内的抗反射结构。
图18是显示根据本发明的第十一实施例的透镜镜筒的示意性截面图。图19是显示根据本发明第十一实施例的将要插在透镜镜筒内面侧的薄板的放大示意性透视图。如图18所示，根据本实施例的透镜镜筒1100设置有由黑色材料制成的薄板构件1107，该薄板构件1107具有以比其反射应该被防止的光的波长更短的间距形成在其表面上的精微的抗反射结构1106，并作为透镜镜筒的主体被插在基底1105的内面侧。
薄板构件1107具有10μm或更大的厚度以获得容易地处理和足够的机械强度。在薄板构件1107的表面上形成有包括具有高度为0.15μm且以0.15μm的间距排列的圆锥形的结构元件的抗反射结构，作为精微抗反射结构1106(见图19)。
下面将要描述生产薄板构件1107的方法的例子。例如，通过电子束制图或类似方法在石英玻璃基底或类似的基底上绘制图案并经过干法刻蚀或其它工艺，并且预先制出与抗反射结构1106具有相同形状的精加工的高精度主模。被加热和软化的丙烯酸树脂材料使用该主模压力模制，从而形成用于模制抗反射结构的丙烯酸树脂模子。这时，要求薄板构件1107具有10μm或者更大的厚度(薄板构件1107的厚度为+0.15μm)，以便获得容易的操作和足够的机械强度。
如上所述，通过把具有精微的抗反射结构1106的薄板构件1107切割成适当的尺寸并将薄板构件插在基底1105的内面侧作为透镜镜筒的主体，来构造根据本实施例的透镜镜筒1100，从而具有和根据上面提到的第九和第十实施例的透镜镜筒900和1000相似的效果，并能够通过简单地插入薄板使目标透镜镜筒的内面更容易地获得光吸收特性。
如图18所示，在按上面所述构造的透镜镜筒1100的内部，透镜901，透镜902和透镜903沿着光轴904共轴线布置。由从透镜镜筒1100的左侧进入的、具有不小于覆盖视角的角度的光束产生并由上面提到的透镜表面反射的散射光进入透镜镜筒1100的内面；但是，入射光束由在插在透镜镜筒1100内的薄板构件1107的表面上形成的精微抗反射结构1106有效地吸收。
在本实施例中，使用如丙烯酸树脂的透明材料作为薄板构件1107的材料；但是，材料并不是必须限于透明材料，也可以使用被染料或色素染成黑色的黑色材料。通过使用黑色材料作为薄板构件1107的材料还能进一步提高光吸收效率。而且，除了丙烯酸树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂等也可以被用作透明材料。
同样在本实施例中，正如上面提到的第一个实施例的情况，形成了具有高度为一倍或一倍以上间距的圆锥的抗反射结构；但是，可以通过形成具有高度为三倍或三倍以上间距的圆锥的抗反射结构来进一步提高光吸收效率。
另外，在本实施例中，可见光被用做其反射应该防止的光；然而，除了可见光，也可以使用紫外光(紫外光谱的波长是70nm到400nm)，近红外光(近红外光谱的波长是700nm到2μm)和远红外光(远红外光谱的波长是2μm到13μm)；甚至在这种情况下，抗反射结构以短于各自的波长的间距形成。甚至在这种情况下，期望凹部具有一倍或一倍以上间距的高度或三倍或三倍以上间距的高度。而且，在本实施例中，由黑色材料制成的基底1105通过将染料放入到基础材料中获得，其中染料可以是由青色、品红、黄色与其他的着色剂混合得到的黑色染料(例如由Arimoto Chemical有限公司生产的Plast Black 8950或8970)，且基础材料可以是聚碳酸酯树脂或丙烯酸树脂；而且，基底也可以通过放入如碳黑的色素来获得。此外，在本实施例中，如上面提到的第一实施例的情况，作为抗反射结构1106，以包括具有圆锥形的结构元件的抗反射结构为例进行描述；但是，抗反射结构不是必须限于这样的构造。例如，结构元件可以具有棱锥的外形，如正六边形棱锥或者四边形棱锥。另外，抗反射结构的结构元件外形并不是必须限于圆锥或棱锥；还可能是圆柱或棱柱的形状，或顶端为圆形的形状。抗反射结构1106应该只是以至少比反射应该被防止的光的波长短的间距形成。而且，在本实施例中，作为抗反射结构1106，显示了包括由圆锥形凸部形成的结构元件的结构；但是，结构并不仅仅限于此。例如，也可能形成其中圆锥形的凹部以阵列的形式形成在平面内的抗反射结构。
工业实用性根据本发明的光吸收构件可应用于所有需要消除不必要光的光学设备，例如，如前投影仪和后投影仪的投影显示装置；设置有多个这样的投影显示装置的多视图系统；如数字照相机和可携式摄像机的图像获取装置；光学拾取装置；光纤通讯系统；等等。
权利要求
1.一种光吸收构件，其特征在于，包括由能够吸收反射要被防止的光的材料所制成的基底，和抗反射结构，该抗反射结构包括结构元件，所述结构元件以短于所述光的波长的间距形成阵列。
2.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述抗反射结构形成为所述基底的一部分。
3.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述抗反射结构形成在粘合于所述基底上的薄板构件上。
4.如权利要求3所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述薄板构件由能够传输所述光的材料制成。
5.如权利要求3所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述薄板构件由能够吸收所述光的材料制成。
6.如权利要求3所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述薄板构件和所述基底之间折射率的差值为0.2或更小。
7.如权利要求3所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述薄板构件和所述基底之间折射率的差值为0.1或更小。
8.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述基底具有其中密封有制冷剂的空间。
9.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述结构元件具有高度等于或大于所述间距的形状。
10.如权利要求9所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述结构元件具有高度等于或大于三倍所述间距的形状。
11.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述结构元件的底面形状选自一组包括近似圆形、近似矩形和近似正六边形的形状。
12.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述基底由加入染料的材料制成。
13.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述基底由加入色素的材料制成。
14.如权利要求1所述的光吸收构件，其特征在于，其中所述光选自一组包括紫外光，可见光，近红外光和远红外光的光。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能够防止光在其与空气的分界面上的反射并能够基本上完全地吸收这些光的光吸收构件。光吸收构件具有由能够吸收其反射应该被防止的光的材料制成的基底(101)，包括结构元件的抗反射结构(102)，结构元件以比光的波长还短的间距形成阵列。
文档编号G02B1/11GK1930497SQ200580007900
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月10日 优先权日2004年3月12日
发明者山本义春, 吉川智延, 松木大三郎, 伏见吉正 申请人:松下电器产业株式会社