專利名稱：菲涅耳透鏡片、透射型屏幕和背投型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于透射型屏幕等的菲涅耳透鏡片、用于背投型顯示裝置等的透射型屏幕和背投型顯示裝置。
背景技術(shù)：
背投型顯示裝置作為一種大屏幕圖像顯示裝置已經(jīng)廣泛被傳播。在背投型顯示裝置中，從圖像光源諸如CRT(陰極射線管)、LCD(液晶顯示器)元件或DLP(數(shù)字光處理)元件出射的圖像光被投影反射鏡(projectionmirror)反射和擴(kuò)展，并從背面投影到透射型屏幕上，從而觀眾從本領(lǐng)域眾所周知的透射型屏幕的正面?zhèn)扔^看投影的圖像。
在背投型顯示裝置中，為了減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸，即，縮短光路的長度，從投影反射鏡到透射型屏幕的光的入射角通常設(shè)定得不合理。所以，在透射型屏幕上設(shè)置菲涅耳透鏡片，用于將來自投影反射鏡的圖像光轉(zhuǎn)換成平行光，或者換言之，用于將圖像光轉(zhuǎn)換成垂直指向屏幕平面的光。
菲涅耳透鏡片分為折射型菲涅耳透鏡片和反射型菲涅耳透鏡片。折射型菲涅耳透鏡片如圖10所示。參照圖10，菲涅耳透鏡片包括具有出射面的襯底50，具有三角形橫截面的棱鏡(微棱鏡)51排列在其上。菲涅耳透鏡片通過在棱鏡51的折射面51a折射入射光L1而改變?nèi)肷涔釲1的傳播方向。
反射型菲涅耳透鏡片如圖11所示。參照圖11，菲涅耳透鏡片包括具有入射面的襯底50，具有三角形橫截面的棱鏡(微棱鏡)52排列在其上。菲涅耳透鏡片在棱鏡52的折射面52a折射入射光L1，并在棱鏡52的反射面52b、朝菲涅耳透鏡片的出射面50a側(cè)反射所折射的光，以改變光的傳播方向。從反射面52b反射的光透過平行于出射面50a延伸的棱鏡52的第三面52c，并且從襯底50的出射面50a出射。
順便提及，背投型顯示裝置的圖像質(zhì)量下降的原因之一是菲涅耳透鏡片中出現(xiàn)的雜散光。這是部分圖像光在圖像光原先不應(yīng)該反射的位置被反射、然后分別在菲涅耳透鏡片中或被菲涅耳透鏡片反射或折射的現(xiàn)象。如果雜散光朝觀眾側(cè)出射，那么圖像看起來是雙重或三重。
在相關(guān)技術(shù)中，已經(jīng)提出通過反射型菲涅耳透鏡片抑制雜散光的出現(xiàn)的各種技術(shù)。這種技術(shù)之一例如公開在日本專利公開文件No.2004-212770中(涉及段落0031至0045，附圖1至8)(在下文中稱為專利文獻(xiàn)1)，其中每個(gè)棱鏡的谷底部分形成特征形狀，從而被棱鏡折射面折射的光或被棱鏡反射面反射并到達(dá)谷底部分的光不可能形成雜散光。
順便提及，當(dāng)圖像光進(jìn)入菲涅耳透鏡片或從菲涅耳透鏡片出射時(shí)，部分圖像光被菲涅耳透鏡片反射，并且反射的光也可能形成雜散光。
圖12圖示這樣一種方式，其中當(dāng)圖像光進(jìn)入如圖11所示的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)，產(chǎn)生雜散光。在圖12中，入射到反射型菲涅耳透鏡片的圖像光L1的部分L3被每個(gè)棱鏡52的折射面52a反射。在反射的光L3被棱鏡52的折射面52a反射后，其進(jìn)入相鄰棱鏡52，并繼續(xù)被棱鏡52的反射面52b和折射面52a折射，以形成雜散光。此后，反射的光L3又進(jìn)入相鄰棱鏡52，并且被棱鏡52的折射面52a反射，然后，其從出射面50a出去。
圖13圖示這樣一種方式，當(dāng)圖像光從圖11所示的反射型菲涅耳透鏡片出射時(shí)，產(chǎn)生雜散光。參照圖13，入射到反射型菲涅耳透鏡片的圖像光L1分別被每個(gè)棱鏡52的折射面52a折射和反射面52b反射，并且到達(dá)襯底50的出射面50a。但是，到達(dá)出射面50a的圖像光的部分L4被出射面50a反射，并且返回到原棱鏡52。然后，返回的光L4被原棱鏡52的反射面52b反射，并進(jìn)入相鄰棱鏡52。然后，光L4繼續(xù)被相鄰棱鏡52的反射面52b和折射面52a折射，以形成雜散光。此后，光L4又進(jìn)入相鄰棱鏡52，并且被棱鏡52的折射面52a反射，然后，它從出射面50a出射。
但是，在專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)用于抑制進(jìn)入反射型菲涅耳透鏡片的光(被棱鏡的折射面折射的光)形成雜散光。但是，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)不能抑制進(jìn)入其中被反射的圖像光(被棱鏡的折射面反射的圖像光)形成雜散光，如參照圖12的上文所述。
此外，在專利文獻(xiàn)1中公開的技術(shù)用于抑制到達(dá)棱鏡谷底部分的光形成雜散光。但是，專利文獻(xiàn)1的技術(shù)不能抑制在其從反射型菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的圖像光(返回光)，在除了谷底部分之外的棱鏡部分被反射或折射，以形成雜散光，如參照圖13的上文所述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供這樣一種背投型顯示裝置，其中抑制進(jìn)入在透射型屏幕上設(shè)置的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)反射的圖像光形成雜散光。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供這樣一種背投型顯示裝置，其中抑制從在透射型屏幕設(shè)置上的反射型菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的圖像光形成雜散光。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種菲涅透鏡片，用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光，其包括具有光入射面和光出射面的襯底，和排列在襯底光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)确瓷渌凵涔獾姆瓷涿?、和用于透過從反射面反射的光的第三面，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
菲涅耳透鏡片形成這樣的菲涅耳透鏡片，其中各每個(gè)具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光入射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、和用于透過從反射面反射的光的第三面的棱鏡排列在襯底的光入射面?zhèn)?，即，形成反射型菲涅耳透鏡片。
菲涅耳透鏡片用于將以預(yù)定角度范圍的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光。另外，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線夾角小于在每個(gè)這種棱鏡位置的光的入射角。
在折射面的垂線具有上述夾角的每個(gè)棱鏡中，被折射面反射的光的夾角(即，光與出射面的垂線的夾角)等于或小于入射角。換言之，在折射面反射的光的傳播方向與入射光的方向相同，或者是反射光離開相鄰棱鏡的量大于入射光的量的方向。
因此，當(dāng)在參照圖12的上述反射型菲涅耳透鏡片的情況下，排除反射的光進(jìn)入相鄰棱鏡的這種情形。因此，當(dāng)圖像光進(jìn)入反射型菲涅耳透鏡片時(shí)所反射的圖像光，可以被抑制形成雜散光。
菲涅耳透鏡片的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制進(jìn)入反射型菲涅耳透鏡片時(shí)反射的光形成雜散光。
優(yōu)選地，菲涅耳透鏡片這樣構(gòu)成，例如，每個(gè)棱鏡的反射面與出射面的垂線的夾角小于折射的光與出射面的垂線的夾角的1/2。
在反射面具有上述這種夾角的每個(gè)棱鏡中，被反射面反射并到達(dá)出射面的圖像光被出射面反射并返回到原棱鏡的那部分(返回光)，返回到與反射面原始反射位置相同的位置或返回到從反射面的原始反射位置位移到棱鏡極端的位置。因此，在返回光被折射面折射后，它沿與入射到菲涅耳透鏡片的相同光路傳播，或在離開相鄰棱鏡位置的量大于它進(jìn)入菲涅耳透鏡片量的位置傳播。
因此，當(dāng)在參照圖13的上述反射型菲涅耳透鏡片的情況下，排除返回光進(jìn)入相鄰棱鏡的這種情形。因此，當(dāng)光從菲涅耳透鏡片出射時(shí)所反射的光，被抑制形成雜散光。
菲涅耳透鏡片的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制從反射型菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的光形成雜散光。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種菲涅耳透鏡片，用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光，其包括具有光入射面和光出射面的襯底，和排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)人凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從反射面反射的光的第三面、和位于折射面和第三面之間的第四面，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
在菲涅耳透鏡片中，每個(gè)具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從反射面反射的光的第三面、和位于折射面和第三面之間的第四面的棱鏡排列在襯底的光入射面?zhèn)取Ｒ虼?，菲涅耳透鏡片形成反射型菲涅耳透鏡片。但是，每個(gè)棱鏡不具有三角形的橫截面，而是具有四邊形的橫截面。
菲涅耳透鏡片用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光。另外，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)這種棱鏡位置的光的入射角。
在折射面的垂線具有上述夾角的每個(gè)棱鏡中，被折射面所反射的光的夾角(即，光與出射面垂線的夾角)等于或小于入射角。換言之，在折射面反射的光的傳播方向與入射光的傳播方向相同，或者是反射的光離開相鄰棱鏡的量大于入射光的量的方向。
因此，當(dāng)在參照圖12的上述反射型菲涅耳透鏡片的情況下，排除反射的光進(jìn)入相鄰棱鏡的這種情形。因此，當(dāng)圖像光進(jìn)入菲涅耳透鏡片時(shí)所反射的圖像光，可以被抑制形成雜散光。
另外，在菲涅耳透鏡片中，第四面設(shè)置在每個(gè)棱鏡的折射面和第三面(透射面)之間。可以以下述(1)至(5)的方式利用第四面。
(1)如果改變第四面的長度和/或角度，那么不考慮相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的頂角，可以任意調(diào)整每個(gè)棱鏡的折射面或反射面與出射面的夾角。換言之，利用第四面作為調(diào)整棱鏡形狀的面，折射面或反射面的設(shè)計(jì)自由度得到提高。
因此，在光的入射角很小的情況下，有可能用對應(yīng)關(guān)系設(shè)定將射面的夾角，從而可以抑制在進(jìn)入菲涅耳透鏡片時(shí)反射的光形成雜散光。
另外，不考慮相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的頂角，可以任意調(diào)整反射面的夾角，以任意調(diào)整從菲涅耳透鏡片出射的光的傳播方向。
(2)如果改變第四面的長度和/或角度，那么不改變折射面或反射面的夾角，可以任意設(shè)定相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度。
(3)通常，在反射型菲涅耳透鏡片中，當(dāng)光的入射角很小時(shí)，如果整個(gè)片是在傾斜狀態(tài)或棱鏡的整個(gè)透鏡面是在傾斜狀態(tài)，那么在入射光被棱鏡的折射面折射后，當(dāng)它由于在生產(chǎn)棱鏡時(shí)的尺寸誤差或在襯底上的棱鏡安裝誤差的原因沒有到達(dá)反射面時(shí)，它有時(shí)透過棱鏡。如果通過調(diào)整相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度，使實(shí)際用于反射的反射面的區(qū)域變窄，可以防止光透過棱鏡。但是，當(dāng)棱鏡具有三角形橫截面形狀時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)自由度很低，這種間距或高度的調(diào)整不容易。相反，用目前的菲涅耳透鏡片，因?yàn)榇嬖诘谒拿?，設(shè)計(jì)的自由度得到提高，并且可以設(shè)計(jì)具有更大容限(margin)的菲涅耳透鏡片，因而可以防止上述光的透過。
(4)因?yàn)榭梢栽O(shè)定第四面的夾角，從而棱鏡具有任意的設(shè)計(jì)角，便于形成棱鏡的金屬模的生產(chǎn)，也便于棱鏡從金屬模中脫模。
(5)當(dāng)加工用于模制棱鏡的金屬模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)金屬模的尖端部被弄彎或彎曲的問題。具有利用上述金屬模模制的棱鏡的菲涅耳透鏡片存在這樣的問題，因?yàn)槔忡R的部分反射面的角度偏轉(zhuǎn)，即，因?yàn)橛煞瓷涿婧偷谌嫦薅ǖ捻旤c(diǎn)變形，因而反射光形成雜散光，或光線被弄亂，從而產(chǎn)生在圖像上形成的線，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。如果調(diào)整相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度，以使實(shí)際用于從反射面內(nèi)反射的區(qū)域變窄，從而不用角度偏轉(zhuǎn)的區(qū)域，那么即使在頂點(diǎn)稍微變形的情況下，不會(huì)對反射光有影響。因此，可以防止這種雜散光或上述在圖像上的線的出現(xiàn)。但是，上述這種調(diào)整用具有三角形橫截面的棱鏡不容易，因?yàn)樵O(shè)計(jì)自由度很低。相反，用目前的菲涅耳透鏡片，因?yàn)榈谒拿娴拇嬖谔岣咴O(shè)計(jì)自由度，并且使它有可能設(shè)計(jì)具有更大容限的菲涅耳透鏡片，即使金屬模的表面光潔度不是非常高，它可以容易防止這種雜散光或上述在圖像上的線的出現(xiàn)，從而防止圖像質(zhì)量的下降。
菲涅耳透鏡片的優(yōu)點(diǎn)在于，同樣在圖像光入射到反射型菲涅耳透鏡片的入射角很小的情況下，可以抑制在圖像光進(jìn)入時(shí)所反射的光形成雜散光，并且不考慮相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的頂角，可以任意調(diào)整從菲涅耳透鏡片出射的光的傳播方向。菲涅耳透鏡的優(yōu)點(diǎn)還在于，不改變每個(gè)棱鏡的折射面或反射面的夾角，可以任意設(shè)定相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度，并且當(dāng)整個(gè)片在傾斜狀態(tài)或整個(gè)棱鏡在傾斜狀態(tài)時(shí)，容易防止光透過棱鏡。菲涅耳透鏡片的優(yōu)點(diǎn)還在于，棱鏡可以具有任意設(shè)計(jì)角，即使用于形成棱鏡的金屬模的表面光潔度不是很高，可以易于防止這種雜散光或圖像上的線的出現(xiàn)，從而防止圖像質(zhì)量的下降。
優(yōu)選地，菲涅耳透鏡片這樣構(gòu)成，例如，每個(gè)棱鏡的反射面與出射面的垂線的夾角小于折射的光與出射面的垂線的夾角的1/2。
在反射面具有上述這種夾角的每個(gè)棱鏡中，由反射面反射并到達(dá)出射面的圖像光的被出射面反射并返回到原棱鏡的那部分(返回光)，返回到與反射面原始反射位置相同的位置或返回到從反射面的原始反射位置位移到棱鏡極端的位置。因此，在返回光被折射面折射后，它沿與入射到菲涅耳透鏡片的相同光路傳播，或在離開相鄰棱鏡位置的量大于它進(jìn)入菲涅耳透鏡片量的位置傳播。
因此，當(dāng)在參照圖13的上述范圍內(nèi)的菲涅耳透鏡片的情況下，排除返回光進(jìn)入相鄰棱鏡的這種情形。因此，當(dāng)光從菲涅耳透鏡片出射時(shí)所反射的光被抑制形成雜散光。
菲涅耳透鏡片的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制從反射型菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的光形成雜散光。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種透射型屏幕，其包括用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光的菲涅耳透鏡片，菲涅耳透鏡片包括具有光入射面和光出射面的襯底，和排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)人凵涞墓獾姆瓷涿?、和用于透過從反射面反射的光的第三面，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
透射型屏幕包括上述第一記載的實(shí)施例的菲涅耳透鏡片，其作為反射型菲涅耳透鏡片。因此，用透射型屏幕，當(dāng)光進(jìn)入反射型透鏡片時(shí)所反射的光可以被抑制形成雜散光。
透射型屏幕的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制進(jìn)入在此提供的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)反射的光形成雜散光。
優(yōu)選地，透射型屏幕這樣構(gòu)成，例如，每個(gè)棱鏡的反射面與出射面的垂線的夾角小于折射光與出射面的垂線的夾角的1/2。
透射型屏幕的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制從反射型菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的光形成雜散光。
根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例，提供一種透射型屏幕，包括用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光的菲涅耳透鏡片，菲涅耳透鏡片包括具有光入射面和光出射面的襯底，和排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)人凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從反射面反射的光的第三面、和位于折射面和第三面之間的第四面，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
透射型屏幕包括上述第二記載的實(shí)施例的菲涅耳透鏡片，其作為反射型菲涅耳透鏡片。因此，用透射型屏幕，當(dāng)光進(jìn)入反射型透鏡片時(shí)所反射的光可以被抑制形成雜散光。另外，以上述(1)至(5)的方式，可以利用設(shè)置在菲涅耳透鏡片每個(gè)棱鏡的折射面和襯底的出射面之間的第四面。
透射型屏幕的優(yōu)點(diǎn)在于，同樣在圖像光與其中設(shè)置的反射型菲涅耳透鏡片的入射角很小的情況下，可以抑制在圖像光進(jìn)入菲涅耳透鏡片時(shí)反射的光形成雜散光，并且不考慮菲涅耳透鏡片相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的頂角，可以任意調(diào)整從菲涅耳透鏡片出射的光的傳播方向。透射型屏幕的優(yōu)點(diǎn)還在于，不改變菲涅耳透鏡片每個(gè)棱鏡的折射面或反射面的夾角。不改變折射面或反射面的夾角，可以任意設(shè)定相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度，并且當(dāng)整個(gè)菲涅耳透鏡片在傾斜狀態(tài)或棱鏡的整個(gè)透鏡面在傾斜狀態(tài)時(shí)，容易防止光透過棱鏡。透射型屏幕的優(yōu)點(diǎn)還在于，菲涅耳透鏡片的棱鏡可以具有任意設(shè)計(jì)角，即使用于形成棱鏡的金屬模的表面光潔度不是很高，也可以易于防止這種雜散光或圖像上的線的出現(xiàn)，從而防止圖像質(zhì)量的下降。
優(yōu)選地，透射型屏幕這樣構(gòu)成，例如，每個(gè)棱鏡的反射面與出射面的垂線的夾角小于折射光與出射面的垂線的夾角的1/2。
透射型屏幕的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制從菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的光形成雜散光。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種背投型顯示裝置，其包括用于發(fā)射圖像光的圖像光源，和圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗耐干湫推聊?，透射型屏幕包括用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光的菲涅耳透鏡片，菲涅耳透鏡片包括具有光入射面和光出射面的襯底，和排列在襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、和用于透過從反射面反射的光的第三面，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
背投型顯示裝置包括圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗耐干湫推聊?，并且使用上述第三記載的實(shí)施例的透射型屏幕，作為透射型屏幕。因此，對于背投型顯示裝置，當(dāng)光進(jìn)入在透射型屏幕中設(shè)置的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)所反射的光可以被抑制形成雜散光。
背投型顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制在進(jìn)入背投型顯示裝置的透射型屏幕的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)反射的圖像光形成雜散光，其中圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗酵干湫推聊弧?br> 優(yōu)選地，背投型顯示裝置這樣構(gòu)成，例如，每個(gè)棱鏡的反射面與出射面的垂線的夾角小于折射的光與出射面的垂線的夾角的1/2。
背投型顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制從菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的光形成雜散光。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種背投型顯示裝置，其包括用于發(fā)射圖像光的圖像光源，和圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗耐干湫推聊?，透射型屏幕包括用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光的菲涅耳透鏡片，菲涅耳透鏡片包括具有光入射面和光出射面的襯底，和排列在襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從折射面朝襯底的光出射面?zhèn)人凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從反射面反射的光的第三面、和位于折射面和第三面之間的第四面，至少棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
背投型顯示裝置包括圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗耐干湫推聊唬⑶沂褂蒙鲜龅谌涊d的實(shí)施例的透射型屏幕作為所述透射型屏幕。因此，對于背投型顯示裝置，當(dāng)光進(jìn)入在透射型屏幕中設(shè)置的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)所反射的光可以被抑制形成雜散光。另外，以上述(1)至(5)的方式，可以利用設(shè)置在菲涅耳透鏡片每個(gè)棱鏡的折射面和襯底的出射面之間的第四面。
背投型顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，同樣在光與在背投型顯示裝置中設(shè)置的透射型屏幕的入射角很小的情況下，其中圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗酵干湫推聊?，可以抑制在圖像光進(jìn)入在透射型屏幕中設(shè)置的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)反射的圖像光形成雜散光，并且不考慮菲涅耳透鏡片相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的頂角，可以任意調(diào)整從菲涅耳透鏡片出射的光的傳播方向。背投型顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于，不改變菲涅耳透鏡片每個(gè)棱鏡的折射面或反射面的夾角，可以任意設(shè)定相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度，并且當(dāng)整個(gè)菲涅耳透鏡片在傾斜狀態(tài)或棱鏡的整個(gè)透鏡面在傾斜狀態(tài)時(shí)，容易防止光透過棱鏡。背投型顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于，菲涅耳透鏡片的棱鏡可以具有任意設(shè)計(jì)角，即使用于形成棱鏡的金屬模的表面光潔度不是很高，可以易于防止這種雜散光或圖像上的線的出現(xiàn)，從而防止圖像質(zhì)量的下降。
優(yōu)選地，背投型顯示裝置這樣構(gòu)成，例如，每個(gè)棱鏡的反射面與出射面的垂線的夾角小于折射光與出射面的垂線的夾角的1/2。
背投型顯示裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制從菲涅耳透鏡片出射時(shí)反射的光形成雜散光。
結(jié)合附圖，根據(jù)下列描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，圖中相同部件和元件用相同的附圖標(biāo)記表示。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明的背投型顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)普通結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是表示圖1所示菲涅耳透鏡片工作示例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖示這樣一種方式的示意圖，其中當(dāng)光進(jìn)入圖2的菲涅耳透鏡片時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)；圖4是圖示這樣一種方式的示意圖，其中當(dāng)光從圖2的菲涅耳透鏡片出射時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)；圖5是表示圖1所示菲涅耳透鏡片的另一工作示例的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖示這樣一種方式的示意圖，其中當(dāng)光進(jìn)入圖5的菲涅耳透鏡片時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)；圖7是圖示這樣一種方式的示意圖，其中當(dāng)光從圖5的菲涅耳透鏡片出射時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)；圖8是圖示這樣一種方式的示意圖，其中利用圖5的菲涅耳透鏡的棱鏡的第四面，設(shè)定折射面的角度；圖9是表示圖5的菲涅耳透鏡片的改型形式的示意圖，其中另外設(shè)置漫射層；圖10是表示折射型通用菲涅耳透鏡片的普通結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是表示反射型通用菲涅耳透鏡片的普通結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖示這樣一種方式的示意圖，其中當(dāng)光進(jìn)入圖11的菲涅耳透鏡片時(shí)，出現(xiàn)雜散光；圖13是圖示這樣一種方式的示意圖，其中當(dāng)光從圖11的菲涅耳透鏡片出射時(shí)，出現(xiàn)雜散光；圖14是圖示由于金屬模端部彎曲造成的棱鏡反射面的角度偏離的示意圖；圖15是圖示反射面的利用區(qū)變窄狀態(tài)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，示出應(yīng)用本發(fā)明的背投型顯示裝置光學(xué)系統(tǒng)的普通結(jié)構(gòu)。圖像光源1例如由CRT(陰極射線管)、LCD(液晶顯示)元件或DLP(數(shù)字光處理)元件形成，并且用來自圖像信號處理系統(tǒng)(未示出)的圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，以發(fā)射圖像光。
從圖像光源1發(fā)射的圖像光被由多個(gè)透鏡組合形成的投影透鏡2擴(kuò)張，并進(jìn)入投影反射鏡3。然后，圖像光被投影反射鏡3反射和擴(kuò)張，并從后側(cè)投影到透射型屏幕4上。然后，圖像光從透射型屏幕4朝觀眾出射。
從投影反射鏡3到透射型屏幕4的圖像光的入射角在透射型屏幕4下端部顯示其最小值θ3，并且具有朝透射型屏幕4的上端部側(cè)增加的角度。然后，入射角在透射型屏幕4的上端部顯示最大值θ3′。
這里，作為示例，假定入射角的最小值θ3和最大值θ3′分別61°和70°。換言之，圖像光在61°至70°的角度范圍內(nèi)投影到透射型屏幕4上。應(yīng)該指出，圖1沒有準(zhǔn)確表示61°至70°的角度范圍。
透射型屏幕4包括按從光入射面?zhèn)瓤磿r(shí)(即，從投影反射鏡3這側(cè)看時(shí))的順序設(shè)置的菲涅耳透鏡片5和雙凸透鏡片6。菲涅耳透鏡片5將來自投影反射鏡3的圖像光轉(zhuǎn)換成平行光，即，轉(zhuǎn)換成垂直于透射型屏幕4的平面的光。
雙凸透鏡片6通過在其上的透鏡的折射作用，將被菲涅耳透鏡片5轉(zhuǎn)換成平行光的圖像光偏轉(zhuǎn)到水平方向或垂直方向，以便擴(kuò)張角度視場。雙凸透鏡片6可以具有與現(xiàn)有普通的雙凸透鏡片相同的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在，描述圖1所示的菲涅耳透鏡片5的工作示例。圖2示出根據(jù)該工作示例的菲涅耳透鏡片5的橫截面結(jié)構(gòu)。菲涅耳透鏡片5包括排列在可以由樹脂材料或玻璃材料制成的襯底10的光入射面?zhèn)?圖2中的左側(cè))的多個(gè)棱鏡(微棱鏡)11，從而形成反射型菲涅耳透鏡片。每個(gè)棱鏡11具有用于折射入射光的折射面11a，用于反射從折射面11a朝襯底10的出射面10a這側(cè)折射的光的反射面11b，和用于透過從反射面11b反射的光、平行于出射面10a延伸的第三面11c。
每個(gè)棱鏡11的折射面11a的垂線s2與襯底10的出射面10a的垂線s1的夾角θ1是60.5°。夾角θ1等于棱鏡11的折射面11a與襯底10的出射面10a的夾角。因此，夾角θ1小于圖1的透射型屏幕4的入射角范圍θ3至θ3′(61°至70°)內(nèi)的任何角度。應(yīng)該指出，在圖2中，為了便于圖示，所示夾角θ1稍微小于60.5°。
每個(gè)棱鏡的反射面11b關(guān)于出射面10a的夾角θ4是29°。另一方面，在圖像光以最小入射角θ3＝61°進(jìn)入的菲涅耳透鏡片5部分，從折射面11a折射的光與出射面10a的垂線s1的夾角是60.8°。另外，在菲涅耳透鏡片5的其它部分，折射的光的夾角θ5大于60.8°。因此，在菲涅耳透鏡片5的所有位置，夾角θ4小于從折射面11a折射的光的夾角θ5的1/2。
圖3圖示這樣一種方式，其中當(dāng)圖像光進(jìn)入菲涅耳透鏡片5時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)。參照圖3，圖像光L1入射到菲涅耳透鏡片5的部分L2被棱鏡11的折射面11a反射。
但是，從折射面11a的夾角θ1和入射角度范圍θ3至θ3′之間的關(guān)系，在折射面11a上所反射的光L2的夾角(即，與出射面10a的垂線s1的夾角)小于在菲涅耳透鏡片5所有位置的圖像光的入射角。換言之，與入射光L1相比，在折射面11a上的反射光L2的傳播方向是反射光L2離開棱鏡11更大量的方向。
因此，當(dāng)在參照圖12的上述反射型菲涅耳透鏡片情況下，排除反射的光L2進(jìn)入相鄰棱鏡11的這種情形。因此，當(dāng)反射的圖像光菲涅耳透鏡片5時(shí)，它能被抑制形成雜散光。
圖4圖示這樣一種方式，其中當(dāng)圖像光從菲涅耳透鏡片5出射時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)。對于菲涅耳透鏡片5的圖像光L1，分別被棱鏡11的折射面11a和反射面11b折射和反射的圖像光到達(dá)襯底10的出射面10a。但是，到達(dá)出射面10a的圖像光部分L4被出射面10a反射，并返回到原棱鏡11。
但是，從上述反射面11b的夾角θ4和折射光的夾角θ5之間的關(guān)系，在菲涅耳透鏡片5的所有位置，返回原棱鏡11的光L4返回到從反射面11b的原反射位置位移到棱鏡11極端的位置。因此，在返回光線L4被折射面11a折射后，它在離開相鄰棱鏡11一定量的位置傳播，該量比它進(jìn)入菲涅耳透鏡片5位置的間隔量更大。
因此，當(dāng)在參照圖13的上述范圍內(nèi)的菲涅耳透鏡片的情況下，排除返回光線L4進(jìn)入相鄰棱鏡11的這種情形。因此，當(dāng)反射的光從菲涅耳透鏡片5出射時(shí)，它被抑制形成雜散光。
現(xiàn)在，描述圖1的菲涅耳透鏡片5的另一工作示例。圖5表示根據(jù)工作示例2的菲涅耳透鏡片5的橫截面結(jié)構(gòu)。參照圖5，菲涅耳透鏡片5包括在襯底10的光入射面?zhèn)?圖5的左側(cè))的多個(gè)棱鏡(微棱鏡)20，從而形成反射型菲涅耳透鏡。
每個(gè)棱鏡20具有用于折射入射光的折射面20a；用于反射從折射面20a朝襯底10的出射面10a這側(cè)折射的光的反射面20b；用于透過從反射面11b反射的光、平行于出射面10a延伸的第三面20c；和位于折射面20a和第三面20c之間的第四面20d。換言之，每個(gè)棱鏡20不具有三角形的橫截面，而是四邊形的橫截面。
每個(gè)棱鏡20的折射面20a的垂線s2與襯底10的出射面10a的垂線s1的夾角θ1等于折射面20a與出射面10a的夾角，等于60.5°。因此，夾角θ1小于圖1的透射型屏幕4的入射角范圍θ3至θ3′(61°至70°)內(nèi)的任何角度。而且，在圖5中，為了便于圖示，所示夾角θ1稍微小于60.5°。
棱鏡20的反射面20b關(guān)于出射面10a的夾角θ4是29°。另一方面，在圖像光以最小入射角θ3＝61°進(jìn)入的部分菲涅耳透鏡片5處，從折射面20a所射的光與出射面10a的垂線s1的夾角是60.8°。另外，在菲涅耳透鏡片5的任何其它位置，折射光的夾角θ5大于60.8°。因此，在菲涅耳透鏡片5的所有位置，夾角θ4小于從折射面20a折射的光的夾角θ5的1/2。
圖6圖示這樣一種方式，當(dāng)圖像光進(jìn)入菲涅耳透鏡片5時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)。參照圖6，入射到菲涅耳透鏡片5的圖像光L1部分L2被棱鏡20的折射面20a反射。
但是，從折射面20a的夾角θ1和θ3至θ3′的入射角范圍之間的關(guān)系，在折射面20a的反射光L2的夾角(即，出射面10a與垂線s1的夾角)小于圖像光L1在菲涅耳透鏡片5的所有位置的入射角。換言之，與入射光L1相比，在折射面20a的反射光L2的傳播方向是反射光L2離開棱鏡20更大量的方向。
因此，當(dāng)在參照圖12的上述菲涅耳透鏡片的情況下，排除反射的光L2進(jìn)入相鄰棱鏡20的這種情形。因此，當(dāng)所反射的光進(jìn)入菲涅耳透鏡片5時(shí)，它能被抑制形成雜散光。
圖7圖示這樣一種方式，其中當(dāng)圖像光從菲涅耳透鏡片5出射時(shí)，抑制雜散光的出現(xiàn)。對于菲涅耳透鏡片5的圖像光L1，分別被棱鏡20的折射面20a和反射面20b折射和反射的圖像光到達(dá)襯底10的出射面10a。但是，到達(dá)出射面10a的圖像光部分L4被出射面10a反射，并返回到原棱鏡20。
但是，從上述反射面20b的夾角θ4和折射光的夾角θ5之間的關(guān)系，在菲涅耳透鏡片5的所有位置，返回原棱鏡20的光L4返回到從反射面20b的原反射位置朝棱鏡20極端位移的位置。因此，在返回光L4被折射面20a折射后，它在離開相鄰棱鏡20一定量的位置傳播，該量比它進(jìn)入菲涅耳透鏡片5位置的間隔量更大。
因此，當(dāng)在參照圖13的上述范圍內(nèi)的菲涅耳透鏡片的情況下，排除返回光L4進(jìn)入相鄰棱鏡20的這種情形。因此，當(dāng)所反射的光從菲涅耳透鏡片5出射時(shí)，它被抑制形成雜散光。
另外，在本發(fā)明的菲涅耳透鏡片5中，第四面20d設(shè)置在每個(gè)棱鏡的折射面20a和第三面20c之間。于是，在下述(1)至(5)中可以這樣利用第四面20d。
(1)如果改變第四面20d的長度和/或角度，那么不考慮相鄰棱鏡20之間的間距或棱鏡20的頂角，可以任意調(diào)整棱鏡20的折射面20a或反射面20b與出射面10a的夾角。換言之，利用第四面20d作為調(diào)整棱鏡20形狀的面，折射面20a或反射面20b的設(shè)計(jì)自由度得到提高。
因此，在這種情況下，圖像光與圖1的透射型屏幕4的入射角很小，例如，在最小入射角θ3小于60°的情況下，可以將圖5所示的折射面20a的夾角θ1設(shè)定為小于對應(yīng)關(guān)系的最小角度θ3，從而抑制在進(jìn)入菲涅耳透鏡片5時(shí)反射的光形成雜散光。
圖8圖示這樣一個(gè)示例，其中改變第四面20d的長度和/或角度，同時(shí)保持圖5所示的相鄰棱鏡20之間的間距，以使折射面20a的夾角θ1小于45°的。在所示的示例中，即使圖1所示的圖像光與透射型屏幕4的最小入射角θ3大約為45°，在它進(jìn)入菲涅耳透鏡片5時(shí)，以與圖6的示例十分相似的方式，反射的光被抑制形成雜散光。
另外，不考慮相鄰棱鏡20之間的間距或棱鏡20的頂角，可以任意調(diào)整反射面20b的夾角，以任意調(diào)整從菲涅耳透鏡片5出射的光的傳播方向。
(2)如果改變第四面20d的長度和/或角度，那么不改變折射面20a或反射面20b的夾角，可以任意設(shè)定相鄰棱鏡20之間的間距或棱鏡20的高度。
(3)通常，在反射型菲涅耳透鏡片中，當(dāng)光的入射角很小時(shí)，如果整個(gè)片是在傾斜狀態(tài)或棱鏡的整個(gè)透鏡面是在傾斜狀態(tài)，那么在入射光被棱鏡的折射面折射后，當(dāng)它由于在生產(chǎn)棱鏡時(shí)的尺寸誤差或在襯底上的棱鏡安裝誤差的原因沒有到達(dá)反射面時(shí)，它有時(shí)透過棱鏡。如果通過調(diào)整相鄰棱鏡之間的間距或棱鏡的高度，使實(shí)際用于反射的反射面區(qū)域變窄，可以防止光透過棱鏡。但是，當(dāng)棱鏡具有三角形橫截面形狀時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)自由度很低，這種間距或高度的調(diào)整不容易。相反，用上述的菲涅耳透鏡片5，因?yàn)榇嬖诘谒拿?0d，設(shè)計(jì)的自由度得到提高，并且可以設(shè)計(jì)具有更大容限的菲涅耳透鏡片，因而可以防止上述光的透過。
(4)因?yàn)榭梢栽O(shè)定第四面20d的夾角，從而棱鏡20具有任意的設(shè)計(jì)角，便于形成棱鏡20的金屬模的生產(chǎn)，也便于棱鏡20從金屬模中脫模。
(5)如圖14所示，當(dāng)加工用于模制棱鏡的金屬模60時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)金屬模60的尖端部60a被弄彎或彎曲的問題。具有利用上述金屬模60模制的棱鏡70的菲涅耳透鏡片存在的問題在于，因?yàn)槔忡R70的部分反射面70b的角度偏轉(zhuǎn)，即，因?yàn)橛煞瓷涿?0b和第三面70c限定的頂點(diǎn)70d變形，反射光L2形成雜散光，或光線被弄亂，以產(chǎn)生在圖像上形成的線，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降。如圖15所示，如果調(diào)整相鄰棱鏡70之間的間距P或棱鏡70的高度H，以使實(shí)際用于從反射面70b內(nèi)反射的區(qū)域70b1變窄，從而不用角度偏轉(zhuǎn)的區(qū)域，那么即使在頂點(diǎn)稍微變形的情況下，不會(huì)對反射光L2有影響。因此，可以防止這種雜散光或上述在圖像上的線的出現(xiàn)。但是，上述這種調(diào)整用具有三角形橫截面的棱鏡70不容易，因?yàn)樵O(shè)計(jì)自由度很低。相反，用菲涅耳透鏡片5，因?yàn)榈谒拿?0d的存在提高設(shè)計(jì)自由度，并且使它有可能設(shè)計(jì)具有更大容限的菲涅耳透鏡片，即使金屬模的表面光潔度不是非常高，它可以容易防止這種雜散光或上述在圖像上的線的出現(xiàn)，從而防止圖像質(zhì)量的下降。
應(yīng)該指出，當(dāng)在上述工作示例中時(shí)，從棱鏡的反射面反射的光透過棱鏡的第三面(透射面)，并且從菲涅耳透鏡片5出射。但是，用于漫射透過棱鏡第三面的圖像光的漫射層可以設(shè)置在從菲涅耳透鏡片5的棱鏡朝出射面10a位移的位置。
圖9示出這樣一個(gè)示例，其中剛剛描述的這種漫射層21設(shè)置在根據(jù)圖5所示工作示例的菲涅耳透鏡片5的棱鏡20和襯底10之間。通過在粘合劑的里面摻入折射率不同于粘合劑折射率的顆粒形成漫射層21。在設(shè)置漫射層21的位置，透過棱鏡20第三面20c的圖像光被漫射層21漫射，并且從菲涅耳透鏡片5出射。因此，可以擴(kuò)張圖1的透射型屏幕4的角度視場。
另外，還因?yàn)楫?dāng)被襯底10出射面10a反射的光從襯底10出射時(shí)，它被漫射層21漫射，從反射的光中返回到棱鏡的光量(返回光)減少。因此，當(dāng)光從菲涅耳透鏡片5出射時(shí)，還可以抑制部分反射的光形成雜散光。
另外，在圖5所示的菲涅耳透鏡片5的棱鏡20的第四面20d上，通過在粘合劑的表面設(shè)置折射率等于粘合劑的折射率的顆粒，從而提供粘合劑表面的合適粗糙度，可以形成用于漫射入射光的抗眩光層，或者第四面20d本身的表面變粗糙可以起作用。因?yàn)槿肷涞降谒拿?0d的光被第四面20d漫射和反射，可以進(jìn)一步抑制雜散光的出現(xiàn)。
另外，在上述工作示例中，設(shè)定每個(gè)棱鏡的折射面與襯底10的出射面10a的夾角θ1小于圖1的透射型屏幕4的入射角范圍θ3至θ3′(61°至71°)內(nèi)的任何角度。但是，每個(gè)棱鏡的角度θ1可以另外設(shè)定為等于或大于最小入射角θ3、但等于或小于最大入射角θ3′的角度，例如，設(shè)定為65°或最大入射角θ3′。而且，在這種情況下，在圖像光的入射角大于這個(gè)固定角度的菲涅耳透鏡片5的位置，在圖像光進(jìn)入或出射時(shí)，雜散光的出現(xiàn)可以得到抑制，與上述參照圖3和4或6和7的相似。
或者，每個(gè)棱鏡的折射面的夾角θ1可以等于在入射角范圍θ3至θ3′內(nèi)的某一固定角度，例如，61°。而且，在折射面的夾角θ1等于光的入射角的位置，在折射面反射的光的傳播方向與入射光的方向相同，從而反射的光不進(jìn)入相鄰棱鏡。因此，同樣在這種情況下，當(dāng)圖像光進(jìn)入菲涅耳透鏡片5時(shí)，雜散光的出現(xiàn)可以得到抑制。
另外，當(dāng)在上述工作示例中時(shí)，設(shè)定菲涅耳透鏡片5的每個(gè)棱鏡的折射面的夾角θ1小于透射型屏幕4的入射角范圍，折射面的夾角可以另外設(shè)定為小于或等于僅在某些棱鏡的位置的光入射角。
另外，當(dāng)在上述工作示例中時(shí)，設(shè)定每個(gè)棱鏡的反射面的夾角θ4小于從棱鏡折射面折射的光的夾角θ5的1/2。但是，反射面的夾角θ4可以另外設(shè)定為等于折射的光的夾角θ5的1/2。同樣在這種情況下，從菲涅耳透鏡片的出射面返回的光返回到與反射面的原反射位置相同的位置，并且在返回光被反射面折射后，它沿光進(jìn)入菲涅耳透鏡片時(shí)相同的光路傳播。從而返回光不進(jìn)入相鄰棱鏡。因此，當(dāng)光從菲涅耳透鏡片5出射時(shí)，雜散光的出現(xiàn)依然得到抑制。
另外，在上述工作示例中，設(shè)定反射面的夾角θ4小于在菲涅耳透鏡片的每個(gè)棱鏡折射的光的夾角θ5的1/2。但是，反射面的夾角θ4可以另外設(shè)定為小于或等于僅在某些棱鏡反射的光的夾角θ5的1/2。
另外，在上述工作示例中，可以在襯底10的出射面10a上設(shè)置抗眩光層或AR層(抗反射涂層)?？寡９鈱踊駻R層可以抑制在出射面10a側(cè)的光的反射，雜散光可以得到抑制。
而且，在上述示例中，本發(fā)明應(yīng)用于背投型顯示裝置。但是，根據(jù)本發(fā)明的菲涅耳透鏡片或透射型屏幕也可以在除了背投型顯示裝置之外的設(shè)備中應(yīng)用。
盡管利用特定術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這種描述僅僅是為了解釋，應(yīng)該理解，不脫離下列權(quán)利要求的精神和范圍，可以做出變化和變型。
本發(fā)明包括2004年11月5日在日本專利局提交的日本專利申請JP2004-322762涉及的主題，其整個(gè)內(nèi)容在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種菲涅耳透鏡片，用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光，其包括一襯底，其具有一光入射面和一光出射面；和多個(gè)棱鏡，其排列在所述襯底的光入射面?zhèn)?，每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從所述折射面朝所述襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、和用于透過從所述反射面反射的光的第三面；至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即所述折射面的垂線與所述出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
2.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡片，其中每個(gè)棱鏡的所述反射面與所述出射面的垂線的夾角小于折射光與所述出射面的垂線的夾角的1/2。
3.一種菲涅耳透鏡片，用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光，其包括一襯底，其具有一光入射面和一光出射面；和多個(gè)棱鏡，其排列在所述襯底的光入射面?zhèn)?，每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從所述折射面朝所述襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從所述反射面反射的光的第三面、和位于所述折射面和所述第三面之間的第四面；至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即所述折射面的垂線與所述出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
4.如權(quán)利要求3所述的菲涅耳透鏡片，其中每個(gè)棱鏡的所述反射面與所述出射面的垂線的夾角小于折射光與所述出射面的垂線的夾角的1/2。
5.一種透射型屏幕，其包括一菲涅耳透鏡片，其用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光；所述菲涅耳透鏡片包括具有一光入射面和一光出射面的一襯底，以及排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從所述折射面朝所述襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿妗⒑陀糜谕高^從所述反射面反射的光的第三面；至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即所述折射面的垂線與所述出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
6.如權(quán)利要求5所述的透射型屏幕，其中每個(gè)棱鏡的所述反射面與所述出射面的垂線的夾角小于折射光與所述出射面的垂線的夾角的1/2。
7.一種透射型屏幕，包括一菲涅耳透鏡片，其用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光；所述菲涅耳透鏡片包括具有一光入射面和一光出射面的一襯底，以及排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從所述折射面朝所述襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從所述反射面反射的光的第三面、和位于所述折射面和所述第三面之間的第四面；至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即所述折射面的垂線與所述出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
8.如權(quán)利要求7所述的透射型屏幕，其中每個(gè)棱鏡的所述反射面與所述出射面的垂線的夾角小于折射光與所述出射面的垂線的夾角的1/2。
9.一種背投型顯示裝置，包括一圖像光源，其用于發(fā)射圖像光；和一透射型屏幕，圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗狡渖?；所述透射型屏幕包括用于將入射光轉(zhuǎn)換成平行光的菲涅耳透鏡片；所述菲涅耳透鏡片包括具有一光入射面和一光出射面的一襯底，以及排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從所述折射面朝所述襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿妗⒂糜谕高^從所述反射面反射的光的第三面；至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即所述折射面的垂線與所述出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
10.如權(quán)利要求9所述的背投型顯示裝置，其中每個(gè)棱鏡的所述反射面與所述出射面的垂線的夾角小于折射光與所述出射面的垂線的夾角的1/2。
11.一種背投型顯示裝置，包括一圖像光源，其用于發(fā)射圖像光；和一透射型屏幕，圖像光以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角從背面?zhèn)韧队暗狡渖希凰鐾干湫推聊话ㄓ糜趯⑷肷涔廪D(zhuǎn)換成平行光的菲涅耳透鏡片；所述菲涅耳透鏡片包括具有一光入射面和一光出射面的一襯底，以及排列在所述襯底的光入射面?zhèn)鹊亩鄠€(gè)棱鏡，每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面、用于反射從所述折射面朝所述襯底的光出射面?zhèn)日凵涞墓獾姆瓷涿?、用于透過從所述反射面反射的光的第三面、和位于所述折射面和所述第三面之間的第四面；至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即所述折射面的垂線與所述出射面的垂線的夾角小于在每個(gè)棱鏡位置的光的入射角。
12.如權(quán)利要求11所述的背投型顯示裝置，其中每個(gè)棱鏡的所述反射面與所述出射面的垂線的夾角小于折射光與所述出射面的垂線的夾角的1/2。
全文摘要
公開一種背投型顯示裝置，其中抑制在入射到設(shè)置在透射型屏幕上的反射型菲涅耳透鏡片時(shí)反射的圖像光形成雜散光。菲涅耳透鏡片用于將以預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射角進(jìn)入的入射光轉(zhuǎn)換成平行光，其包括排列在襯底的光入射面的多個(gè)棱鏡。每個(gè)所述棱鏡具有用于折射入射光的折射面，和用于反射從折射面朝襯底的出射面折射的光的反射面。至少所述棱鏡中的一些這樣構(gòu)成，即折射面的垂線與出射面的垂線的夾角小于在棱鏡位置的入射角。
文檔編號H04N5/74GK1769930SQ20051012024
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者小川康文, 巖城孝明, 內(nèi)野裕章 申請人:索尼株式會(huì)社