專利名稱：菲涅耳透鏡、屏幕、圖像顯示裝置、透鏡成形模和透鏡制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及幾乎不需要光的入射點與出射點之間的距離的、起到與凸透鏡同等的作用的菲涅耳透鏡。此外，本發(fā)明涉及應(yīng)用了菲涅耳透鏡的背面投影型的屏幕和應(yīng)用了該屏幕的圖像顯示裝置，還涉及透鏡成形模制造方法和透鏡制造方法。
背景技術(shù)：
在以背面投影型的投影電視為代表的圖像顯示裝置中，設(shè)置對從圖像光源發(fā)出的圖像光進(jìn)行投影的屏幕。一般來說，該圖像顯示裝置的屏幕組合了作為使圖像光散射以形成圖像的光漫射片的雙凸透鏡(lenticular)和使來自圖像光源的圖像光折射以便大致平行地朝向雙凸透鏡出射的菲涅耳透鏡而被構(gòu)成。
圖1是示出現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的概觀的圖。
在圖1中，101是從傾斜方向看的菲涅耳透鏡，102是菲涅耳透鏡101的剖面形狀，103是菲涅耳透鏡101的光軸，104是在菲涅耳透鏡101的每個間距區(qū)中被成形的棱鏡部。
菲涅耳透鏡101是這樣完成的在以光軸103為中心進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)成形的金屬模(透鏡成形模)中流入合成樹脂，合成樹脂在固化后，脫離金屬模(透鏡成形模)。在已完成的菲涅耳透鏡101的一個面上，以光軸103為中心，使多個同心圓狀的環(huán)帶(ring band)成形。如見到剖面形狀102時可了解的那樣，該同心圓狀的環(huán)帶是多個棱鏡部104。
即，在菲涅耳透鏡101中，以間距區(qū)周期分別對剖面形狀102的鋸齒狀的棱鏡部104成形。實際的菲涅耳透鏡101的1個間距區(qū)寬度約為0.1mm，該寬度即使與經(jīng)菲涅耳透鏡101投影的圖像的最小像素相比，也是很微小的。
由于菲涅耳透鏡101在整體上作為1個凸透鏡而起作用，可減薄棱鏡部104而構(gòu)成，故幾乎不需要菲涅耳透鏡101的入射光、出射光的入射點與出射點之間的距離，可使光線的方向發(fā)生變化。
但是，在圖像顯示裝置中，常常從盡可能傾斜的方向上使圖像光投影到屏幕的菲涅耳透鏡101上。這是為了縮短圖像顯示裝置的深度，通過這樣做，可實現(xiàn)圖像顯示裝置的薄型化。
圖2是表示將現(xiàn)有的菲涅耳透鏡應(yīng)用于屏幕的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。箭頭表示光線。
在圖2中，111是發(fā)出光的發(fā)光體(照明光源裝置)，112是在焦點上具備發(fā)光體111的拋物面鏡(照明光源裝置)，113是對拋物面鏡112已反射的光進(jìn)行聚光的聚光透鏡(聚光光學(xué)裝置)，114是液晶等的光閥(光調(diào)制裝置)。光閥114按照顯示內(nèi)容對聚光透鏡113已聚集的光在空間上進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。
115是使光閥114進(jìn)行了強(qiáng)度調(diào)制的光成像的投影光學(xué)透鏡(投影光學(xué)裝置)，116是從背面接收投影光學(xué)透鏡115已成像的光以顯示圖像的背面投影型的屏幕。屏幕116起到在使已擴(kuò)展的光線大體成為平行光的基礎(chǔ)上使之成像來顯示圖像、在寬的范圍內(nèi)使光漫射以擴(kuò)展視野范圍的作用。
在屏幕116上，117是上述的菲涅耳透鏡，118是雙凸透鏡。
菲涅耳透鏡117在入射面117A上接收來自投影光學(xué)透鏡115的光，經(jīng)每個間距區(qū)的棱鏡部117B以規(guī)定的出射角出射光線。即，菲涅耳透鏡117用于使由投影光學(xué)透鏡115已擴(kuò)展了的光大體實現(xiàn)平行化。雙凸透鏡118在使來自菲涅耳透鏡117的出射光成像的基礎(chǔ)上使之漫射。
119是光軸。光軸119被拋物面鏡112、聚光透鏡113、光閥114、投影光學(xué)透鏡115、菲涅耳透鏡117和雙凸透鏡118所共有，與菲涅耳透鏡117的入射面117A正交。
其次，說明其工作。
由于在拋物面鏡112的焦點上設(shè)置的發(fā)光體111幾乎可認(rèn)為是點光源，故發(fā)光體111發(fā)出的光被拋物面鏡112反射后大體作為平行光射向聚光透鏡113。如果聚光透鏡113對朝向光閥114的平行光進(jìn)行聚光，則光閥114根據(jù)顯示內(nèi)容在空間上對光進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。
利用投影光學(xué)透鏡115使進(jìn)行了強(qiáng)度調(diào)制的光朝向屏幕116以廣角進(jìn)行背面投影并使之成像。投影光中包含的各光線與光軸119構(gòu)成的角是投影角。如圖2中所示，對于菲涅耳透鏡117的各間距區(qū)的投影角各不相同，但由于如果從投影光學(xué)透鏡115或屏幕116的大小來看則間距區(qū)長度是微小的長度，故朝向同一間距區(qū)入射的多條光線大體上可認(rèn)為是平行光。
入射面117A的法線m11與各入射光線構(gòu)成的角是入射角。由于與2條平行線(光軸119、法線m11)相交的直線(各光線)形成的交錯角的關(guān)系的緣故，入射角與投影角相等，故越接近于光軸119的光線，入射角越小，越離開光軸119的光線，入射角越大。特別是，朝向屏幕116的最端部的間距區(qū)的光線以最大入射角入射。
根據(jù)該最大入射角、即投影光學(xué)透鏡115的最大投影角和從投影光學(xué)透鏡115到屏幕116為止的投影距離來決定屏幕116的大小。相反，在規(guī)定了屏幕116的大小的情況下，越增加最大投影角，可越縮短投影距離。因而，可構(gòu)成縮短了光軸119方向的距離的光學(xué)系統(tǒng)，可實現(xiàn)圖像顯示裝置的薄型化。
菲涅耳透鏡117以規(guī)定的出射角朝向雙凸透鏡118經(jīng)各間距區(qū)的棱鏡部117B出射由入射面117A以各自的入射角接收的光線。該出射角是與菲涅耳透鏡117的光軸119平行的直線與出射光線構(gòu)成的角，通常是從0°至幾度的微小角度。即，菲涅耳透鏡117的出射光線與光軸119的關(guān)系大體為平行(在圖2中，出射角為0°)。當(dāng)然，菲涅耳透鏡117的光的透射率(出射光功率與入射光功率之比)越高越好，透射率越高，就越能顯示明亮的圖像。
雙凸透鏡118從菲涅耳透鏡117的各棱鏡部117B接收光，在利用投影光學(xué)透鏡115使光閥114上的顯示內(nèi)容成像的基礎(chǔ)上，使光朝向使用者的方向(圖2的屏幕116的右方)漫射。圖像顯示裝置的使用者將來自成像點的漫射光作為圖像來觀察。由于利用雙凸透鏡118使光漫射，故使用者可看到在某種程度的視野范圍內(nèi)具有必要的明亮度的圖像。
如上所述，投影光學(xué)透鏡115的最大投影角越大，換言之，朝向菲涅耳透鏡117的最大入射角越大，就越能對使用者提供縮短了投影距離的薄型的圖像顯示裝置。
在根據(jù)規(guī)格等決定了屏幕116的大小的情況下，即使利用投影光學(xué)透鏡115或其它的光學(xué)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了大的最大投影角，如果菲涅耳透鏡117不能接收最大投影角的光線，則也不能縮短投影距離。作為結(jié)論，在菲涅耳透鏡117的設(shè)計中，要點之一是能以高透射率出射盡可能大的入射角的入射光。
其次，敘述現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的各種原理。
圖3A、圖3B是放大了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖，圖3A表示入射角小的情況，圖3B表示入射角大的情況。箭頭表示光線。
在圖3A、圖3B中，121是菲涅耳透鏡，121A是在菲涅耳透鏡121的每個間距區(qū)中被成形的折射型棱鏡部。
121B是折射型棱鏡部121A的入射面，被成形為平面形狀，與菲涅耳透鏡121的未圖示的光軸正交。121C是折射型棱鏡部121A的出射面，121Z是與入射面121B和出射面121C一起使折射型棱鏡部121A成形的無效面。在此，無效面121Z與光的入射和出射無關(guān)。
此外，li是朝向入射面121B的入射光線，lr是在入射面121B處的反射光線，lt是在入射面121B處折射并透過折射型棱鏡部121A內(nèi)部的透射光線，lo是在出射面121C處折射并朝向空氣中出射的出射光線。m12、m13分別是入射面121B、出射面121C的法線。
其次，說明其工作。
在圖3A中，如果入射光線li從折射率1的空氣中以與法線m12構(gòu)成的實際入射角a到達(dá)折射率n(n＞1)的菲涅耳透鏡121，則入射光線li在入射面121B處分離成折射角χ的透射光線lt和反射角a的反射光線lr。反射光線lr成為菲涅耳透鏡121的損耗。
在入射面121B處折射并透過折射型棱鏡部121A的透射光線lt與法線m13構(gòu)成角度ψ，到達(dá)出射面121C。透射光線lt的一部分成為反射光線(未圖示)，剩下的透射光線lt從出射面121C作為出射角f的出射光線lo而出射。
如上所述，菲涅耳透鏡121使入射角a的入射光線li在出射角f的方向上折彎。由于利用平面形狀的入射面121B來接收光，故菲涅耳透鏡121的特長在于能實現(xiàn)高的光接收效率。
如果入射角變小，則入射面的透射率增加，反射率減少，相反，如果入射角變大，則入射面的透射率減少，反射率增加，這一點從光學(xué)理論來說，是眾所周知的。因而，如圖3B中所示，如果入射角a變大，則透射光線lt的比例減少，同時反射光線lr的比例增加，菲涅耳透鏡121的透射率減少了。
即，在菲涅耳透鏡121的透射率中存在入射角依存性，入射角a越大，透射率越減少。此外，在應(yīng)用于被規(guī)定了大小的屏幕的情況下，來自最大入射角的極限制約了圖像顯示裝置的薄型化。
在具備折射型棱鏡部的菲涅耳透鏡中，如下所示，也有調(diào)換了圖3A、圖3B的折射型棱鏡部121A的入射側(cè)和出射側(cè)的結(jié)構(gòu)。
圖4A、圖4B是放大了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖，圖4A表示入射角小的情況，圖4B表示入射角大的情況。箭頭表示光線。
在圖4A、圖4B中，131是菲涅耳透鏡，131A是在菲涅耳透鏡131的每個間距區(qū)中被成形的折射型棱鏡部。
131B是折射型棱鏡部131A的入射面，131C是折射型棱鏡部131A的出射面，131Z是與入射面131B和出射面131C一起使折射型棱鏡部131A成形的無效面。出射面131C被成形為平面形狀，與菲涅耳透鏡131的未圖示的光軸正交。在此，雖然無效面131Z接收光，但與來自出射面131C的光的出射無關(guān)。
此外，li是朝向入射面131B的入射光線，lr是在入射面131B處的反射光線，lt是在入射面131B處折射并透過折射型棱鏡部131A內(nèi)部的透射光線，lo是在出射面131C處折射并朝向空氣中出射的出射光線，le是由無效面131Z接收的無效光線。m14、m15分別是出射面131C、入射面131B的法線。
其次，說明其工作。
在圖4A中，如果入射光線li從折射率1的空氣中以與法線m14構(gòu)成的入射角a到達(dá)折射率n(n＞1)的菲涅耳透鏡131，則入射光線li與法線m15構(gòu)成實際入射角b，入射到入射面131B上，分離成折射角χ的透射光線lt和反射角b的反射光線lr。反射光線lr成為菲涅耳透鏡131的損耗。
在入射面131B處折射并透過折射型棱鏡部131A的透射光線lt與法線m14構(gòu)成角度ψ，到達(dá)出射面131C。透射光線lt的一部分成為反射光線(未圖示)，剩下的透射光線lt從出射面131C作為出射角f的出射光線lo而出射。
此外，由于由無效面131Z接收的無效光線le以與出射角f不同的角度從出射面131C出射，故成為菲涅耳透鏡131的損耗。
如上所述，菲涅耳透鏡131使入射角a的入射光線li在出射角f的方向上折彎。由于具備平面形狀的出射面131C，故在應(yīng)用于屏幕的情況下，菲涅耳透鏡131的特長在于能使雙凸透鏡與出射面131C一體地成形。
但是，根據(jù)與菲涅耳透鏡121同樣的原因，如圖4B中所示，如果入射角a變大，則在入射面131B中的反射光線lr的比例增加，同時由無效面131Z接收的無效光線的區(qū)域(圖4A、圖4B的斜線部分)變大。其結(jié)果是，損耗變大，菲涅耳透鏡131的透射率減少了。
因而，與菲涅耳透鏡121同樣，在菲涅耳透鏡131的透射率中存在入射角依存性，入射角a越大，透射率越減少。
如上所述，如果具備折射型棱鏡部的菲涅耳透鏡的入射角變大，則透射率下降。此外，在應(yīng)用于被規(guī)定了大小的屏幕的情況下，成為制約圖像顯示裝置的薄型化的主要原因。
其次，說明消除具備折射型棱鏡部的菲涅耳透鏡的以上的缺點、對于大的入射角實現(xiàn)了高透射率的現(xiàn)有的菲涅耳透鏡。
圖5A、圖5B是放大了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖，圖5A表示入射角小的情況，圖5B表示入射角大的情況。箭頭表示光線。
在圖5A、圖5B中，141是菲涅耳透鏡，141A是在菲涅耳透鏡141的每個間距區(qū)中被成形的全反射型棱鏡部。
141B是全反射型棱鏡部141A的入射面，141C是全反射型棱鏡部141A的全反射面，141D是與入射面141B和全反射面141C一起使全反射型棱鏡部141A成形的出射面。出射面141D被成形為平面形狀，與菲涅耳透鏡141的未圖示的光軸正交。在此，利用了在全反射面141C處從高折射率媒質(zhì)朝向低折射率媒質(zhì)入射的光以比臨界角大的入射角進(jìn)行全反射的現(xiàn)象。
此外，li是朝向入射面141B的入射光線，lt1是在入射面141B處折射并朝向全反射面141C透過的透射光線，lt2是在全反射面141C處進(jìn)行全反射并朝向出射面141D透過的透射光線，lo是在出射面141D處折射并朝向空氣中出射的出射光線，le是由入射面141B接收的無效光線。m16、m17、m18分別是出射面141D、入射面141B、全反射面141C的法線。
其次，說明其工作。
在圖5A中，如果入射光線li從折射率1的空氣中以與法線m16構(gòu)成的入射角a到達(dá)折射率n(n＞1)的菲涅耳透鏡141，則入射光線li與法線m15構(gòu)成實際入射角b，入射到入射面141B上，分離成折射角χ的透射光線lt1和反射光線(未圖示)。入射面141B的反射光線成為菲涅耳透鏡141的損耗。
在入射面141B處折射并透過全反射型棱鏡部141A的透射光線lt1以與法線m18構(gòu)成的角比臨界角大的角度到達(dá)全反射面141C，在全反射面141C處進(jìn)行全反射，成為透射光線lt2。由于利用全反射現(xiàn)象使光路折彎，故不存在從全反射面141C出射的光線，幾乎沒有在全反射面141C中的損耗。
在全反射面141C處被全反射的透射光線lt2與法線m16構(gòu)成角度ψ(在圖5A中為0°)并到達(dá)出射面131D。透射光線lt2的一部分成為反射光線(未圖示)，剩下的透射光線lt2從出射面131D作為出射角f(在圖5A中為0°)的出射光線lo而出射。
由于分別具有折射型棱鏡部121A、131A的菲涅耳透鏡121、131利用折射現(xiàn)象使光路折彎，故為了使光路有大的折彎，必須以大的實際入射角a、b接收入射光線li。因此，在入射面121B、131B中的反射光線lr的比例增加，成為透射率減少的主要原因。
與此不同，具備全反射型棱鏡部141A的菲涅耳透鏡141利用全反射現(xiàn)象進(jìn)行了光路的折彎，故可減少由折射現(xiàn)象引起的光路折彎的程度。因而，可對入射面141B以小的實際入射角b使入射光線li入射，抑制了反射率的增加，實現(xiàn)了高透射率。
如上所述，具備全反射型棱鏡部141A的菲涅耳透鏡141與菲涅耳透鏡121、131不同，在能對于大的入射角實現(xiàn)高透射率方面具有特長。
但是，在菲涅耳透鏡141中，如圖5B中所示，如果入射角a減少，則在入射面141B處接收的入射光線li減少，在全反射面141C處被全反射的透射光線lt2的比例減少，產(chǎn)生無效光線le(圖5B的斜線部分)。
無效光線le是即使透過全反射型棱鏡部141A內(nèi)部也不被全反射面141C全反射的光線，故成為菲涅耳透鏡141的損耗。即，在菲涅耳透鏡141的透射率中，也存在入射角依存性，雖然能與大的入射角a相對應(yīng)，但在小的入射角a的情況下，透射率減少了。
由于現(xiàn)有的菲涅耳透鏡如以上那樣來構(gòu)成，故存在透射率的入射角依存性大的課題。
即，對于以最大投影角以上的角度傾斜地投影的圖像光的一部分，在現(xiàn)有的菲涅耳透鏡中不能使其偏轉(zhuǎn)到所希望的方向上，透射率降低了。
在此，再一次簡單地說明現(xiàn)有的菲涅耳透鏡。
圖6是示出使圖像光傾斜地投影到現(xiàn)有的菲涅耳透鏡上的情況的圖，表示了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的局部剖面圖。
在圖6中，100是在各間距區(qū)中具備折射型棱鏡部的現(xiàn)有的菲涅耳透鏡，100a是處于菲涅耳透鏡100的輸入光的一側(cè)的入射面，100b是處于菲涅耳透鏡100的輸入光的一側(cè)的無效面，100c是處于菲涅耳透鏡100的輸出光的一側(cè)的出射面，R1in是朝向入射面100a入射的光束，R2in是朝向無效面100b入射的光束。
圖6的菲涅耳透鏡100具備使朝向入射面100a入射的來自傾斜方向的光束R1in偏轉(zhuǎn)并從出射面100c作為R1out出射的微小的折射型棱鏡部作為單元棱鏡部。
但是，朝向入射面100a以外的無效面100b入射的光束R2in不在所希望的方向上出射，成為雜散光，不能有效地利用該光束R2in，透射率降低了。
具備利用全反射使光偏轉(zhuǎn)的全反射型棱鏡部的菲涅耳透鏡是作為解決這樣的課題而提出的菲涅耳透鏡。
例如在特開昭61-52601號公報中提出了交互地配置折射型棱鏡部和全反射型棱鏡部的菲涅耳透鏡。此外，在特開昭62-19837號公報中提出了在1個單元棱鏡部中設(shè)置了利用折射的部分和利用全反射的部分的菲涅耳透鏡。
但是，在特開昭61-52601號公報中記載的菲涅耳透鏡中，在折射型棱鏡部不發(fā)揮有效的功能的區(qū)域中也存在折射型棱鏡部，此外，相反，在全反射型棱鏡部不發(fā)揮有效的功能的區(qū)域中也存在全反射型棱鏡部。因而，存在不在所希望的方向上輸出的光依然較多的課題。
另一方面，在特開昭62-19837號公報中記載的菲涅耳透鏡的剖面形狀是多角形形狀，在制造對菲涅耳透鏡成形用的透鏡成形模時，必須有特殊的形狀的車刀等，透鏡成形模的制造變得困難。于是，也不能容易地制造菲涅耳透鏡本身。
此外，在將現(xiàn)有的菲涅耳透鏡應(yīng)用于背面投影型的屏幕的情況下，存在在屏幕圖像的明亮度方面產(chǎn)生了不均勻性的課題。
即，如果將具備折射型棱鏡部的菲涅耳透鏡應(yīng)用于屏幕，則由于不能與大的投影角相對應(yīng)，故屏幕的周邊部的明亮度下降，此外，制約了圖像顯示裝置的薄型化。
此外，如果將具備全反射型棱鏡部的菲涅耳透鏡應(yīng)用于屏幕，則由于不能與小的投影角相對應(yīng)，故屏幕圖像的光軸附近的明亮度下降。
本發(fā)明是為了解決上述這樣的課題而進(jìn)行的，其目的在于構(gòu)成減輕了透射率的入射角依存性的菲涅耳透鏡。
此外，本發(fā)明的目的在于構(gòu)成抑制圖像的明亮度的不均勻性的、能與從小的投影角至大的投影角相對應(yīng)的屏幕和應(yīng)用了該屏幕的圖像顯示裝置。
再者，本發(fā)明的目的在于提供制造上述的菲涅耳透鏡的透鏡成形模用的透鏡成形模制造方法和使用了該透鏡成形模制造方法的透鏡制造方法。
發(fā)明的公開本發(fā)明的菲涅耳透鏡配備具有混合型棱鏡部的間距區(qū)，上述混合型棱鏡部同時具有折射型棱鏡部，利用第1折射現(xiàn)象和第2折射現(xiàn)象，使規(guī)定的入射角的第1入射光線作為規(guī)定的出射角的第1出射光線出射；以及全反射型棱鏡部，利用第3折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象和第4折射現(xiàn)象，使規(guī)定的入射角的第2入射光線作為與第1出射光線平行的第2出射光線出射。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成減輕了入射角依存性的高透射率的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在至少2個以上的多個間距區(qū)中具有混合型棱鏡部，折射型棱鏡部對混合型棱鏡部的比例在各個間距區(qū)中不同。
根據(jù)這一點，可得到能改善透射率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡配備具有混合型棱鏡部的間距區(qū)，混合型棱鏡部由折射型棱鏡部與全反射型棱鏡部實現(xiàn)了一體化而構(gòu)成，折射型棱鏡部具有由下述部分構(gòu)成的剖面形狀第1入射面，利用第1折射現(xiàn)象以規(guī)定的入射角使入射的第1入射光線成為第1透射光線；平面形狀的出射面，利用第2折射現(xiàn)象使第1透射光線成為規(guī)定的出射角的第1出射光線；以及無效面，與第1入射面和鄰接間距區(qū)相接，全反射型棱鏡部具有由下述部分構(gòu)成的剖面形狀第2入射面，利用第3折射現(xiàn)象使以規(guī)定的入射角入射的第2入射光線成為第2透射光線；全反射面，利用全反射現(xiàn)象使第2透射光線成為與第1透射光線平行的第3透射光線；以及折射型棱鏡部的出射面，在全反射型棱鏡部中，利用在出射面處的第4折射現(xiàn)象使第3透射光線成為規(guī)定的出射角的第2出射光線，使沒有成為第3透射光線的一部分第2入射光線作為第1入射光線來接收。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成減輕了入射角依存性的高透射率的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡從朝向鄰接間距區(qū)中具備的混合型棱鏡部的無效面入射的無效光線的方向來看，將第2入射面成形為隔斷無效面的剖面形狀，將全反射面成形為補(bǔ)償?shù)?入射面的剖面形狀的第2入射面補(bǔ)償形狀。
根據(jù)這一點，可得到能使無效區(qū)域減少并使菲涅耳透鏡的光接收效率增加的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在根據(jù)使混合型棱鏡部的透射率與折射型棱鏡部的透射率相等的特性變化角確定的小入射角區(qū)域的各間距區(qū)中分別具備折射型棱鏡部。
根據(jù)這一點，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率特性的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在根據(jù)使混合型棱鏡部的透射率與折射型棱鏡部的透射率相等的特性變化角確定的小入射角區(qū)域的各間距區(qū)中分別具備折射型棱鏡部。
根據(jù)這一點，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率特性的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，根據(jù)入射角的減少，增加折射型棱鏡部對混合型棱鏡部的混合比率。
根據(jù)這一點，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率特性并使特性變化角附近的透射率變化變得平滑的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，根據(jù)入射角的減少，增加折射型棱鏡部對混合型棱鏡部的混合比率。
根據(jù)這一點，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率特性并使特性變化角附近的透射率變化變得平滑的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，具備根據(jù)入射角的減少稍微減少第2入射面的面積并稍微增加第1入射面的面積的媒介棱鏡部。
根據(jù)這一點，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率特性并使特性變化角中的透射率變化變得平滑的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，具備根據(jù)入射角的減少稍微減少第2入射面的面積并稍微增加第1入射面的面積的媒介棱鏡部。
根據(jù)這一點，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率特性并使特性變化角中的透射率變化變得平滑的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在第2入射面與出射面構(gòu)成的角度不成為鈍角的范圍內(nèi)，使第2入射面與全反射面構(gòu)成的前端刃角成為最銳角度。
根據(jù)這一點，可得到能進(jìn)一步改善透射率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在比對于最銳角度的前端刃角的透射率與對于最銳角度以外的前端刃角的透射率相等的入射角小的入射角區(qū)域中，使前端刃角比最銳角度大。
根據(jù)這一點，可得到能對于全部入射角實現(xiàn)高透射率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在混合型棱鏡部的透射率減少的入射角的各間距區(qū)中，使規(guī)定的出射角比0°大。
根據(jù)這一點，可得到能進(jìn)一步改善透射率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在只與被切成矩形形狀的菲涅耳透鏡的4邊中最接近于光軸的1邊交叉的邊界環(huán)帶的透鏡外周一側(cè)，平行地設(shè)定出射角，在邊界環(huán)帶的光軸一側(cè)，將出射角設(shè)定得比平行地被設(shè)定的出射角大。
根據(jù)這一點，在應(yīng)用于以多路方式構(gòu)成的圖像顯示裝置的屏幕時，可得到能改善屏幕內(nèi)的亮度均勻性的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，折射型棱鏡部在無效面上具備吸收光的薄膜的光吸收層。
根據(jù)這一點，能吸收在無效面處接收并在菲涅耳透鏡內(nèi)部成為雜散光的無效光線，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在出射面上具備由使光透射的多個光透射層和在光透射層間與菲涅耳透鏡的光軸大致平行地層疊的、吸收光的多個光吸收層構(gòu)成的雜散光吸收片。
根據(jù)這一點，能吸收在菲涅耳透鏡內(nèi)部發(fā)生的雜散光，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡將雜散光吸收片與菲涅耳透鏡的出射面一體地成形。
根據(jù)這一點，可得到能以少的部件數(shù)目來減輕重像的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡以菲涅耳透鏡的光軸為中心，將光透射層和光吸收層層疊為同心圓狀。
根據(jù)這一點，可得到能最佳地實現(xiàn)減輕重像的效率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡將光透射層和光吸收層層疊為對于一個方向大致平行。
根據(jù)這一點，雜散光吸收片的制造變得容易，可得到能削減制造成本的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在出射面上具備吸收光的光吸收片。
根據(jù)這一點，能用簡單的結(jié)構(gòu)來吸收雜散光，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，混合型棱鏡部在其間距區(qū)之間分別具有間距余量而被形成。
根據(jù)這一點，能將全反射面作成與設(shè)計相一致的形狀，可得到能保證菲涅耳透鏡的光學(xué)性能的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡在至少一部分的間距區(qū)組中連續(xù)地具備在光軸方向上具有與光接收無關(guān)的高度的虛設(shè)棱鏡部。
根據(jù)這一點，能抑制因棱鏡部形狀的變化而產(chǎn)生的制造誤差的急劇的消失、發(fā)生，可得到能緩和透射率等的光學(xué)性能的急劇的變化的效果。
本發(fā)明的屏幕具備本發(fā)明的第1方面至第22方面中的任一方面中所述的菲涅耳透鏡；以及成像漫射裝置，從菲涅耳透鏡接收附加了顯示內(nèi)容的出射光，使出射光成像并漫射。
根據(jù)這一點，能抑制圖像的明亮度的不均勻性，可得到能構(gòu)成可與小的投影角至大的投影角相對應(yīng)的屏幕的效果。
本發(fā)明的屏幕中，成像漫射裝置與菲涅耳透鏡的出射面一體地成形。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成減少了部件數(shù)目的屏幕的效果。
本發(fā)明的圖像顯示裝置具備本發(fā)明的第23方面或第24方面中所述的屏幕；出射大體平行的光的照明光源裝置；對來自照明光源裝置的光進(jìn)行聚光的聚光光學(xué)裝置；按照顯示內(nèi)容對聚光光學(xué)裝置進(jìn)行了聚光的光在空間上進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào)制裝置；以及使由光調(diào)制裝置進(jìn)行了調(diào)制的光投影到屏幕上的投影光學(xué)裝置。
根據(jù)這一點，可得到能提高圖像的明亮度的圖像顯示裝置的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，全反射型棱鏡部在不由全反射面進(jìn)行全反射的光入射的第2入射面的一部分上具備副單元棱鏡部，同時將副單元棱鏡部定為具備使已入射的光折射并在所希望的方向上偏轉(zhuǎn)的第1入射面的折射型棱鏡部。
根據(jù)這一點，對于全反射型棱鏡部不發(fā)揮有效的功能的光，副單元棱鏡部可發(fā)揮其功能，可得到能提高菲涅耳透鏡的透射率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，延長了副單元棱鏡部的第1入射面的面在全反射型棱鏡部的范圍內(nèi)處于全反射面的輸出光的一側(cè)。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成可容易地制造的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，在第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，在第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，折射型棱鏡部在第1入射面上具備接收朝向與菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)鄰接的無效面入射的光的副單元棱鏡部，將具備接收光的第2入射面和使由第2入射面已接收的光進(jìn)行全反射并在所希望的方向上偏轉(zhuǎn)的全反射面的全反射型棱鏡部定為副單元棱鏡部。
根據(jù)這一點，對于折射型棱鏡部不發(fā)揮有效的功能的光，副單元棱鏡部可發(fā)揮其功能，可得到能提高菲涅耳透鏡的透射率的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，延長了副單元棱鏡部的第2入射面的面在折射型棱鏡部的范圍內(nèi)處于無效面的輸出光的一側(cè)。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成可容易地制造的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，在第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，在第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第26方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第30方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第26方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第31方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第26方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第32方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第26方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第33方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第27方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第30方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第27方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第31方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第27方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第32方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第27方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第33方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第28方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第30方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第28方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第31方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第28方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第32方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第28方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第33方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第29方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第30方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第29方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第31方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第29方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第32方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡具備與本發(fā)明的第29方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與本發(fā)明的第33方面中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
根據(jù)這一點，可根據(jù)光束的入射角度從第1范圍或第2范圍選擇形成最佳的單元棱鏡部的形狀，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開邊界越小，第2范圍中的第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近邊界越大，越離開邊界越小。
根據(jù)這一點，在越接近于副單元棱鏡部有效地發(fā)揮功能的邊界附近，副單元棱鏡部的比例越大，可得到能構(gòu)成透射率高的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，在輸入光的一側(cè)的面上設(shè)置的菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上設(shè)置與菲涅耳透鏡不同的第2菲涅耳透鏡。
根據(jù)這一點，輸入光的一側(cè)的菲涅耳透鏡與輸出光的一側(cè)的菲涅耳透鏡起到相乘的作用，可得到能構(gòu)成進(jìn)一步提高了透射率的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的菲涅耳透鏡中，在輸入光的一側(cè)的面上設(shè)置的菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上設(shè)置與菲涅耳透鏡不同的第2菲涅耳透鏡。
根據(jù)這一點，輸入光的一側(cè)的菲涅耳透鏡與輸出光的一側(cè)的菲涅耳透鏡起到相乘的作用，可得到能構(gòu)成進(jìn)一步提高了透射率的菲涅耳透鏡的效果。
本發(fā)明的屏幕由下述部分構(gòu)成本發(fā)明的第26方面至第65方面中的任一方面中所述的菲涅耳透鏡；以及在菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上形成的、對從菲涅耳透鏡輸出的光進(jìn)行漫射的光漫射裝置。
根據(jù)這一點，能減少部件數(shù)目、抑制圖像的明亮度的不均勻性，可得到能構(gòu)成可與小的投影角至大的投影角相對應(yīng)的屏幕的效果。
本發(fā)明的屏幕由下述部分構(gòu)成本發(fā)明的第66方面或第67方面中所述的菲涅耳透鏡；以及在菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上具備的、對從菲涅耳透鏡輸出的光進(jìn)行漫射的光漫射裝置。
根據(jù)這一點，能抑制圖像的明亮度的不均勻性，可得到能構(gòu)成可與小的投影角至大的投影角相對應(yīng)的屏幕的效果。
本發(fā)明的圖像顯示裝置具備本發(fā)明的第68方面中所述的屏幕；發(fā)出圖像光的圖像光源；以及使從圖像光源發(fā)出的圖像光投影到屏幕上的投影光學(xué)裝置。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成提高了圖像的明亮度的圖像顯示裝置的效果。
本發(fā)明的圖像顯示裝置具備本發(fā)明的第69方面中所述的屏幕；發(fā)出圖像光的圖像光源；以及使從圖像光源發(fā)出的圖像光投影到屏幕上的投影光學(xué)裝置。
根據(jù)這一點，可得到能構(gòu)成提高了圖像的明亮度的圖像顯示裝置的效果。
本發(fā)明的透鏡成形模制造方法中，以規(guī)定的間距區(qū)數(shù)重復(fù)進(jìn)行下述的步驟主單元棱鏡部切削步驟，對于切削對象間距區(qū)，用車刀切削折射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀；以及副單元棱鏡部切削步驟，對于切削對象間距區(qū)，用車刀切削全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀，同時使全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀中的延長了全反射面的面通過切削對象間距區(qū)與比起切削對象間距區(qū)位于菲涅耳透鏡中心一側(cè)的鄰接間距區(qū)構(gòu)成的谷線或比起谷線位于輸出光的一側(cè)。
根據(jù)這一點，可利用通常的切削工具容易地進(jìn)行透鏡成形模的制造，可得到能提高透鏡成形模的制造精度的效果。
本發(fā)明的透鏡成形模制造方法中，以規(guī)定的間距區(qū)數(shù)重復(fù)進(jìn)行下述的步驟主單元棱鏡部切削步驟，對于切削對象間距區(qū)，用車刀切削全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀；以及副單元棱鏡部切削步驟，對于切削對象間距區(qū)，用車刀切削折射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀，同時使折射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀中的延長了第1入射面的面通過切削對象間距區(qū)與比起切削對象間距區(qū)位于菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的鄰接間距區(qū)構(gòu)成的谷線或比起谷線位于輸出光的一側(cè)。
根據(jù)這一點，可利用通常的切削工具容易地進(jìn)行透鏡成形模的制造，可得到能提高透鏡成形模的制造精度的效果。
本發(fā)明的透鏡成形模制造方法中，在每個間距區(qū)中在從菲涅耳透鏡的中心一側(cè)朝向菲涅耳透鏡的邊緣一側(cè)的切削進(jìn)行方向上以全反射型棱鏡部、折射型棱鏡部的順序進(jìn)行切削的情況下，在副單元棱鏡部切削步驟之前具備在每個間距區(qū)中設(shè)定間距余量的間距余量設(shè)定步驟，同時在副單元棱鏡部切削步驟中，在每個間距區(qū)中將切削開始位置朝向切削進(jìn)行方向挪了間距余量后分別切削折射型棱鏡部。
根據(jù)這一點，在切削折射型棱鏡部時，可防止在每個間距區(qū)的各全反射型棱鏡部間的谷線前端部上發(fā)生的透鏡成形模的變形，可使透鏡成形模成為與設(shè)計相一致的形狀，此外，可得到能保證用透鏡成形模制造的菲涅耳透鏡的光學(xué)性能的效果。
本發(fā)明的透鏡成形模制造方法中，在每個間距區(qū)中在從菲涅耳透鏡的邊緣一側(cè)朝向菲涅耳透鏡的中心一側(cè)的切削進(jìn)行方向上以折射型棱鏡部、全反射型棱鏡部的順序進(jìn)行切削的情況下，在副單元棱鏡部切削步驟之前具備在每個間距區(qū)中設(shè)定間距余量的間距余量設(shè)定步驟，同時在上述副單元棱鏡部切削步驟中，在每個間距區(qū)中將切削開始位置朝向切削進(jìn)行方向挪了間距余量后分別切削全反射型棱鏡部。
根據(jù)這一點，在切削全反射型棱鏡部時，可防止在每個間距區(qū)的各折射型棱鏡部間的谷線前端部上發(fā)生的透鏡成形模的變形，可使透鏡成形模成為與設(shè)計相一致的形狀，此外，可得到能保證用透鏡成形模制造的菲涅耳透鏡的光學(xué)性能的效果。
本發(fā)明的透鏡成形模制造方法中，在至少一部分的間距區(qū)組中連續(xù)地切削在光軸方向上具有與光接收無關(guān)的高度的虛設(shè)棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀。
根據(jù)這一點，能抑制因棱鏡部形狀的變化而產(chǎn)生的制造誤差的急劇的消失、發(fā)生，可得到能緩和透射率等的光學(xué)性能的急劇的變化的效果。
本發(fā)明的透鏡制造方法中，在由本發(fā)明的第72方面至第76方面中的任一方面中所述的透鏡成形模制造方法制造的透鏡成形模中流入樹脂，如果樹脂固化，則從已固化的樹脂卸下透鏡成形模，以形成透鏡。
根據(jù)這一點，可得到能容易地制造高精度的菲涅耳透鏡的效果。
附圖的簡單說明圖1是示出現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的概觀的圖。
圖2是示出將現(xiàn)有的菲涅耳透鏡應(yīng)用于屏幕的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3A、圖3B是放大了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖4A、圖4B是放大了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖5A、圖5B是放大了現(xiàn)有的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖6是示出使圖像光傾斜地投影到現(xiàn)有的菲涅耳透鏡上的情況的圖。
圖7是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)1的菲涅耳透鏡的1個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖8是示出折射型棱鏡部、全反射型棱鏡部和混合型棱鏡部的透射率對入射角的變化的狀況的圖。
圖9是說明實施形態(tài)1中示出的菲涅耳透鏡的無效光線用的圖。
圖10是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)2的菲涅耳透鏡的1個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖11是比較在實施形態(tài)1中示出的混合型棱鏡部的透射率與在現(xiàn)有技術(shù)中示出的折射型棱鏡部的透射率的圖。
圖12是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖13是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖14是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。
圖15是示出分別將前端刃角β分別定為45°、40°、35°時的混合型棱鏡部的透射率的圖。
圖16是示出分別將出射角f分別定為0°、3°、5°時的混合型棱鏡部的透射率的圖。
圖17A、圖17B是示出將菲涅耳透鏡應(yīng)用于屏幕的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖18A～圖18C是說明使出射光線的出射角最佳化的方法用的圖。
圖19是說明使出射光線的出射角最佳化的方法用的圖。
圖20是示出本發(fā)明的實施形態(tài)5的背面投影型的圖像顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是從側(cè)面看圖20的圖像顯示裝置的情況的圖。
圖22是示出菲涅耳透鏡51的剖面形狀的圖。
圖23A～圖23C是說明全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2用的圖。
圖24A～圖24C是分別說明制造菲涅耳透鏡51時使用的透鏡成形模的特征用的圖。
圖25A～圖25C是分別說明制造菲涅耳透鏡51時使用的透鏡成形模的特征用的圖。
圖26是示出本發(fā)明的實施形態(tài)5的透鏡成形模制造方法的流程圖。
圖27A～圖27D是示出利用車刀B進(jìn)行的透鏡成形模C的切削的進(jìn)行狀況的圖。
圖28A～圖28D是示出利用車刀B進(jìn)行的透鏡成形模C的切削的進(jìn)行狀況的圖。
圖29是示出從菲涅耳透鏡51中的菲涅耳透鏡中心算起的半徑與全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2所占的比例的圖。
圖30是示出現(xiàn)有技術(shù)的菲涅耳透鏡110的結(jié)構(gòu)的圖。
圖31是用線圖L5示出圖30的菲涅耳透鏡110中的全反射型棱鏡部的透鏡比率的圖。
圖32是分別示出本實施形態(tài)5的菲涅耳透鏡51和現(xiàn)有技術(shù)的菲涅耳透鏡110的透射率的圖。
圖33A～圖33F是說明在透鏡成形模的制造工序中發(fā)生的變形用的圖。
圖34是示出本發(fā)明的實施形態(tài)6的透鏡成形模制造方法的流程圖。
圖35A～圖35F是示出按照圖34的透鏡成形模制造方法切削的透鏡成形模的狀態(tài)的圖。
圖36A、圖36B是說明未具備虛設(shè)棱鏡部的菲涅耳透鏡的結(jié)構(gòu)和工作用的圖。
圖37A、圖37B是說明具備虛設(shè)棱鏡部的菲涅耳透鏡的結(jié)構(gòu)和工作用的圖。
圖38A、圖38B是說明圖36A的菲涅耳透鏡與圖37的菲涅耳透鏡的差別用的圖。
圖39是示出本發(fā)明的實施形態(tài)7的菲涅耳透鏡的剖面形狀的圖。
圖40是示出本發(fā)明的實施形態(tài)7的菲涅耳透鏡的剖面形狀的圖。
圖41A、圖41B是示出雜散光吸收片中的光透射層與光吸收層的層疊結(jié)構(gòu)的例子的圖。
圖42是示出本發(fā)明的實施形態(tài)7的菲涅耳透鏡的剖面形狀的圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，按照


實施本發(fā)明用的最佳形態(tài)。
實施形態(tài)1.
圖7是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)1的菲涅耳透鏡的1個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。箭頭表示光線。在此，所謂剖面形狀，意味著用包含菲涅耳透鏡的光軸的面切斷了菲涅耳透鏡時的棱鏡部的切斷面的形狀。
在圖7中，1是實施形態(tài)1的菲涅耳透鏡，2是在菲涅耳透鏡1的每個間距區(qū)中被成形的混合型棱鏡部，3A是折射型棱鏡部，4A是全反射型棱鏡部，5是混合型棱鏡部2的出射面。出射面5被成形為平面形狀，與菲涅耳透鏡1的未圖示的光軸正交。折射型棱鏡部3A和全反射型棱鏡部4A共有出射面5，構(gòu)成了混合型棱鏡部2。
在折射型棱鏡部3A中，3B是折射型棱鏡部3A的入射面(第1入射面)，3Z是與入射面3B和出射面5一起使折射型棱鏡部3A成形的無效面。雖然無效面3Z接收光，但與來自出射面5的光的出射無關(guān)。
在全反射型棱鏡部4A中，4B是全反射型棱鏡部4A的入射面(第2入射面)，4C是與入射面4B和出射面5一起使全反射型棱鏡部4A成形的全反射面。在全反射面4C處，利用了從高折射率媒質(zhì)朝向低折射率媒質(zhì)入射的光以比臨界角大的入射角進(jìn)行全反射的現(xiàn)象。此外，利用入射面4B進(jìn)行遮擋，來自空氣中的光不至入射到全反射面4C上。
li1是從空氣中朝向入射面3B入射的入射光線(第1入射光線)，lt1是利用入射光線li1在入射面3B處的折射(第1折射現(xiàn)象)并朝向出射面5透過的透射光線(第1透射光線)，lo1是利用透射光線lt1在出射面5處的折射(第2折射現(xiàn)象)并朝向空氣中出射的出射光線(第1出射光線)。
li2是從空氣中朝向入射面4B的入射光線(第2入射光線)，lt2是利用入射光線li2在入射面4B處的折射(第3折射現(xiàn)象)并朝向全反射面4C透過的透射光線(第2透射光線)，lt3是利用透射光線lt2在全反射面4C處的全反射(全反射現(xiàn)象)并朝向出射面5透過的透射光線(第3透射光線)，lo2是利用透射光線lt3在出射面5處的折射(第4折射現(xiàn)象)并朝向空氣中出射的出射光線(第2出射光線)。
此外，m1是入射面3B的法線，m2是入射面4B的法線，m3是全反射面4C的法線，m4是出射面5的法線。
其次，說明其工作。
在圖7中，如果入射光線li1、li2從折射率1的空氣中以入射角a分別到達(dá)折射率n(n＞1)的菲涅耳透鏡1，則入射光線li1由折射型棱鏡部3A的入射面3B進(jìn)行光接收，入射光線li2由全反射型棱鏡部4A的入射面4B進(jìn)行光接收。
首先，考慮由入射面3B進(jìn)行了光接收的入射光線li1。
入射光線li1與法線m1構(gòu)成實際入射角b1，入射到入射面3B上，分離成與法線m1構(gòu)成折射角χ1的透射光線lt1和反射光線(未圖示)。入射面3B的反射光線成為菲涅耳透鏡1的損耗。
在入射面3B處折射并透過折射型棱鏡部3A的透射光線lt1與法線m4構(gòu)成角度ψ并到達(dá)出射面5。透射光線lt1的一部分成為反射光線(未圖示)，剩下的透射光線lt1從出射面5作為出射角f的出射光線lo1而出射。
另一方面，在入射面4B處被接收的入射光線li2與法線m2構(gòu)成實際入射角b2，入射到入射面4B上，分離成與法線m2構(gòu)成折射角χ2的透射光線lt2和反射光線(未圖示)。入射面4B的反射光線成為菲涅耳透鏡1的損耗。
在入射面4B處折射并透過全反射型棱鏡部4A的透射光線lt2以與法線m3構(gòu)成的角度比臨界角大的角度90°-d到達(dá)全反射面4C，被全反射面4C全反射，成為透射光線lt3。此時，將全反射面4C設(shè)計成透射光線lt3與透射光線lt1成為平行的關(guān)系。由于利用全反射的現(xiàn)象來使光路折彎，故不存在從全反射面4C出射的光線，幾乎沒有在全反射面4C中的損耗。
被全反射面4C全反射的透射光線lt3與法線m4構(gòu)成角度ψ，到達(dá)出射面5。透射光線lt3的一部分成為反射光線(未圖示)，剩下的透射光線lt3從出射面5作為出射角f的出射光線lo2而出射。由于透射光線lt1、lt3平行，故出射光線lo1、lo3也平行地被出射。
如上所述，菲涅耳透鏡1成為具備組合了折射型棱鏡部3A和全反射型棱鏡部4A的混合型棱鏡部2的結(jié)構(gòu)。即，在菲涅耳透鏡1的多個間距區(qū)中具備在全反射型棱鏡部4A中對折射型棱鏡部3A進(jìn)行了成形的混合型棱鏡部2，以便利用入射面3B對在圖5B中已說明的無效光線le(斜線部分)進(jìn)行光接收。說到無效光線le，它是由于不被全反射面4C全反射而不成為透射光線lt3的朝向入射面4B的入射光線li2的一部分，利用折射型棱鏡部3A對成為全反射型棱鏡部的損耗的無效光線le進(jìn)行了光接收。
如果對于平面形狀的出射面5來確定入射角a和出射角f，則按照折射的法則來決定出射面5與入射面3B構(gòu)成的角度γ，此外，如果除了入射角a、出射角f外，全反射面4C與入射面4B構(gòu)成的前端刃角β被確定，則按照折射的法則、全反射的法則來決定出射面5與全反射面4C構(gòu)成的角度α。使前端刃角β對于入射角成為最佳值，以便混合型棱鏡部2實現(xiàn)高透射率。此外，使出射面5與無效面3Z構(gòu)成的角度成為在制造菲涅耳透鏡1時能卸下金屬模(透鏡成形模)那樣的角度(在圖7中為90°)。
由于利用組合了在小的入射角a的情況下顯示出高透射率的折射型棱鏡部3A與在大的入射角a的情況下顯示出高透射率的全反射型棱鏡部4A的混合型棱鏡部2構(gòu)成了菲涅耳透鏡1，故能對于寬范圍的入射角a具有良好的透射率。
為了具體地理解本實施形態(tài)1的效果，根據(jù)圖7進(jìn)行透射率的分析。
如果求折射型棱鏡部3A的透射率TX、全反射型棱鏡部4A的透射率TY，則分別如(1)(2)式所示。
<折射型棱鏡部3A的透射率TX>
TX＝[tan(α-d)/{tan(α-d)-tan(α+β)}]×{1-tan(γ)×tan(a)}×[1-{(n-1)/(n+1)}2]×[1-0.5×(PX2+QX2)] (1)其中，PX＝tan[a+γ-sin-1{(1/n)×sin(a+γ)}]÷tan[a+γ+sin-1{(1/n)×sin(a+γ)}]QX＝sin[a+γ-sin-1{(1/n)×sin(a+γ)}]÷sin[a+γ+sin-1{(1/n)×sin(a+γ)}]<全反射型棱鏡部4A的透射率TY>
TY＝[tan(α)/{tan(α)-tan(α+β)}-tan(α-d)/{tan(α-d)-tan(α+β)}]×{1-tan(α+β)×tan(a)}×[1-{(n-1)/(n+1)}2]×[1-0.5×(PY2+QY2)](2)其中，PY＝tan[b-sin-1{(1/n)×sin(b)}]÷tan[b+sin-1{(1/n)×sin(b)}]QY＝sin[b-sin-1{(1/n)×sin(b)}]÷sin[b+sin-1{(1/n)×sin(b)}]
混合型棱鏡部2的透射率Tall作為透射率TX與透射率TY的和來求出，如(3)式所示。
<混合型棱鏡部2的透射率Tall>
Tall＝TX+TY(3)根據(jù)(1)～(3)，在圖8中示出對于入射角a的各透射率TX、TY、Tall的變化的狀況。計算條件定為出射角f＝0°，前端刃角β＝45°，折射率n＝1.5。
在圖8中，橫軸用度單位來表示入射角a，縱軸用百分率單位來表示透射率。此外，用虛線來表示折射型棱鏡部3A的透射率TX，用單點點劃線來表示全反射型棱鏡部4A的透射率TY，用實線來表示混合型棱鏡部2的透射率Tall。
在圖8中，在入射角a大體為40°以上的區(qū)域中，全反射型棱鏡部4A的透射率TY顯示出90％以上的高值。此外，如果入射角a從40°起減小，則透射率TY急劇地減少，顯示出全反射型棱鏡部4A的入射角依存性，這一點是可以理解的。
另一方面，與該透射率TY的特性相反，顯示出入射角a越小、折射型棱鏡部3A的透射率TX越增加的特性，呈現(xiàn)了折射型棱鏡部3A的入射角依存性。
由于由具有這樣的2種不同的入射角依存性的折射型棱鏡部3A、全反射型棱鏡部4A構(gòu)成了混合型棱鏡部2，故如圖8的透射率Tall所示，在入射角a為40°以上的區(qū)域中，顯示出90％以上的值，即使在入射角a為40°以下的區(qū)域中，由于折射型棱鏡部3A補(bǔ)償全反射型棱鏡部4A的透射率的減少，故在入射角0°～90°的整個區(qū)域中，可實現(xiàn)至少約為60％的透射率Tall。
如上所述，按照本實施形態(tài)1，由于配備具有混合型棱鏡部2的間距區(qū)，故可得到能構(gòu)成減輕了入射角依存性的高透射率的菲涅耳透鏡1的效果，其中，混合型棱鏡部2具備全反射型棱鏡部4A和折射型棱鏡部3A，上述全反射型棱鏡部4A的剖面形狀由下述部分構(gòu)成入射面4B，以實際入射角b2接收入射角a的入射光線li2，使其作為透射光線lt2而折射；全反射面4C，以比臨界角大的角度接收透射光線lt2，使其作為透射光線lt3而全反射；以及出射面5，使透射光線lt3折射，出射出射角f的出射光線lo2，上述折射型棱鏡部3A的剖面形狀由下述部分構(gòu)成全反射型棱鏡部4A的出射面5；入射面3B，將全反射型棱鏡部4A的無效光線的一部分作為規(guī)定的實際入射角b1的入射光線li1來接收，使其作為與透射光線lt3平行的透射光線lt1而折射；以及無效面3Z，與出射面5和入射面3B交叉。
再有，沒有必要在菲涅耳透鏡的全部間距區(qū)中具備本實施形態(tài)1中示出的混合型棱鏡部2，也可合并使用現(xiàn)有的折射型棱鏡部131A和全反射型棱鏡部141A。例如，也可根據(jù)入射角的大小，將菲涅耳透鏡的全部間距區(qū)分成3個間距區(qū)組，在第1間距區(qū)組中對折射型棱鏡部131A進(jìn)行成形，在第2間距區(qū)組中對混合型棱鏡部2進(jìn)行成形，在第3間距區(qū)組中對全反射型棱鏡部141A進(jìn)行成形。這樣，通過構(gòu)成合并了混合型棱鏡部2和其它的現(xiàn)有的棱鏡部的菲涅耳透鏡，可根據(jù)入射角選擇最佳的棱鏡部，得到能進(jìn)一步減輕高透射率的菲涅耳透鏡的入射角依存性的效果，可得到能在整個面上提供具有明亮的畫面的圖像顯示裝置的效果。
實施形態(tài)2.
在實施形態(tài)中示出的菲涅耳透鏡1中，存在由無效面3Z接收的無效光線。由于無效光線不從出射面5以出射角f出射，故成為菲涅耳透鏡1的損耗。在本實施形態(tài)2中，說明使該無效光線減少的方法。
圖9是說明實施形態(tài)1中示出的菲涅耳透鏡1的無效光線用的圖。箭頭表示光線。對于與圖7為同一或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，標(biāo)以同一符號。
在圖9中，lie是由無效面3Z或鄰接間距區(qū)的無效面3Z-1接收的無效光線，打斜線的區(qū)域E1是無效光線lie的光束通過的無效區(qū)域，lte是由無效面3Z折射后透過菲涅耳透鏡1的無效光線lie的透射光線，loe是由出射面5折射后以出射角f1(≠f)朝向空氣中出射的透射光線lte的出射光線。
如看圖9可明白的那樣，無效光線lie由無效面3Z折射后成為透射光線lte，由出射面5折射后成為出射角f1的出射光線loe。即，由于通過無效區(qū)域E1由無效面3Z接收的無效光線lie不以出射角f出射，故成為菲涅耳透鏡1的損耗。
因此，在本實施形態(tài)2中，利用在每個間距區(qū)中具有下面的圖10中示出的剖面形狀的菲涅耳透鏡，使無效光線減少。
圖10是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)2的菲涅耳透鏡的1個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。箭頭表示光線。對于與圖7、圖9為同一或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，標(biāo)以同一符號。
在圖10中，6是實施形態(tài)2的菲涅耳透鏡，7是菲涅耳透鏡6的混合型棱鏡部，與實施形態(tài)1的混合型棱鏡部2相同，具備折射型棱鏡部3A。
8A是與折射型棱鏡部3A一起使混合型棱鏡部7成形的全反射型棱鏡部，8B是全反射型棱鏡部8A的入射面(第2入射面)，8C是全反射型棱鏡部8A的全反射面，9是混合型棱鏡部7的平面形狀的出射面，3Z-1是在全反射型棱鏡部8A的鄰接間距區(qū)中被成形的折射型棱鏡部的無效面，8B-2是在折射型棱鏡部3A一側(cè)的鄰接間距區(qū)中被成形的全反射型棱鏡部的入射面。此外，E2是無效光線lie的光束通過的無效區(qū)域，E3是從無效區(qū)域E1中去掉了無效區(qū)域E2的有效區(qū)域(即，E1＝E2+E3的關(guān)系成立)。
將入射面8B成形為從無效光線lie的方向看遮擋鄰接間距區(qū)的無效面3Z-1的一部分那樣的剖面形狀。因而，圖9的通過無效區(qū)域E1的無效光線lie中通過有效區(qū)域E3的光線不由無效面3Z-1接收，而是利用入射面8B作為入射光線li2來接收。其結(jié)果是，從圖10可理解，無效區(qū)域E1減少為無效區(qū)域E2。
由于為了遮擋朝向鄰接間距區(qū)的無效面3Z-1的無效光線lie而將入射面8B的剖面形狀作成曲線狀，故入射面8B中的折射角在入射光線li2的每個光路中各不相同。因此，將全反射面8C成形為這樣的曲線狀的剖面形狀(第2入射面補(bǔ)償形狀)，即，使該不同的折射角的全部的透射光線lt2進(jìn)行全反射，成為透射光線lt3，而且，使由折射型棱鏡部3A的入射面3B折射了的透射光線lt1與透射光線lt3平行。
其次，說明其工作。
關(guān)于通過折射型棱鏡部3A的光線，由于是與實施形態(tài)同樣的工作，故省略其說明。
由入射面8B折射了的透射光線lt2被全反射面8C全反射后，作為透射光線lt3朝向出射面9。由于將全反射面8C的形狀設(shè)計成對透射光線lt2進(jìn)行了全反射的透射光線lt3與來自入射面3B的透射光線lt1平行，故與透射光線lt1相同，透射光線lt3由出射面9折射后作為出射角f的出射光線lo2出射。
這樣，由于利用入射面8B將理應(yīng)由全反射型棱鏡部8A一側(cè)的鄰接間距區(qū)的無效面3Z-1接收的無效光線lie的一部分(有效區(qū)域E3)作為入射光線li2來接收，故使無效區(qū)域E1減少為無效區(qū)域E2，可增加混合型棱鏡部7的光接收效率。
從無效光線的方向來看，利用折射型棱鏡部3A一側(cè)的鄰接間距區(qū)的入射面8B-2遮擋了混合型棱鏡部7的無效面3Z。即使在未圖示的其它的間距區(qū)中，也是同樣的，可整體地使無效區(qū)域E1減少，使菲涅耳透鏡6整體的光接收效率提高。
如上所述，按照本實施形態(tài)2，由于在全反射型棱鏡部8A中具備從無效光線lie的方向看遮擋全反射型棱鏡部8A一側(cè)的鄰接間距區(qū)的無效面3Z-1的入射面8B和使由入射面8B折射了的全部透射光線lt2進(jìn)行全反射成為與透射光線lt1平行的透射光線lt3的全反射面8C，故可得到能使無效區(qū)域E1減少并使菲涅耳透鏡6的光接收效率增加的效果。
再有，由于從菲涅耳透鏡6已固化的合成樹脂中卸下金屬模(透鏡成形模)來完成，故將全反射型棱鏡部8A的剖面形狀作成能卸下金屬模的形狀。
此外，本實施形態(tài)2不限定于具備混合型棱鏡部的菲涅耳透鏡，也可應(yīng)用于具備現(xiàn)有的全反射型棱鏡部的菲涅耳透鏡。
實施形態(tài)3.
在實施形態(tài)1中，將具備折射型棱鏡部3A和全反射型棱鏡部4A的混合型棱鏡部2成形為菲涅耳透鏡1，實現(xiàn)了圖8的透射率，但與高入射角區(qū)域相比，在小入射角區(qū)域處的特性較差。在本實施形態(tài)3中，說明改善小入射角區(qū)域的透射率的方法。
圖11是比較在實施形態(tài)1中示出的混合型棱鏡部2的透射率與在現(xiàn)有技術(shù)中示出的折射型棱鏡部131A的透射率的圖。
與圖8相同，圖11的橫軸、縱軸分別是入射角a〔單位度〕、透射率〔單位百分率〕。用實線表示混合型棱鏡部2的透射率，用單點點劃線表示折射型棱鏡部131A的透射率。
由于圖4中已說明的菲涅耳透鏡131在小入射角區(qū)域中具有良好的透射率，故從圖11可明白，與混合型棱鏡部2的透射率相比，折射型棱鏡部131A在比特性變化角a0低的入射角區(qū)域中顯示出高的透射率。特性變化角a0是混合型棱鏡部、折射型棱鏡部兩者的透射率一致的點處的入射角。
因此，在本實施形態(tài)3中，如以下所示那樣在具備混合型棱鏡部2的菲涅耳透鏡1中應(yīng)用折射型棱鏡部131A，以改善在小入射角區(qū)域中的透射率。
圖12是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。箭頭表示光線。
在圖12中，10是實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡，11A、11B是在實施形態(tài)1中示出的菲涅耳透鏡1的混合型棱鏡部，12A、12B是在現(xiàn)有技術(shù)中示出的菲涅耳透鏡131的折射型棱鏡部，13是菲涅耳透鏡10的平面形狀的出射面，m5是出射面13的法線。
li3～li6分別是射向各棱鏡部11A、11B、12A、12B的入射光線，與法線m5分別構(gòu)成入射角a1～a4。
也包含特性變化角a0的各入射角的大小關(guān)系是，a1＞a2≥a0＞a3＞a4(或a1＞a2＞a0≥a3＞a4)。因而，在棱鏡部11A的上方向(圖12的上方)上有菲涅耳透鏡10的最端部，在棱鏡部12B的下方向(圖12的下方)上存在菲涅耳透鏡10的光軸。
從菲涅耳透鏡10的最端部到混合型棱鏡部11B為止的各間距區(qū)中分別對混合型棱鏡部進(jìn)行了成形，從折射型棱鏡部12A到菲涅耳透鏡10的光軸為止的各間距區(qū)中分別對折射型棱鏡部進(jìn)行了成形。
即，在圖12的菲涅耳透鏡10中，在入射角a≥a0(或a＞a0)的間距區(qū)中，應(yīng)用了混合型棱鏡部11A、11B，在a0＞入射角a(或a0≥a)的間距區(qū)中，應(yīng)用了折射型棱鏡部12A、12B。
以特性變化角a0為棱鏡部的剖面形狀的變化點，由于在比特性變化角a0小(或以下的)小入射角區(qū)域的各間距區(qū)中具備折射型棱鏡部12A、12B，在比特性變化角a0大(或以上的)大入射角區(qū)域的各間距區(qū)中具備混合型棱鏡部11A、11B，故在比特性變化角a0低的入射角區(qū)域中，成為圖11的菲涅耳透鏡131的特性，在比特性變化角a0高的入射角區(qū)域中，成為圖11的菲涅耳透鏡1的特性，與實施形態(tài)1的菲涅耳透鏡1相比可提高小入射角區(qū)域的透射率。
此外，為了使特性變化角a0附近的透射率變化變得平滑，可如下那樣做。
圖13是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。箭頭表示光線。
在圖13中，14是實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡，15C～15H分別是在實施形態(tài)1中示出的菲涅耳透鏡1的混合型棱鏡部，16C～16F是在現(xiàn)有技術(shù)中示出的菲涅耳透鏡131的折射型棱鏡部，17是菲涅耳透鏡14的平面形狀的出射面，m6是出射面17的法線。
li7～li16分別是射向各棱鏡部15C、15D、15E、16C、15F、15G、16D、15H、16E、16F的入射光線，與法線m6分別構(gòu)成入射角a5～a14。
各入射角的大小關(guān)系是，a5＞a6＞...a13＞a14。因而，混合型棱鏡部15C的上方向(圖13的上方)上有菲涅耳透鏡14的最端部，在折射型棱鏡部16F的下方向(圖13的下方)上存在菲涅耳透鏡14的光軸。
從菲涅耳透鏡14的最端部到混合型棱鏡部15C為止的各間距區(qū)中分別對混合型棱鏡部進(jìn)行了成形，從折射型棱鏡部16F到菲涅耳透鏡14的光軸為止的各間距區(qū)中分別對折射型棱鏡部進(jìn)行了成形。
在圖13的菲涅耳透鏡14中，在與特性變化角a0附近的入射角(特性變化區(qū)域)相當(dāng)?shù)母鏖g距區(qū)中，在入射角的減少的同時，使折射型棱鏡部對于混合型棱鏡部的個數(shù)的比率(混合比率)呈階梯狀地增加。
例如，假定在入射角a10與入射角a11之間存在特性變化角a0。此時，如圖13中所示，在棱鏡部15C～15E和棱鏡部16C中，以3∶1的混合比率、在棱鏡部15F～15G和棱鏡部16D中，以2∶1的混合比率、在棱鏡部15H和棱鏡部16E中，以1∶1的混合比率對特性變化角a0附近的入射角的棱鏡部進(jìn)行了成形。
這樣，在與特性變化角a0附近的入射角相當(dāng)?shù)奶匦宰兓瘏^(qū)域的各間距區(qū)中，由于使混合型棱鏡部15C～15H與折射型棱鏡部16C～16F呈階梯狀地混合、隨入射角的減少而逐漸地增加折射型棱鏡部對混合型棱鏡部的混合比率，故與圖12的菲涅耳透鏡10相比，圖13的菲涅耳透鏡14可使特性變化角a0附近的透射率變化變得平滑。
當(dāng)然，根據(jù)菲涅耳透鏡14的規(guī)格來確定特性變化角a0對于各入射角的大小關(guān)系的分配或特性變化區(qū)域的間距區(qū)數(shù)、混合比率等即可。
再者，也可如下所述那樣使特性變化角a0附近的透射率變化變得平滑。
圖14是放大了本發(fā)明的實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡的多個間距區(qū)中的剖面形狀的圖。箭頭表示光線。
在圖14中，18是實施形態(tài)3的菲涅耳透鏡，19A是菲涅耳透鏡18的混合型棱鏡部，19B～19D是菲涅耳透鏡18的混合型棱鏡部(媒介棱鏡部)，19E是折射型棱鏡部，19A-1～19D-1是構(gòu)成混合型棱鏡部19A～19D的全反射型棱鏡部的入射面，19A-2～19D-2是構(gòu)成混合型棱鏡部19A～19D的折射型棱鏡部的入射面，19E-2是折射型棱鏡部19E的入射面，20是菲涅耳透鏡18的平面形狀的出射面，m7是出射面20的法線。
li17～li21分別是射向各混合型棱鏡部19A～19D、折射型棱鏡部19E的入射光線，與法線m7分別構(gòu)成入射角a15～a19。
21B～21D是分別與入射角a16～a18對應(yīng)的實施形態(tài)1的混合型棱鏡部，分別具備全反射面21B-1～21D-1、入射面21B-2～21D-2。為了與本實施形態(tài)3的混合型棱鏡部19B～19D進(jìn)行對照，用單點點劃線進(jìn)行了圖示。
各入射角的大小關(guān)系是，a15＞a16＞a17＞a18＞a19。因而，混合型棱鏡部15C的上方向(圖14的上方)上有菲涅耳透鏡18的最端部，在折射型棱鏡部19E的下方向(圖14的下方)上存在菲涅耳透鏡18的光軸。
從菲涅耳透鏡18的最端部到混合型棱鏡部19A為止的各間距區(qū)中分別對實施形態(tài)1的混合型棱鏡部進(jìn)行了成形，從折射型棱鏡部19E到菲涅耳透鏡18的光軸為止的各間距區(qū)中分別對現(xiàn)有的折射型棱鏡部進(jìn)行了成形。
在圖14的菲涅耳透鏡18中，在與特性變化角a0附近的入射角(特性變化區(qū)域)相當(dāng)?shù)母鏖g距區(qū)中，在對于入射光保持規(guī)定的角度的狀態(tài)下使入射面19B-1～19D-1的面積稍微減少，而且，在對于入射光保持規(guī)定的角度的狀態(tài)下使入射面19B-2～19D-2的面積稍微增加。
即，在圖14中，面積的大小關(guān)系是，入射面19B-1＞入射面19C-1＞入射面19D-1，入射面19B-2＜入射面19C-2＜入射面19D-2，隨著a16～a18和入射角減少，稍微減少了全反射型棱鏡部的下述的入射面面積入射面19B-1、入射面19C-1和入射面19D-1，稍微增加了折射型棱鏡部的下述的入射面面積入射面19B-2、入射面19C-2和入射面19D-2。
即，如果特性變化角a0為a16至a18(與a16～a18相當(dāng)?shù)?個間距區(qū)是特性變化區(qū)域的間距區(qū))之間，則隨著入射角從a16減少為a18，稍微減少了入射面19B-1～19D-1的面積，稍微增加了入射面19B-2～19D-2的面積。
通過這樣做，由于混合型棱鏡部19A經(jīng)混合型棱鏡部19B～19D呈階梯狀地變換為折射型棱鏡部19E，故可使特性變化角a0附近的透射率變化變得平滑。
此時，根據(jù)菲涅耳透鏡18的規(guī)格來確定入射面19B-1～19D-1和入射面19B-2～19D-2對于入射光線li18～li20的規(guī)定的角度即可。
此外，例如，入射面19B-1～19D-1也可分別與混合型棱鏡部21B～21D的入射面21B-2～21D-2平行地使面積稍微減少(圖14的中空箭頭)，入射面19B-2～19D-2也可按原樣使用混合型棱鏡部21B～21D的折射型棱鏡部的入射面使面積稍微增加。
再有，在此，使用3個混合型棱鏡部19B～19D作為媒介棱鏡部來說明，但媒介棱鏡部的個數(shù)(即，特性變化區(qū)域的間距區(qū)數(shù))不作特別限定。
再者，入射面19B-1～19D-1、入射面19B-2～19D-2的面積的微增量、面積微減量不作特別限定，以使特性變好的方式來決定即可。
如上所述，按照本實施形態(tài)3，以特性變化角a0為邊界，在與比特性變化角a0大(或以上的)入射角相當(dāng)?shù)母鏖g距區(qū)中對混合型棱鏡部進(jìn)行成形，在與比特性變化角a0小(或以下的)入射角相當(dāng)?shù)母鏖g距區(qū)中對折射型棱鏡部進(jìn)行成形，因此，可得到能改善小入射角區(qū)域中的透射率的效果。
此外，按照本實施形態(tài)3，在特性變化角a0附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，由于根據(jù)入射角的減少來增加折射型棱鏡部16C～16F對混合型棱鏡部15C～15H的混合比率，故可得到改善小入射角區(qū)域中的透射率、使特性變化角a0附近的透射率變化變得平滑的效果。
再者，按照本實施形態(tài)3，在特性變化角a0附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，由于具備在入射角的減少的同時、使入射面19B-1～19D-1的面積稍微減少、使入射面19B-2～19D-2的面積稍微增加的混合型棱鏡部19B～19D，故可得到改善小入射角區(qū)域中的透射率、使特性變化角a0附近的透射率變化變得平滑的效果。
再有，也可將本實施形態(tài)3應(yīng)用于實施形態(tài)2。
實施形態(tài)4.
在本實施形態(tài)4中，敘述在實施形態(tài)1中已敘述的混合型棱鏡部2的前端刃角β和出射角f的最佳值。
首先，敘述入射面4B與全反射面4C構(gòu)成的前端刃角β的最佳值。
圖15是示出將前端刃角β分別定為45°(實線)、40°(雙點點劃線)、35°(虛線)時的混合型棱鏡部2的透射率Tall的圖。
與β＝45°(圖8的情況)相比，在a＝約40°以上的大的入射角區(qū)域中，顯示出在β＝40°、35°的任一情況下透射率為同等(90％以上)的特性。
但是，從圖15可明白，在β＝45°的情況下，在a＝約40°以下時，透射率減少。另一方面，與β＝45°的情況相比，β＝40°的透射率Tall到a＝約35°的小入射角區(qū)域為止顯示出90％以上的高透射率。再者，在β＝35°的情況下，該趨勢變得更加顯著，高透射率區(qū)域擴(kuò)展到a＝約30°為止。
即，在a＝約40°以下的小入射角區(qū)域中，通過使前端刃角β的值成為盡可能小的角度，可減輕透射率Tall的入射角依存性，可對于寬范圍的入射角實現(xiàn)高透射率。
再有，在圖15中，如果將前端刃角β的值定為40°或35°，則在a＝約15°以下的區(qū)域中，成為60％以下的透射率，但在與該a＝約15°以下的區(qū)域相當(dāng)?shù)拈g距區(qū)的混合型棱鏡部2中，如果使前端刃角β大到45°，則可補(bǔ)償透射率的下降。
即，在入射角a＝約15°處，40°時的前端刃角β的透射率與45°的前端刃角β的透射率相等，由于在入射角a＝約15°以上和入射角a＝約15°以下的區(qū)域中，兩者的透射率的高低關(guān)系發(fā)生了反轉(zhuǎn)，故通過在a＝15°～90°的區(qū)域中定為β＝40°，在a＝0°～15°的區(qū)域中定為β＝45°，可實現(xiàn)組合了在a＝15°～90°中β＝40°的特性(圖15的雙點點劃線)與在a＝0°～15°中β＝45°的特性(圖15的實線)的透射率。
此外，也可使用在實施形態(tài)3中已敘述的方法來補(bǔ)償透射率的下降。此時，成為組合了折射型棱鏡部的特性(圖15的單點點劃線)與例如β＝40°的混合型棱鏡部的特性的透射率。
這樣，在設(shè)計實施形態(tài)1的菲涅耳透鏡1時，希望根據(jù)入射角的值盡可能使混合型棱鏡部2的前端刃角β為銳角。但是，如果前端刃角β太小，則在入射角a大的情況下，圖7的入射面4B與出射面5構(gòu)成的角度為鈍角，由于在制造菲涅耳透鏡1時成為不可能卸下金屬模(透鏡成形模)的形狀，故要注意這一點，根據(jù)入射角a的值，將前端刃角β設(shè)定為最佳值。
換言之，通過在不損害菲涅耳透鏡1的制造性的范圍內(nèi)盡可能將混合型棱鏡部2的前端刃角β設(shè)定為銳角(最銳角度)，可得到能進(jìn)一步改善透射率的效果。此外，在最銳角度以外的前端刃角β的透射率比最銳角度的前端刃角β的透射率大的入射角區(qū)域中，通過與最銳角度相比增加前端刃角β，可得到在入射角的整個區(qū)域中能實現(xiàn)高透射率的效果。
其次，敘述出射光線的出射角f的最佳值。
圖16是示出分別將出射角f分別定為0°(實線)、3°(單點點劃線)、5°(虛線)時的混合型棱鏡部2的透射率Tall的圖。
從圖16可知，在a＝約40°以上的大入射角區(qū)域中，顯示出在出射角f＝0°、3°、5°的任一情況下透射率為同等(90％以上)的特性。此外，在a＝約40°以下的小入射角區(qū)域中，與f＝0°的情況相比，在f＝3°的情況下改善了透射率Tall，再者，與f＝3°的情況相比，在f＝5°的情況下改善了透射率Tall。
因而，關(guān)于出射角f，通過在a＝約40°以下的小入射角區(qū)域中增大出射角f，可改善透射率Tall。
如果在小入射角區(qū)域中增大出射角f，則也可得到以下示出的效果。
圖17A、圖17B是示出將菲涅耳透鏡1應(yīng)用于屏幕的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖，圖17A是從側(cè)面看時的結(jié)構(gòu)圖，圖17B是圖像顯示裝置的正視圖。箭頭表示光線。
在圖17A中，31是發(fā)出光的發(fā)光體(照明光源裝置)，32是在焦點上配備發(fā)光體31的拋物面鏡(照明光源裝置)，33是對拋物面鏡32已反射的光進(jìn)行聚光的聚光透鏡(聚光光學(xué)裝置)，34是液晶等的光閥(光調(diào)制裝置)。光閥34對聚光透鏡33已聚集的光在空間上進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。
35是使光閥34進(jìn)行了強(qiáng)度調(diào)制的光成像的投影光學(xué)透鏡(投影光學(xué)系統(tǒng))，36是從背面接收投影光學(xué)透鏡35已成像的光以顯示圖像的背面投影型的屏幕。屏幕36起到在使已擴(kuò)展的光線大體成為平行光的基礎(chǔ)上使之成像來顯示圖像、在寬的范圍內(nèi)使光漫射以擴(kuò)展視野范圍的作用。
在屏幕36中，37是各實施形態(tài)中示出的菲涅耳透鏡，38是雙凸透鏡。
菲涅耳透鏡37以在各實施形態(tài)中已說明的工作接收來自投影光學(xué)透鏡36的光，經(jīng)每個間距區(qū)的混合型棱鏡部以規(guī)定的出射角出射光線。即，菲涅耳透鏡37用于使由投影光學(xué)透鏡35已擴(kuò)展了的光大體實現(xiàn)平行化。雙凸透鏡38在使來自菲涅耳透鏡37的出射光成像的基礎(chǔ)上使之漫射。
39、40是光軸。光軸39被拋物面鏡32、聚光透鏡33、光閥34所共有。光軸40被投影光學(xué)透鏡35、菲涅耳透鏡37和雙凸透鏡38所共有，與菲涅耳透鏡37的出射面正交。
光軸39與光軸40互不相交，處于構(gòu)成依存于光閥34的最佳設(shè)定角的獨立的關(guān)系。共有光軸39的拋物面鏡32、聚光透鏡33、光閥34相對于光軸40以偏心的方式進(jìn)行了配置。
如圖17A中所示，被構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的圖像顯示裝置成為圖17B中所示的正視圖。與圖17A相同的符號為相同的構(gòu)成要素。
在圖17B中，41是圖像顯示裝置本體，42是在菲涅耳透鏡37中設(shè)置的混合型棱鏡部的環(huán)帶，為了表現(xiàn)環(huán)帶42對于屏幕36的關(guān)系而進(jìn)行了圖示。43是圖像顯示裝置41的外罩，容納了拋物面鏡32、聚光透鏡33、光閥34等。
除了從以偏心方式配置的光閥34使光投影到屏幕36上以外，與圖2的圖像顯示裝置進(jìn)行同樣的工作，由于菲涅耳透鏡37的工作也在前面進(jìn)行了敘述，故省略其說明。
準(zhǔn)備偶數(shù)臺以這種方式構(gòu)成的圖像顯示裝置，如下面的圖18所示那樣，最好以多路結(jié)構(gòu)來利用。
圖18A～圖18C是說明使出射光線的出射角最佳化的方法用的圖，以多路方式構(gòu)成了2臺圖像顯示裝置。圖18A是使出射角最佳化的菲涅耳透鏡的剖面圖，圖18B是具備圖18A的菲涅耳透鏡的屏幕的正視圖，圖18C是示出以多路方式構(gòu)成了圖18B的圖像顯示裝置時的與使用者的關(guān)系的圖。
在圖18A～圖18C中，36A、36B是屏幕，37A、37B是菲涅耳透鏡，38A、38B是雙凸透鏡，40A、40B分別是菲涅耳透鏡37A、37B的光軸，41A、41B都是圖17A、圖17B的圖像顯示裝置，42A、42B分別是菲涅耳透鏡37A、37B的環(huán)帶，43A、43B分別是圖像顯示裝置41A、41B的外罩。環(huán)帶42A、42B分別是只與在被切成矩形形狀的菲涅耳透鏡37A、37B的4邊中最接近于光軸40A、40B的1邊交叉(從光軸40A、40B來看)的環(huán)帶(邊界環(huán)帶)(也可在1邊上不包含光軸)。由屏幕36A、36B的視角特性或透射率等來確定環(huán)帶42A、42B。
在圖18A～圖18C中示出的圖像顯示裝置成為下述的多路結(jié)構(gòu)使一方的圖像顯示裝置41A的上下反轉(zhuǎn)，使外罩43A位于上側(cè)，將外罩43B位于下側(cè)的圖像顯示裝置41B的屏幕36B的上部與圖像顯示裝置41A的屏幕36A的上部合在一起。這樣，由于分割1個圖像、分別供給圖像顯示裝置41A、41B，利用2個屏幕36A、36B作為1個一體的圖像來顯示，故可顯示更大的圖像。
44是圖像顯示裝置41A、41B的使用者，45是使用者44的視角。此外，lo3A～lo7A、lo3B～lo7B分別是從菲涅耳透鏡37A、37B的各間距區(qū)出射的出射光線。按接近于光軸40A的順序，成為出射光線lo3A～lo7A，按接近于光軸40B的順序，成為出射光線lo3B～lo7B。將越接近于光軸40A、40B的出射光線、即環(huán)帶42A、42B的內(nèi)側(cè)(光軸40A、40B一側(cè))的出射光線的出射角設(shè)定得越大。
如圖18C中所示，使用者44以視角45觀察以多路方式構(gòu)成的2臺圖像顯示裝置41A、41B的一體圖像。此時，如果是使用了通常的菲涅耳透鏡的圖像顯示裝置，則菲涅耳透鏡的出射光線全部相對于光軸平行而均勻。另一方面，雙凸透鏡38A、38B具有視角特性，各出射光線在主光線方向上最明亮，若相對于主光線越從傾斜方向看，則變得越暗。因而，在視角大的外罩43A、43B附近，由于根據(jù)視角從傾斜方向看相對于屏幕在法線方向上出射的主光線，故亮度減少這一點是很普通的。
但是，在本實施形態(tài)4的菲涅耳透鏡37A、37B中，將來自越接近于光軸40A、40B的間距區(qū)、即入射角越小的間距區(qū)的出射光線(將出射光線lo3A、lo3B的出射角設(shè)定為最大出射角)的出射角設(shè)定得越大。即，由于出射光的主光線朝向使用者44的方向，故可減輕因雙凸透鏡38、38的視角特性引起的衰減作用。此外，這一點相對地補(bǔ)償外罩43A、43B附近的透射率，同時可使出射角實現(xiàn)最佳化，以使各出射光線lo3A～lo7A、lo3B～lo7B射向視野角45內(nèi)。
這樣，在將菲涅耳透鏡37A、37B應(yīng)用于多路結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置時，可得到能對使用者提供明亮的圖像的效果。
此外，如圖19中所示，在組合了4臺圖像顯示裝置41A、41B、41C、41D作為多路結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置來使用時，各圖像顯示裝置41A、41B、41C、41D在環(huán)帶42A、42B、42C、42D的內(nèi)側(cè)(光軸40A、40B、40C、40D一側(cè))將出射角f設(shè)定得較大。即，與圖18A～圖18C相同，這樣來設(shè)定出射光線，即，各出射光的主光線射向使用者44A的方向，同時在環(huán)帶42A、42B、42C、42D的外側(cè)(構(gòu)成屏幕36A、36B、36C、36D的菲涅耳透鏡的透鏡外周一側(cè))相對于光軸40A、40B、40C、40D平行。與圖18A～圖18C的情況相同，環(huán)帶42A、42B、42C、42D分別是只與在構(gòu)成屏幕36A、36B、36C、36D的菲涅耳透鏡的矩形形狀的4邊中最接近于光軸40A、40B、40C、40D的1邊交叉的環(huán)帶(邊界環(huán)帶)，由屏幕的視角特性或透射率等來確定。
在以多路方式構(gòu)成的各圖像顯示裝置41A、41B、41C、41D的屏幕36A、36B、36C、36D間的邊界附近，必須將出射光的主光線設(shè)定為平行。如果主光線為平行，則即使如使用者44B那樣從傾斜方向看屏幕的情況下，由于因從邊界附近的傾斜方向具有視角觀看這一點引起的雙凸透鏡的視角特性的衰減率在夾住邊界的兩側(cè)屏幕中都是相同的，故也不會產(chǎn)生屏幕邊界處的亮度的離散性，即使從傾斜方向觀看，也可得到均勻的圖像。在此基礎(chǔ)上，由于在環(huán)帶42A、42B、42C、42D的內(nèi)側(cè)將出射角f設(shè)定得較大，故可改善變暗的環(huán)帶42A、42B、42C、42D的內(nèi)側(cè)的亮度，可改善屏幕內(nèi)的亮度均勻性。
如以上所看到的那樣，在只與屏幕相一致地被切成矩形形狀的菲涅耳透鏡的4邊中與最接近于菲涅耳透鏡的光軸的1邊交叉的邊界環(huán)帶的光軸一側(cè)的間距區(qū)中，將出射光線設(shè)定為平行，在邊界環(huán)帶的透鏡外周一側(cè)的間距區(qū)中，將出射光線的出射角設(shè)定得較大，由此，可得到在將菲涅耳透鏡應(yīng)用于多路結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置的屏幕時能改善屏幕內(nèi)的亮度均勻性的效果。
再有，由圖17A、圖17B、圖18A 圖18C、圖19可明白，可使用在以上的各實施形態(tài)中已說明的菲涅耳透鏡和使光成像并漫射的雙凸透鏡等的光成像漫射裝置來構(gòu)成屏幕，由于能以高透射率來接收寬圖像角的投影光而不太依賴于入射角，故可得到能構(gòu)成在預(yù)定的深度規(guī)格下以高亮度來顯示更大畫面的圖像的屏幕的效果。
此外，在將在以上的各實施形態(tài)中已說明的菲涅耳透鏡應(yīng)用于屏幕的情況下，也可使雙凸透鏡與菲涅耳透鏡的出射面一體地成形。通過這樣做，可得到能構(gòu)成減少了部件數(shù)目的屏幕的效果。
實施形態(tài)5.
圖20是示出本發(fā)明的實施形態(tài)5的背面投影型的圖像顯示裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖20的圖像顯示裝置是配備具有菲涅耳透鏡51和漫射片52的屏幕53和圖像光源54的、在屏幕53上顯示從圖像光源54投影來的圖像光的裝置。屏幕53是高寬比為4∶3、尺寸為50英寸的屏幕。
圖21是從側(cè)面看圖20的圖像顯示裝置的情況的圖。
將屏幕53配置成與圖像光源54的水平方向的距離為450mm，屏幕53的下端與圖像光源54的垂直方向的距離為200mm。
漫射片52具有雙凸透鏡等，是起到使圖像光漫射到規(guī)定的范圍內(nèi)的作用的光漫射裝置。
菲涅耳透鏡51是并排地配置了微小的單元棱鏡部的透鏡，是以同心圓狀配置了單元棱鏡部的圓環(huán)狀的菲涅耳透鏡。在從菲涅耳透鏡51的同心圓的中心延伸的垂線上配置了圖像光源54，作為菲涅耳透鏡51使用的是偏離菲涅耳透鏡51的中心的部分(參照圖20)。
圖22是示出菲涅耳透鏡51的剖面形狀的圖。
從菲涅耳透鏡中心一側(cè)朝向菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)，可根據(jù)其剖面形狀將菲涅耳透鏡51分成區(qū)域A1、A2、A3這3個區(qū)域。
首先，作為基本的形態(tài)，說明區(qū)域A2。
在區(qū)域A2中的單元棱鏡部(混合型棱鏡部)配備具有入射面(第2入射面)51A和全反射面51B、頂角為40°的全反射型棱鏡部U1以及具有入射面(第1入射面)51C和無效面51D的折射型棱鏡部U2。所謂該單元棱鏡部，指的是從作為鄰接的單元棱鏡部的無效面51D與全反射面51B的交線的谷線T到相鄰的谷線T之間的部分，單元棱鏡部的間距P＝0.1mm。再有，該間距P＝0.1mm在其它的區(qū)域A2、A3中的單元棱鏡部也是相同的值。
圖23A～圖23C是說明全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2用的圖。
圖23A示出只形成了與折射型棱鏡部U2同等的形狀的單元棱鏡部的菲涅耳透鏡(具備折射型棱鏡部的現(xiàn)有的菲涅耳透鏡)。如已說明的那樣，投影到入射面51C上的光束R1in被入射面51C折射而在所希望方向上出射光。但是，投影到無效面51D上的光束R2in被無效面51D反射或折射，成為雜散光。
圖23B示出只形成了與全反射型棱鏡部U1同等的形狀的單元棱鏡部的菲涅耳透鏡(具備全反射型棱鏡部的現(xiàn)有的菲涅耳透鏡)。如已說明的那樣，投影到入射面51A上的光束R3in被全反射面51B全反射后在所希望方向上出射光。但是，剩下的光束R4in不能到達(dá)全反射面51B，成為雜散光。
圖23C示出了本實施形態(tài)5中的菲涅耳透鏡51。在菲涅耳透鏡51中，將組合了全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2的形狀作為單元棱鏡部，以使只由全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2形成的圖23A和圖23B中示出的菲涅耳透鏡不能朝向所希望的方向(在本實施形態(tài)5的情況下，是與菲涅耳透鏡51大致垂直的方向)上出射光的光束的一部分在所希望的方向上出射光。
具體地說，在全反射型棱鏡部U1中在將不到達(dá)全反射面51B的光束R4in投影的部分上配置了折射型棱鏡部U2。因而，菲涅耳透鏡51使光束R4in的一部分折射后在所希望方向上偏轉(zhuǎn)而出射光。
如果從另一方面來看該配置，則可看作在折射型棱鏡部U2中在投影到無效面51D的光束R2in的光路上配置了菲涅耳透鏡中心一側(cè)的鄰接間距區(qū)的全反射型棱鏡部U1。因而，菲涅耳透鏡51使光束R2in的一部分全反射后在所希望方向上偏轉(zhuǎn)而出射光。即，分別在能彌補(bǔ)全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2各自的短處的位置上進(jìn)行了配置。
此外，在圖22的區(qū)域A2的1個間距區(qū)中，將全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2配置成延長了入射面51C的面通過周邊一側(cè)的谷線T，延長了入射面51A的面通過菲涅耳透鏡中心一側(cè)的谷線T。以這種方式進(jìn)行配置的原因是起因于菲涅耳透鏡51的制造方法。以下在菲涅耳透鏡51的制造方法中進(jìn)行說明。
利用樹脂成形來制造菲涅耳透鏡51。因而，必須制造形成了其反轉(zhuǎn)形狀的透鏡成形模。
圖24A～圖24C和圖25A～圖25C是分別說明制造菲涅耳透鏡51時使用的透鏡成形模的特征用的圖。圖24A～圖24C示出了切削與全反射型棱鏡部U1對應(yīng)的部分的情況，圖25A～圖25C示出了切削與折射型棱鏡部U2對應(yīng)的部分的情況。
在圖24A～圖24C、圖25A～圖25C中，符號C是透鏡成形模，符號B是例如金剛石車刀等的切削透鏡成形模C用的車刀。
利用車刀B進(jìn)行切削加工，來制造透鏡成形模C，但不是用車刀B(或刀頭)的前端(corner)、而有必要用切刃(斜面部分)來切削與圖像光通過的面(入射面51A、全反射面51B、入射面51C)對應(yīng)的透鏡成形模的面，以免產(chǎn)生切削時的劃痕或不均勻性等。此外，菲涅耳透鏡的間距為0.1mm左右(在菲涅耳透鏡51中，為0.1mm)，而車刀B的刀頭的大小為2～3mm。
因而，如果不滿足以下的切削條件(A)、(B)，則不能切削與單元棱鏡部的形狀對應(yīng)的透鏡成形模。
切削條件(A)延長了入射面51C的面通過谷線T(圖25B)或通過靠谷線T的輸出光一側(cè)(圖25C)。
切削條件(B)延長了入射面51A的面通過谷線T(圖24B)或通過靠谷線T的輸出光一側(cè)(圖24C)。
本實施形態(tài)5中的菲涅耳透鏡51使用頂角為40°的車刀B(刀頭)，進(jìn)行了與全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2對應(yīng)的部分的切削。
<透鏡成形模的制造>
圖26是示出本發(fā)明的實施形態(tài)5的透鏡成形模制造方法的流程圖。此外，圖27A～圖27D和圖28A～圖28D是示出利用車刀B進(jìn)行的透鏡成形模C的切削的狀況的圖，圖27A～圖27D是將折射型棱鏡部U2看作主單元棱鏡部的情況，圖28A～圖28D是將全反射型棱鏡部U1看作主單元棱鏡部的情況。
在圖26中，在步驟ST1(切削開始間距區(qū)編號設(shè)定步驟)中，設(shè)定間距區(qū)編號n＝1。如果從步驟ST1轉(zhuǎn)移到步驟ST2(主單元棱鏡部切削步驟)，則首先利用車刀B進(jìn)行第1間距區(qū)(切削對象間距區(qū))P1中的主單元棱鏡部的切削作業(yè)。此時的作業(yè)狀況在圖27A或圖28A中示出，對透鏡成形模C，車刀B進(jìn)行主單元棱鏡部的切削。
如果在步驟ST2中結(jié)束第1間距區(qū)P1的主單元棱鏡部的切削，則接著轉(zhuǎn)移到步驟ST3(副單元棱鏡部切削步驟)，開始第1間距區(qū)(切削對象間距區(qū))P1的副單元棱鏡部的切削作業(yè)。如圖25A～圖25C或圖26A～圖26C中所敘述的那樣，在利用車刀B對透鏡成形模C切削副單元棱鏡部時，以滿足切削條件(A)、(B)的方式來進(jìn)行。此時的作業(yè)狀況在圖27B或圖28B中示出。
例如，如圖27B中所示，在對作為主單元棱鏡部的折射型棱鏡部被切削了的第1間距區(qū)P1切削全反射型棱鏡部時，按照切削條件(B)，以下述方式進(jìn)行切削，即，全反射面51A的延長面SA1通過第1間距區(qū)P1處于菲涅耳透鏡中心一側(cè)的谷線T1，或全反射面51A的延長面SA1位于菲涅耳透鏡中心一側(cè)靠谷線T1的出射一側(cè)。
同樣，在圖28B的情況下，在對作為主單元棱鏡部的全反射型棱鏡部被切削了的第1間距區(qū)P1切削折射型棱鏡部時，按照切削條件(A)，以下述方式進(jìn)行切削，即，入射面51C的延長面SC1通過第1間距區(qū)P1處于菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的谷線T0，或入射面51C的延長面SC1位于菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)靠谷線T0的出射一側(cè)。
如果步驟ST2、步驟ST3的對于第1間距區(qū)P1的切削作業(yè)結(jié)束，則接著轉(zhuǎn)移到步驟ST4(間距區(qū)編號推移步驟)，將間距區(qū)編號n的值加1，成為n＝2。在下一個步驟ST5(切削結(jié)束判定步驟)中，進(jìn)行透鏡成形模C的總間距區(qū)數(shù)Nmax與間距區(qū)編號n的比較，在n≤Nmax的情況下，即還殘存要切削的間距區(qū)的情況下(在步驟ST5中為NO)，返回到步驟ST2，進(jìn)行第2間距區(qū)(切削對象間距區(qū))P2的主單元棱鏡部的切削作業(yè)(圖27C，圖28C)。
接著，在步驟ST3中，進(jìn)行第2間距區(qū)(切削對象間距區(qū))P2的副單元棱鏡部的切削作業(yè)(圖27D，圖28D)。當(dāng)然，與第1間距區(qū)P1的情況相同，在步驟ST3中以滿足切削條件(A)或(B)的方式來進(jìn)行對于第2間距區(qū)P2的切削作業(yè)。
例如，在圖27D的情況下，在對作為主單元棱鏡部的折射型棱鏡部被切削了的第2間距區(qū)P2切削全反射型棱鏡部時，按照切削條件(B)，以下述方式進(jìn)行切削，即，全反射面51A的延長面SA2通過第2間距區(qū)P2處于菲涅耳透鏡中心一側(cè)的谷線T2，或全反射面51A的延長面SA1位于菲涅耳透鏡中心一側(cè)靠谷線T2的出射一側(cè)。
在圖28B的情況下，在對作為主單元棱鏡部的全反射型棱鏡部被切削了的第2間距區(qū)P2切削折射型棱鏡部時，按照切削條件(A)，以下述方式進(jìn)行切削，即，入射面51C的延長面SC2通過第2間距區(qū)P2處于菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的谷線T1，或入射面51C的延長面SC2位于菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)靠谷線T1的出射一側(cè)。
以后，在步驟ST4中，將間距區(qū)編號各加1，重復(fù)進(jìn)行n＝3至n＝Nmax為止的切削作業(yè)，在n＝Nmax+1的時刻，利用步驟ST5結(jié)束菲涅耳透鏡51的切削作業(yè)，結(jié)束透鏡成形模C的制造。這樣，在本實施形態(tài)5中，可利用通常的切削工具容易地進(jìn)行透鏡成形模的制造。此外，由于在每1個間距區(qū)中依次進(jìn)行主單元棱鏡部、副單元棱鏡部的切削，故可提高透鏡成形模C的制造精度，于是，可高精度地制造菲涅耳透鏡51，可提供與設(shè)計相一致的光學(xué)性能。
再有，在圖27A～圖27D或圖28A～圖28D中，切削作業(yè)的進(jìn)行方向是從菲涅耳透鏡中心一側(cè)朝向菲涅耳透鏡周邊一側(cè)，但不特別地限定該切削作業(yè)的進(jìn)行方向，也可反過來從菲涅耳透鏡周邊一側(cè)朝向菲涅耳透鏡中心一側(cè)進(jìn)行。
使樹脂流入以這種方式制造的透鏡成形模C中并使之固化，如果從已固化的樹脂卸下透鏡成形模C，則完成菲涅耳透鏡51。該菲涅耳透鏡51是50英寸這樣的大型的透鏡片，再者，由于從傾斜方向?qū)D像光進(jìn)行投影，故根據(jù)入射位置，圖像光的入射角度的差變大。全反射型棱鏡部U1在入射角大的情況下，在所希望的方向上出射的光束較多，相反，折射型棱鏡部U2在入射角小的情況下，在所希望的方向上出射的光束較多。因而，全反射型棱鏡部U1適合于入射角大的入射位置，折射型棱鏡部U2適合于入射角小的入射位置。
因此，如圖22中所示，在本實施形態(tài)5中的菲涅耳透鏡51的接近于圖像光源54一側(cè)的區(qū)域A1(菲涅耳透鏡中心一側(cè))中，以折射型棱鏡部U2為主單元棱鏡部，以全反射型棱鏡部U1為副單元棱鏡部，與折射型棱鏡部U2所占的比例相比，全反射型棱鏡部U1所占的比例較少。
另一方面，在離圖像光源54遠(yuǎn)的一側(cè)的區(qū)域A3(菲涅耳透鏡周邊一側(cè))中，以全反射型棱鏡部U1為主單元棱鏡部，以折射型棱鏡部U2為副單元棱鏡部，與全反射型棱鏡部U1所占的比例相比，折射型棱鏡部U2所占的比例較少。
在此，為了使全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2所占的比例發(fā)生變化，根據(jù)位置使切削透鏡成形模C的車刀B的切入深度改變，使全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2的高度改變來進(jìn)行。
圖29是示出從菲涅耳透鏡51中的菲涅耳透鏡中心算起的半徑與全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2所占的比例的圖。在圖29中，同時示出了表示只形成了全反射型棱鏡部U1時的透射率的線圖L1和只形成了折射型棱鏡部U2時的透射率的線圖L2。再有，該透射率的測定是作成與本實施形態(tài)5中的背面投影型的圖像顯示裝置同樣的配置、使用白色光源來進(jìn)行的。在圖29中，橫軸是半徑(單位mm)，左側(cè)縱軸是透射率(單位％)，右側(cè)縱軸是透鏡比率。
在圖29中，線圖L1與線圖L2在半徑250mm的位置上交叉，以該半徑250mm為邊界，在半徑250mm以下的區(qū)域中，與全反射型棱鏡部U1相比，折射型棱鏡部U2的效果好(L1＜L2)，在半徑250mm以上的區(qū)域中，反過來，全反射型棱鏡部U1的效果好。在菲涅耳透鏡51中，以該半徑250mm為基準(zhǔn)，使全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2所占的比例發(fā)生變化。
在圖29中，全反射型棱鏡部U1或折射型棱鏡部U2所占的比例以區(qū)域A2中的全反射型棱鏡部U1或折射型棱鏡部U2的高度為1、將與其之比作為透鏡比率來示出。在圖29中，在線圖L3中示出了全反射型棱鏡部U1的透鏡比率，在線圖L4中示出了折射型棱鏡部U2的透鏡比率。再有，雖然實際上將半徑200～1078mm的范圍作為菲涅耳透鏡51來使用，但在圖29中示出了明確地呈現(xiàn)各線圖的差別的半徑100～500mm的范圍。
從看圖29可明白，在半徑200mm以下的部分中不存在全反射型棱鏡部U1，從半徑200mm起，所占的比率開始增加，在半徑250mm處，透鏡比率達(dá)到1(與區(qū)域A2中的比例相同)，在半徑250mm以上，維持透鏡比率1。
另一方面，關(guān)于折射型棱鏡部U2，在半徑300mm以下，透鏡比率為1(與區(qū)域A2中的比例相同)，在半徑300mm以上，透鏡比率逐漸下降。
由于菲涅耳透鏡51以這種方式改變了全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2所占的比例，故在半徑250mm之前成為區(qū)域A1的形狀，半徑250～300mm成為區(qū)域A2的形狀，在半徑300mm以上成為區(qū)域A3的形狀。
再有，在半徑250mm以上逐漸地減小折射型棱鏡部U2的透鏡比率，可省略區(qū)域A2，但在本實施形態(tài)5中，為了使變化變得平滑，減少所顯示的圖像的亮度差，設(shè)置了區(qū)域A2。
<透射率的比較>
制造本實施形態(tài)5的菲涅耳透鏡51，與現(xiàn)有的菲涅耳透鏡相比，確認(rèn)了透射率已得到提高。
在此，按照特開昭61-52601號公報中所述的方法，使形狀以外的規(guī)格相同，制造了圖6的現(xiàn)有技術(shù)的菲涅耳透鏡110和本實施形態(tài)5的菲涅耳透鏡51，以便能進(jìn)行兩者的比較。
圖30是示出現(xiàn)有技術(shù)的菲涅耳透鏡110的結(jié)構(gòu)的圖。將全反射型棱鏡部和折射型棱鏡部的基本形狀作成與菲涅耳透鏡51相同的形狀，間距P也定為0.1mm，都是相同的。
圖31是用線圖L5示出圖30的菲涅耳透鏡110中的全反射型棱鏡部的透鏡比率的圖。該菲涅耳透鏡110是獨立地存在全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2的形態(tài)，全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2的透鏡比率在圖31右側(cè)的曲線圖欄外示出。再有，圖31中的線圖L1、L2與圖29的線圖L1、L2相同。
圖32是分別示出本實施形態(tài)5的菲涅耳透鏡51和現(xiàn)有技術(shù)的菲涅耳透鏡110的透射率的圖。在圖32中，用線圖L6示出了菲涅耳透鏡51的透射率，用線圖L7示出了菲涅耳透鏡110的透射率。再有，與圖29和圖31相同，也同時示出了線圖L1、L2。即使線圖L6與L1、L2和L7中的任一線圖相比，在大致全部的區(qū)域中透射率都提高了，可確認(rèn)本實施形態(tài)5的菲涅耳透鏡51的透射率高。
如上所述，按照本實施形態(tài)5，由于使全反射型棱鏡部U1和折射型棱鏡部U2所占的比例發(fā)生變化，將其作為1個單元棱鏡部組合起來，故可彌補(bǔ)各自的短處，可得到整體的透射率高的菲涅耳透鏡51。
此外，按照本實施形態(tài)5，由于可使用1個車刀B進(jìn)行透鏡成形模C的切削，故也可簡單地進(jìn)行菲涅耳透鏡的制造。
因而，使用該菲涅耳透鏡51的屏幕53的整體的透射率也提高了，背面投影型的投影顯示裝置的顯示可更明亮，同時可實現(xiàn)低價格。
本實施形態(tài)5不限定于以上的說明，可進(jìn)行各種變形或變更。
<變形形態(tài)之1>
在以上的說明中，示出了菲涅耳透鏡51具備3種區(qū)域A1、A2、A3的例子，但本實施形態(tài)5不限于此，也可適當(dāng)?shù)刈兏浣M合。例如，菲涅耳透鏡51可只用區(qū)域A1和區(qū)域A2，也可只用區(qū)域A1、A2、A3中的某一個區(qū)域。
<變形形態(tài)之2>
在以上的說明中，示出了菲涅耳透鏡51的輸出光的一側(cè)的面是平坦的面的例子，但本實施形態(tài)5不限于此，可附加其它的菲涅耳透鏡形狀，也可設(shè)置微細(xì)凹凸等的漫射裝置。
<變形形態(tài)之3>
在以上的說明中，示出了圖像光源54直接使圖像光投影到菲涅耳透鏡51上的例子，但本實施形態(tài)5不限于此，例如，也可設(shè)置在使來自圖像光源54的圖像光反射或折射等變更了光路之后投影到菲涅耳透鏡51上的反射鏡或棱鏡等的光學(xué)裝置。
實施形態(tài)6.
如果利用實施形態(tài)5中示出的透鏡成形模制造方法制造透鏡成形模，則由于金屬的延展性的緣故，在透鏡成形模中發(fā)生了變形。當(dāng)然，透鏡成形模的變形成為菲涅耳透鏡的光學(xué)面的變形，與使其光學(xué)性能惡化的主要原因相聯(lián)系。
在本實施形態(tài)6中，首先說明透鏡成形模的變形的發(fā)生，敘述能避免該變形的發(fā)生以保證菲涅耳透鏡的光學(xué)性能的透鏡成形模制造方法。此外，也談及在使用了實施形態(tài)3中已說明的特性變化角附近的媒介棱鏡部(或?qū)嵤┬螒B(tài)5中已說明的使透鏡比率變化的方法)的菲涅耳透鏡中即使透鏡成形模的變形有影響也能實現(xiàn)良好的光學(xué)性能的透鏡成形模制造方法。
圖33A～圖33F是說明在透鏡成形模的制造工序中發(fā)生的變形用的圖，它是基于實施形態(tài)5中已說明的透鏡成形模制造方法。與圖28相同的符號表示相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。在圖33A～圖33F中進(jìn)行下述工序從菲涅耳透鏡中心朝向菲涅耳透鏡邊緣在每個間距區(qū)中進(jìn)行切削作業(yè)，在切削了作為主單元棱鏡部的全反射型棱鏡部的成形模(反轉(zhuǎn)形狀)后，切削作為副單元棱鏡部的折射型棱鏡部的成形模(反轉(zhuǎn)形狀)。
首先，開始，用車刀B對透鏡成形模C切削第1間距區(qū)P1的全反射型棱鏡部(圖33A)，接著，用車刀B對透鏡成形模C切削第1間距區(qū)P1的折射型棱鏡部(圖33B)。由此，結(jié)束第1間距區(qū)P1中的混合型棱鏡部成形模的切削。此時的切削條件與實施形態(tài)5中已敘述的相同。
其次，移向第2間距區(qū)P2的切削作業(yè)。對透鏡成形模C切削了第2間距區(qū)P2的全反射型棱鏡部成形模的狀態(tài)如圖33C中所示，此時，在第1間距區(qū)P1的全反射型棱鏡部成形模的全反射面與第2間距區(qū)P2的全反射型棱鏡部成形模的入射面之間產(chǎn)生銳利的谷線T1的前端部。
然后，如圖33D中所示，將車刀B壓到該谷線T1前端部上，進(jìn)行第2間距區(qū)P2的折射型棱鏡部成形模的切削。在切削該第2間距區(qū)P2的折射型棱鏡部成形模時，產(chǎn)生在本實施形態(tài)6的開頭敘述的透鏡成形模C的變形。
即，由于谷線T1前端部的寬度越接近于其頂點越變窄，據(jù)此，其強(qiáng)度也變?nèi)?。因而，如圖33E中所示，如果車刀B推到銳利的谷線T1前端部上，則從第2間距區(qū)P2朝向第1間距區(qū)P1的方向產(chǎn)生的推力在越接近于谷線T1前端部的頂點部分處其作用越大，由于金屬的延展性的緣故，在圖33E的虛線圓NG內(nèi)發(fā)生透鏡成形模C的變形。
圖33F是放大了圖33E的虛線圓NG的內(nèi)部的圖。
在圖33F中，用車刀B從第2間距區(qū)P2朝向第1間距區(qū)P1的方向逐漸推到谷線T1前端部的頂點，此時在第1間距區(qū)P1的全反射面的切削形狀中產(chǎn)生了變形。例如，如果用雙點點劃線Real表示按照設(shè)計的全反射面的切削形狀，則用單點點劃線的曲線(曲面)Err表示透鏡成形模C的變形。
以下，由于即使在未圖示的第3間距區(qū)P3以后也重復(fù)進(jìn)行同樣的切削作業(yè)，故在切削第n+1間距區(qū)Pn+1(n是自然數(shù))的折射型棱鏡部時，在切削完的第n間距區(qū)Pn與切削中的第n+1間距區(qū)Pn+1之間的谷線Tn的前端部中發(fā)生了變形。由以這種方式制造的透鏡成形模C得到的菲涅耳透鏡的全反射面的形狀發(fā)生變形其變形為產(chǎn)生上述變形的部分，其光學(xué)性能惡化，在各間距區(qū)中不規(guī)則地發(fā)生了例如光損耗的增加或變形的程度的情況下，導(dǎo)致出射光強(qiáng)度的不自然的不連續(xù)性。
根據(jù)以上的透鏡成形模C中的變形的發(fā)生，如下述那樣來改進(jìn)實施形態(tài)5的透鏡成形模制造方法。
圖34是示出本發(fā)明的實施形態(tài)6的透鏡成形模制造方法的流程圖，與實施形態(tài)5的圖26相同的符號表示相當(dāng)?shù)牟襟E。此外，圖35A～圖35F是示出按照圖34的透鏡成形模制造方法切削的透鏡成形模C的狀態(tài)的圖，對于與圖28或圖33A～圖33F對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，標(biāo)以同一符號。與圖33A～圖33F相同，在圖35A～圖35F中，以全反射型棱鏡部成形模、折射型棱鏡部成形模的順序從菲涅耳透鏡中心朝向菲涅耳透鏡邊緣進(jìn)行切削作業(yè)。
在圖34中，與實施形態(tài)5相同，在步驟ST1中，設(shè)定間距區(qū)編號n＝1，在步驟ST2(主單元棱鏡部切削步驟)中，用車刀B切削第1間距區(qū)P1的全反射型棱鏡部成形模(圖35A)。
然后，在步驟ST2之后設(shè)置了步驟ST6(間距余量設(shè)定步驟)這一點是本實施形態(tài)6的特征。在該步驟ST6中，設(shè)定第1間距區(qū)P1中的間距余量ΔP1。在此，所謂切削作業(yè)中的第n+1間距區(qū)Pn+1中的間距余量ΔPn+1，是在切削第n+1間距區(qū)Pn+1的折射型棱鏡部成形模(副單元棱鏡部)時從車刀B的頂點最初與透鏡成形模C相接的部分起到切削完的鄰接第n間距區(qū)Pn的邊界為止的切削進(jìn)行方向上的距離。
如果在步驟ST6中設(shè)定該間距余量ΔP1，則轉(zhuǎn)移到步驟ST7(副單元棱鏡部切削步驟)，按照切削條件(A)或切削條件(B)和間距余量ΔP1(≥0)，切削第1間距區(qū)P1的折射型棱鏡部成形模。該步驟ST7時的切削作業(yè)狀態(tài)如圖35B中所示。與圖33B比較可知，使折射型棱鏡部成形模從菲涅耳透鏡中心朝向菲涅耳透鏡邊緣的方向挪了間距余量ΔP1的部分來進(jìn)行切削。
在步驟ST4中，間距區(qū)編號n＝2，如果從步驟ST5轉(zhuǎn)移到步驟ST2，則轉(zhuǎn)移到第2間距區(qū)P2的切削作業(yè)，進(jìn)行步驟ST2的全反射型棱鏡部成形模的切削。此時的狀態(tài)如圖35C中所示，與圖33C相同，此時在第1間距區(qū)P1與第2間距區(qū)P2之間產(chǎn)生銳利的谷線T1前端部。
在步驟ST6中，設(shè)定第2間距區(qū)P2中的間距余量ΔP2(≥0)(圖35D)，在步驟ST7中，按照間距余量ΔP2進(jìn)行折射型棱鏡部成形模的切削(圖35E)。此時，設(shè)定步驟ST6的間距余量的原因變得很明白。
即，如從圖35D、圖35E可明白，由于使切削開始位置從菲涅耳透鏡中心朝向菲涅耳透鏡邊緣挪了微小寬度的間距余量ΔP2來切削第2間距區(qū)P2的折射型棱鏡部成形模，故圖35E的虛線圓OK內(nèi)(在圖35F中示出放大圖)的谷線T1前端部的強(qiáng)度也相應(yīng)地增強(qiáng)，與圖33D、圖33E相同，即使車刀B的推力從第2間距區(qū)P2朝向第1間距區(qū)P1的方向而起作用，也可使谷線T1前端部具有對抗該推力的強(qiáng)度。
以后，到在步驟ST5中判定切削作業(yè)的結(jié)束為止，以具有間距余量ΔPn的方式切削了各間距區(qū)Pn的折射型棱鏡部。這樣，按照圖34的透鏡成形模制造方法，由于在透鏡成形模C中不發(fā)生變形，故可使利用該透鏡成形模C制造的菲涅耳透鏡的各間距區(qū)的全反射面保持為與設(shè)計相一致的形狀，可保證菲涅耳透鏡的光學(xué)性能。
如果對上述的說明加以補(bǔ)充，則任意的第n間距區(qū)Pn中的間距余量ΔPn可以全部為恒定的微小值，也可以設(shè)定為不同的微小值。
此外，在上述的各圖中，分別將全反射型棱鏡部、折射型棱鏡部定為主單元棱鏡部、副單元棱鏡部，將從菲涅耳透鏡中心朝向菲涅耳透鏡邊緣切削的情況作為例子，但本實施形態(tài)6不限定于此，也可應(yīng)用于分別將折射型棱鏡部、全反射型棱鏡部定為主單元棱鏡部、副單元棱鏡部，從菲涅耳透鏡邊緣朝向菲涅耳透鏡中心切削的情況。
其次，說明在具備媒介棱鏡部(實施形態(tài)3)的菲涅耳透鏡中，通過在透鏡成形模中制造虛設(shè)棱鏡部成形模來抑制變形的影響的方法。
圖36A、圖36B是說明未具備虛設(shè)棱鏡部的菲涅耳透鏡的結(jié)構(gòu)和工作用的圖，圖37A、圖37B是說明具備虛設(shè)棱鏡部的菲涅耳透鏡的結(jié)構(gòu)和工作用的圖。
在圖36A、圖37A中，分別放大示出了圖36A、圖37A的菲涅耳透鏡的剖面形狀，在圖36B、圖37B中，分別在每個間距區(qū)中示出了圖36A、圖37A的全反射型棱鏡部的高度Rf1(實線)和折射型棱鏡部的高度Rfr(單點點劃線)。高度指的是棱鏡部對于菲涅耳透鏡的光軸方向的切削深度。在圖36A、圖36B和圖37A、圖37B中，都是紙面下方為菲涅耳透鏡中心，紙面上方為菲涅耳透鏡邊緣。
在圖36A、圖37A中，70是菲涅耳透鏡，Ph-1、Ph、...、Pi-4～Pi+1、...、Pj-1～Pj+1分別是菲涅耳透鏡70的各間距區(qū)。
此外，71h-1、71h、...、71i-4～71i+1、...、71j-1～71j+1是分別在各間距區(qū)Ph-1～Pj+1中設(shè)置的全反射型棱鏡部，72h-1、72h、...、72i-4～72i是分別在各間距區(qū)Ph-1～Pi中設(shè)置的折射型棱鏡部，73是菲涅耳透鏡70的出射面。
再者，只在圖37A中，72i+1、...、72j-1、72j是在各間距區(qū)Pi+1、...、Pj-1、Pj中分別設(shè)置的折射型棱鏡部(虛設(shè)棱鏡部)。如圖37B中所示，與全反射型棱鏡部71i+1～71j的高度Rf1相比，將該折射型棱鏡部72i+1～72j的高度Rfr設(shè)定得較低(Rfr＝0)，與入射光的接收無關(guān)。
由于圖36A、圖37A都在沒有間距余量的情況下利用已作成的透鏡成形模制造了菲涅耳透鏡70，故可知由于切削了折射型棱鏡部72h-1～72i的緣故，在全反射型棱鏡部71h-1～71i-1的全反射面上發(fā)生了變形(虛線圓NG內(nèi))(在圖中，為了簡單起見，以直線的方式表示變形的形狀)。
再者，在圖37A的菲涅耳透鏡70中，由于也設(shè)置了折射型棱鏡部72i+1～72j，故除了全反射型棱鏡部71h-1～71i-1外，也在全反射型棱鏡部71i～71j-1的全反射面上發(fā)生了變形(虛線圓NG內(nèi))。該折射型棱鏡部72i+1～72j是在各間距區(qū)中Pi+1～Pj中有意識地設(shè)置的。根據(jù)該折射型棱鏡部72i+1～72j的有無，對圖36A的菲涅耳透鏡70和圖37A的菲涅耳透鏡70的差別賦予了特征。
在圖36A中，在從間距區(qū)Pi-4到菲涅耳透鏡中心為止的中心一側(cè)的間距區(qū)組中，由于光線以較小的入射角入射，故對同時具備全反射型棱鏡部71i-4、71h、71h-1、...和折射型棱鏡部72i-4、72h、72h-1、...的混合型棱鏡部進(jìn)行了成形。在全反射型棱鏡部71i-4、71h、71h-1、...和折射型棱鏡部72i-4、72h、72h-1、...的中心一側(cè)的間距區(qū)組中的各高度Rf1、Rfr如圖36B中所示，為1∶1。
另一方面，在圖36A的從間距區(qū)Pi+1到菲涅耳透鏡邊緣為止的邊緣一側(cè)的間距區(qū)組中，由于光線以較大的入射角入射，故使對于大的入射角透射率惡化以致幾乎不起作用的折射型棱鏡部的高度Rfr為0(圖36B)，只對全反射型棱鏡部71i+1、...、71j-1、71j、71j+1、...進(jìn)行了成形。
而且，在從圖36A的中心一側(cè)間距區(qū)組到邊緣一側(cè)間距區(qū)組轉(zhuǎn)移的區(qū)域中存在的間距區(qū)Pi-3到間距區(qū)Pi的媒介間距區(qū)組中，如圖36B中所示，對從菲涅耳透鏡中心一側(cè)成為菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的間距區(qū)、使折射型棱鏡部72i-3、...、72i的高度Rfr逐漸地減少的混合型棱鏡部(媒介棱鏡部)進(jìn)行了成形。這樣做的目的是使從中心一側(cè)的間距區(qū)組到邊緣一側(cè)的間距區(qū)組轉(zhuǎn)移時的透射率特性變得平滑，通過如該圖36A的菲涅耳透鏡70那樣設(shè)置媒介間距區(qū)組，從原理上講，可使透射率特性變得平滑。
但是，由于在全反射型棱鏡部的全反射面上發(fā)生了虛線圓NG內(nèi)的變形，在圖36A中示出的菲涅耳透鏡70中，間距區(qū)Pi-1的透射率與間距區(qū)Pi的透射率的不連續(xù)性增加了。因而，如果將圖36A的菲涅耳透鏡70應(yīng)用于屏幕，則在屏幕上的圖像的亮度中產(chǎn)生了不自然的邊界。
另一方面，在圖37A的菲涅耳透鏡70中，設(shè)想在全反射型棱鏡部的全反射面上發(fā)生了虛線圓NG內(nèi)的變形，除了圖36A的菲涅耳透鏡70的結(jié)構(gòu)外，如上所述，故意地設(shè)置折射型棱鏡部72i+1～72j。因此，與圖36A的菲涅耳透鏡70的結(jié)構(gòu)不同，可消除間距區(qū)之間的透射率的不連續(xù)性。
再稍詳細(xì)地說明圖36A的菲涅耳透鏡70與圖37A的菲涅耳透鏡70的不同。
圖38A、圖38B是說明圖36A的菲涅耳透鏡70與圖37的菲涅耳透鏡70的差別用的圖。圖38A是放大了圖36A的菲涅耳透鏡70的間距區(qū)Pi-1～Pj的圖，圖38B是放大了圖37A的菲涅耳透鏡70的間距區(qū)Pi-1～Pj的圖。與圖36A、圖37B相同的符號表示相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖38A的間距區(qū)Pi-1中，由于在菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的鄰接間距區(qū)Pi中設(shè)置了最后的折射型棱鏡部72i，故在全反射型棱鏡部71i-1的全反射面74i-1上產(chǎn)生了虛線圓NG內(nèi)的變形。因而，不是由全反射型棱鏡部71i-1的入射面75i-1接收的入射光束76i-1的全部被全反射面74i-1全反射后從出射面73出射。即，由于一部分光束77i-1被入射面75i-1折射后因虛線圓NG內(nèi)的變形的緣故朝向與原來的全反射方向不同的方向散射，故產(chǎn)生了光損耗。
另一方面，在圖38A的間距區(qū)Pi中，由于在與菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)鄰接的間距區(qū)Pi+1中不存在折射型棱鏡部，故在間距區(qū)Pi的全反射型棱鏡部71i的全反射面74i上不產(chǎn)生變形。因而，在該間距區(qū)Pi中，由全反射型棱鏡部71i的入射面75i接收的入射光束76i被整個全反射面74i全反射后從出射面73出射，因此，與間距區(qū)Pi-1不同，沒有產(chǎn)生光損耗。
以下，在間距區(qū)Pi+1、...中，由于在全反射面74i+1、...中沒有產(chǎn)生虛線圓NG內(nèi)的變形，故在產(chǎn)生了因變形的影響導(dǎo)致的光損耗的間距區(qū)Pi-1與沒有光損耗的間距區(qū)Pi之間，較大地產(chǎn)生了透射率的不連續(xù)性。
相對于該圖38A的情況，在圖38B中示出的菲涅耳透鏡70中，設(shè)想在全反射面74i中產(chǎn)生了虛線圓NG內(nèi)的變形，在間距區(qū)Pi的與菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)鄰接的間距區(qū)Pi+1中也故意地設(shè)置了與光的接收無關(guān)的折射型棱鏡部72i+1。通過這樣做，即使在間距區(qū)Pi中，一部分光束77i被入射面75i折射后因虛線圓NG內(nèi)的變形的緣故朝向也與原來的全反射方向不同的方向散射，由此，與間距區(qū)Pi-1同樣地產(chǎn)生光損耗，消除了透射率的不連續(xù)性。
以下，在菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的各間距區(qū)中也同樣地設(shè)置與光接收無關(guān)的折射型棱鏡部直到折射型棱鏡部72i-1～72j，消除了透射率的不連續(xù)性。而且，朝向菲涅耳透鏡70的入射光的入射角變得足夠大，在全反射面的整個面上在不進(jìn)行全反射的間距區(qū)以后，使虛設(shè)的折射型棱鏡部完全消失。
圖38B的間距區(qū)Pj正好相當(dāng)于此，由于入射光的入射角變得足夠大，理應(yīng)產(chǎn)生虛線圓NG的變形的全反射面74j的部分不用作光的全反射，與鄰接的間距區(qū)Pj-1的光損耗的差異與虛線圓NG的變形的有無沒有關(guān)系。
這樣，到設(shè)置全反射型棱鏡部71j-1、71j的邊緣一側(cè)間距區(qū)組為止，通過設(shè)置與光接收無關(guān)的折射型棱鏡部72i+1～72j，可全部消除起因于虛線圓NG的變形的透射率的不連續(xù)性。
如上所述，按照本實施形態(tài)6，在步驟ST2之后設(shè)置設(shè)定間距余量ΔPn的步驟ST6，由于使切削開始位置朝向切削進(jìn)行方向挪了間距余量ΔPn后在步驟ST7中切削副單元棱鏡部成形模，故在切削副單元棱鏡部時，可防止在每個間距區(qū)的各主單元棱鏡部間的谷線Tn前端部上發(fā)生的透鏡成形模C的變形，可使透鏡成形模成為與設(shè)計相一致的形狀，此外，可得到能保證用透鏡成形模制造的菲涅耳透鏡的光學(xué)性能的效果。
此外，按照本實施形態(tài)6，在制造對由全反射型棱鏡部和折射型棱鏡部構(gòu)成的混合型棱鏡部進(jìn)行了成形的菲涅耳透鏡中心一側(cè)間距區(qū)組、只對全反射型棱鏡部進(jìn)行了成形的菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的間距區(qū)組和隨著間距區(qū)從菲涅耳透鏡中心一側(cè)間距區(qū)組朝向上述菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的間距區(qū)組轉(zhuǎn)移、在將全反射型棱鏡部的高度保持為恒定的同時只使折射型棱鏡部的高度減少的媒介間距區(qū)組的情況下，由于從媒介間距區(qū)組到菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)間距區(qū)組的至少一部分間距區(qū)為止將媒介間距區(qū)組中具有最小的高度的、與光接收無關(guān)的折射型棱鏡部作為虛設(shè)棱鏡部來切削，故可得到能消除由因全反射面的變形引起的光損耗所產(chǎn)生的透射率的不連續(xù)性這樣的效果。
再有，在此，從媒介間距區(qū)組朝向菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的間距區(qū)組切削虛設(shè)棱鏡部，但本實施形態(tài)6不限定于此。例如，在從混合型棱鏡部(包含媒介棱鏡部)朝向折射型棱鏡部或全反射型棱鏡部等、或相反從折射型棱鏡部或全反射型棱鏡部等朝向混合型棱鏡部(包含媒介棱鏡部)使棱鏡部的形狀在每個間距區(qū)中變化的情況下，通過在棱鏡部的形狀變化的至少一部分的間距區(qū)組中連續(xù)地設(shè)置虛設(shè)棱鏡部，可抑制因棱鏡部形狀的變化產(chǎn)生的制造誤差(例如谷線前端部的變形等)的急劇的消失、發(fā)生、可緩和透射率等的光學(xué)性能的急劇的變化。
實施形態(tài)7.
如在實施形態(tài)1中已說明的那樣，折射型棱鏡部具備無效面，由該無效面接收的入射光束(無效光線組)在菲涅耳透鏡的內(nèi)部成為雜散光，從出射面出射，成為在屏幕上發(fā)生重像(ghost)的主要原因。此外，根據(jù)入射光的入射角的大小，也存在即使入射到全反射型棱鏡部上也不被全反射面全反射的光線(假如通俗地表達(dá)的話，是使全反射面“空振”的空振光線)，該光線也成為雜散光，使重像發(fā)生。在本實施形態(tài)7中，說明在入射面一側(cè)和出射面一側(cè)施加了吸收雜散光以減輕重像的結(jié)構(gòu)的菲涅耳透鏡。
圖39是示出本發(fā)明的實施形態(tài)7的菲涅耳透鏡的剖面形狀的圖，是在菲涅耳透鏡的入射一側(cè)設(shè)置了減輕起因于無效光線的重像的結(jié)構(gòu)的情況。與圖9相同的符號表示相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖39中，81是分別在折射型棱鏡部3A的無效面3Z、3Z-1、...上設(shè)置的光吸收層。
光吸收層81起到吸收入射到各間距區(qū)的無效面3Z、3Z-1、...上的無效光線lie的作用。通過在無效面3Z、3Z-1、...上設(shè)置光吸收層81，可防止因無效光線導(dǎo)致的菲涅耳透鏡1內(nèi)部的雜散光的發(fā)生，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
圖40是示出本發(fā)明的實施形態(tài)7的菲涅耳透鏡的剖面形狀的圖，示出了在菲涅耳透鏡的出射面一側(cè)吸收因無效光線或空振光線導(dǎo)致的雜散光的結(jié)構(gòu)。與圖9相同的符號表示相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖40中，82是在菲涅耳透鏡1的出射面5上設(shè)置的雜散光吸收片。雜散光吸收片82是具有與菲涅耳透鏡1的出射面平行的入射面和出射面的平行片，交互地層疊了透過光的光透射層83和吸收光的薄膜的光吸收層84，使其與菲涅耳透鏡1的未圖示的光軸平行。
如圖40中所示，如果比較由折射型棱鏡部3A的入射面3B及全反射型棱鏡部4A的入射面4B接收的光線b3、b4的光路，則從無效面3Z、3Z-1、...入射的菲涅耳透鏡1內(nèi)部的雜散光be1及從全反射型棱鏡部4A的入射面4B入射并使全反射面4C空振的空振光線的雜散光be2較多地朝向菲涅耳透鏡1的徑向行進(jìn)，因此，如果從菲涅耳透鏡1的出射面5出射并成為光線be1’、be2’，則被與菲涅耳透鏡1的光軸平行地層疊的各光吸收層84所吸收。
如果由折射型棱鏡部3A的入射面3B或全反射型棱鏡部4A的入射面4B接收的光線b3、b4也從出射面5出射并成為光線b3’、b4’，則其一部分被光吸收層84吸收，但由于這些光線b3’、b4’對菲涅耳透鏡1的光軸幾乎平行地出射，故被吸收的光量極微。大部分的光線b3’、b4’透過光透射層83，例如朝向未圖示的雙凸透鏡行進(jìn)，不會成為大的問題。
再有，光透射層83和光吸收層84的層疊結(jié)構(gòu)可以如圖41A那樣以菲涅耳透鏡1的光軸為中心作成同心圓狀(放射狀)，也可如圖41B那樣在紙面上下方向上層疊光透射層83、光吸收層84，以使光透射層83或光吸收層84向紙面左右方向擴(kuò)展。此時，如果應(yīng)用于縱橫比為3∶4的屏幕，則紙面上下方向為3，紙面左右方向為4。
通過采用圖41A的結(jié)構(gòu)，可使雜散光的吸收效率為最佳，通過采用圖41B的結(jié)構(gòu)，雜散光吸收片82的制造變得容易，可減輕制造成本。
此外，光吸收層84的層疊間隔(光透射層83的厚度)可與菲涅耳透鏡1的間距區(qū)間隔相一致，也可根據(jù)離菲涅耳透鏡1的光軸的距離使其變化，可根據(jù)規(guī)格自由地設(shè)計。附帶地說，應(yīng)將光吸收層84的層疊間隔的間距設(shè)定為避免因與菲涅耳透鏡1、未圖示的雙凸透鏡的周期結(jié)構(gòu)的干擾引起的摩爾條紋的發(fā)生的間距。
再者，也可在菲涅耳透鏡1的出射面5一側(cè)以圖41A或圖41B的層疊圖形作成埋入光吸收層84的多個狹縫，在這些狹縫中設(shè)置光吸收層84。此時，作為光吸收層84，通過在上述多個狹縫內(nèi)充填具有光吸收性的涂料來形成是適當(dāng)?shù)摹＿@樣，通過在菲涅耳透鏡1的出射面5上對雜散光吸收片82進(jìn)行一體化成形，可削減部件數(shù)目。
圖42是示出本發(fā)明的實施形態(tài)7的菲涅耳透鏡的剖面形狀的圖，示出了在菲涅耳透鏡的出射面一側(cè)吸收由無效面接收并產(chǎn)生的雜散光的結(jié)構(gòu)。與圖9、圖40相同的符號表示相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
在圖42中，85是在菲涅耳透鏡1的出射面5一側(cè)設(shè)置的光吸收片，是具有與菲涅耳透鏡1的出射面5平行的入射面和出射面的平行片。
如在圖40中已敘述的那樣，由于雜散光be1或雜散光be2較多地朝向菲涅耳透鏡1的徑向行進(jìn)，故與由折射型棱鏡部3A的入射面3B或全反射型棱鏡部4A的入射面4B接收并從出射面5出射的光線b3’、b4’的光路長度B3’、B4’相比，光吸收片85內(nèi)的雜散光be1’、be2’的光路長度BE1’、BE2’較長。利用光吸收片85以該兩者的光路差的部分較多地吸收雜散光be1’、be2’，可降低從光吸收片85出射時的雜散光be1’、be2’的強(qiáng)度。
此外，由于由光吸收片85的內(nèi)部(出射面)以多重方式反射的雜散光be3、be4根據(jù)其多重反射的次數(shù)，其光路長度進(jìn)一步變長而更多地被吸收，故與雜散光be1’、be2’相比其強(qiáng)度下降，完全不成為問題。
再者，由于在光吸收片85的入射面一側(cè)反射的雜散光be5、be6在菲涅耳透鏡1的各部位處進(jìn)行(多重)折射、反射之后朝向光吸收片85入射，故其強(qiáng)度進(jìn)一步下降了反射時在菲涅耳透鏡1的各部位處折射、反射后從菲涅耳透鏡1出射的光在折射、反射的各界面上所受到的損耗的部分。
這樣，通過利用光吸收片85，可用簡單的結(jié)構(gòu)來吸收雜散光，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
再有，也可任意地組合圖39～圖42的減輕重像的各種結(jié)構(gòu)來吸收雜散光。例如，通過在菲涅耳透鏡1中應(yīng)用光吸收層81與雜散光吸收片82的組合或光吸收層81與光吸收片85的組合，可進(jìn)一步吸收雜散光，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
如上所述，按照本實施形態(tài)7，由于在折射型棱鏡部3A的無效面3Z、3Z-1、...分別設(shè)置吸收光的薄膜的光吸收層81，故可防止菲涅耳透鏡1內(nèi)部的雜散光的發(fā)生，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
此外，按照本實施形態(tài)7，由于在出射面5上具備以與菲涅耳透鏡1的光軸大致平行的方式在多個光透射層83之間層疊了多個光吸收層84的雜散光吸收片82，故可吸收在菲涅耳透鏡1的內(nèi)部發(fā)生的雜散光，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
再者，按照本實施形態(tài)7，由于使雜散光吸收片82與菲涅耳透鏡1的出射面一體地成形，故可得到能以少的部件數(shù)目吸收雜散光的效果。
再者，按照本實施形態(tài)7，由于以菲涅耳透鏡1的光軸為中心以同心圓狀(放射狀)層疊光透射層83或光吸收層84，故可得到使雜散光的吸收效率為最佳的效果。
再者，按照本實施形態(tài)7，由于相對于一個方向平行地層疊光透射層83和光吸收層84，故雜散光吸收片82的制造變得容易，可得到能削減制造成本的效果。
再者，按照本實施形態(tài)7，由于在菲涅耳透鏡1的出射面5上設(shè)置光吸收片85，故可用簡單的結(jié)構(gòu)來吸收雜散光，可得到能減輕在屏幕上發(fā)生的重像的效果。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的菲涅耳透鏡適合于對于屏幕從背面投射圖像光的背面投影型投影系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種菲涅耳透鏡，其特征在于配備具有混合型棱鏡部的間距區(qū)，上述混合型棱鏡部同時具有折射型棱鏡部，利用第1折射現(xiàn)象和第2折射現(xiàn)象，使規(guī)定的入射角的第1入射光線作為規(guī)定的出射角的第1出射光線出射；以及全反射型棱鏡部，利用第3折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象和第4折射現(xiàn)象，使上述規(guī)定的入射角的第2入射光線作為與上述第1出射光線平行的第2出射光線出射。
2.如權(quán)利要求1中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在至少2個以上的多個間距區(qū)中具有混合型棱鏡部，折射型棱鏡部對于上述混合型棱鏡部的比例在各個間距區(qū)中不同。
3.一種菲涅耳透鏡，其中，經(jīng)在各間距區(qū)中分別具備的各棱鏡部使規(guī)定的入射角的入射光線作為規(guī)定的出射角的出射光線出射，其特征在于配備具有混合型棱鏡部的間距區(qū)，上述混合型棱鏡部由折射型棱鏡部與全反射型棱鏡部實現(xiàn)了一體化而構(gòu)成，上述折射型棱鏡部具有由下述部分構(gòu)成的剖面形狀第1入射面，利用第1折射現(xiàn)象以規(guī)定的入射角使入射的第1入射光線成為第1透射光線；平面形狀的出射面，利用第2折射現(xiàn)象使上述第1透射光線成為規(guī)定的出射角的第1出射光線；以及無效面，與上述第1入射面和鄰接間距區(qū)相接，上述全反射型棱鏡部具有由下述部分構(gòu)成的剖面形狀第2入射面，利用第3折射現(xiàn)象使以上述規(guī)定的入射角入射的第2入射光線成為第2透射光線；全反射面，利用全反射現(xiàn)象使上述第2透射光線成為與上述第1透射光線平行的第3透射光線；以及上述折射型棱鏡部的上述出射面，在上述全反射型棱鏡部中，利用在上述出射面處的第4折射現(xiàn)象使上述第3透射光線成為上述規(guī)定的出射角的第2出射光線，使沒有成為上述第3透射光線的一部分第2入射光線作為上述第1入射光線來接收。
4.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于從朝向鄰接間距區(qū)中具備的混合型棱鏡部的無效面入射的無效光線的方向來看，將第2入射面成形為隔斷上述無效面的剖面形狀，將全反射面成形為補(bǔ)償上述第2入射面的上述剖面形狀的第2入射面補(bǔ)償形狀。
5.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在根據(jù)混合型棱鏡部的透射率與折射型棱鏡部的透射率相等的特性變化角確定的小入射角區(qū)域的各間距區(qū)中分別具備上述折射型棱鏡部。
6.如權(quán)利要求4中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在根據(jù)混合型棱鏡部的透射率與折射型棱鏡部的透射率相等的特性變化角確定的小入射角區(qū)域的各間距區(qū)中分別具備上述折射型棱鏡部。
7.如權(quán)利要求5中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，根據(jù)入射角的減少，增加折射型棱鏡部對混合型棱鏡部的混合比率。
8.如權(quán)利要求6中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，根據(jù)入射角的減少，增加折射型棱鏡部對混合型棱鏡部的混合比率。
9.如權(quán)利要求5中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，具備根據(jù)入射角的減少稍微減少第2入射面的面積并稍微增加第1入射面的面積的媒介棱鏡部。
10.如權(quán)利要求6中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在特性變化角附近的特性變化區(qū)域的各間距區(qū)中，具備根據(jù)入射角的減少稍微減少第2入射面的面積并稍微增加第1入射面的面積的媒介棱鏡部。
11.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在第2入射面與出射面構(gòu)成的角度不成為鈍角的范圍內(nèi)，使上述第2入射面與全反射面構(gòu)成的前端刃角成為最銳角度。
12.如權(quán)利要求11中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在比對于最銳角度的前端刃角的透射率與對于上述最銳角度以外的前端刃角的透射率相等的入射角小的入射角區(qū)域中，使上述前端刃角比上述最銳角度大。
13.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在混合型棱鏡部的透射率減少的入射角的各間距區(qū)中，使規(guī)定的出射角比0°大。
14.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在只與被切成矩形形狀的菲涅耳透鏡的4邊中最接近于光軸的1邊交叉的邊界環(huán)帶的透鏡外周一側(cè)，平行地設(shè)定出射角，在上述邊界環(huán)帶的光軸一側(cè)，將出射角設(shè)定得比上述平行地被設(shè)定的出射角大。
15.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于折射型棱鏡部在無效面上具備吸收光的薄膜的光吸收層。
16.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在出射面上具備由使光透射的多個光透射層和在上述光透射層間與菲涅耳透鏡的光軸大致平行地層疊的、吸收光的多個光吸收層構(gòu)成的雜散光吸收片。
17.如權(quán)利要求16中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于將雜散光吸收片與菲涅耳透鏡的出射面一體地成形。
18.如權(quán)利要求16中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于以菲涅耳透鏡的光軸為中心，將光透射層和光吸收層層疊為同心圓狀。
19.如權(quán)利要求16中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于將光透射層和光吸收層層疊為對于一個方向大致平行。
20.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在出射面上具備吸收光的光吸收片。
21.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于混合型棱鏡部在其間距區(qū)之間分別具有間距余量而被形成。
22.如權(quán)利要求3中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在至少一部分的間距區(qū)組中連續(xù)地具備在光軸方向上具有與光接收無關(guān)的高度的虛設(shè)棱鏡部。
23.一種屏幕，其特征在于，具備權(quán)利要求1至權(quán)利要求22中的任一項中所述的菲涅耳透鏡；以及成像漫射裝置，從上述菲涅耳透鏡接收附加了顯示內(nèi)容的出射光，使上述出射光成像并漫射。
24.如權(quán)利要求23中所述的屏幕，其特征在于成像漫射裝置與菲涅耳透鏡的出射面一體地成形。
25.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求23或權(quán)利要求24中所述的屏幕；出射大體平行的光的照明光源裝置；對來自上述照明光源裝置的光進(jìn)行聚光的聚光光學(xué)裝置；按照顯示內(nèi)容對上述聚光光學(xué)裝置進(jìn)行了聚光的光在空間上進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的光調(diào)制裝置；以及使由上述光調(diào)制裝置進(jìn)行了調(diào)制的光投影到上述屏幕上的投影光學(xué)裝置。
26.一種菲涅耳透鏡，其中，在輸入光的一側(cè)并排地配置了多個具有光入射的第2入射面和對朝向上述第2入射面入射的光的一部分進(jìn)行全反射并使其在所希望的方向上偏轉(zhuǎn)的全反射面的全反射型棱鏡部，其特征在于上述全反射型棱鏡部在不由上述全反射面進(jìn)行全反射的光入射的上述第2入射面上具備副單元棱鏡部，同時將上述副單元棱鏡部定為具備使已入射的光折射并在上述所希望的方向上偏轉(zhuǎn)的第1入射面的折射型棱鏡部。
27.如權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于延長了副單元棱鏡部的第1入射面的面在全反射型棱鏡部的范圍內(nèi)處于全反射面的輸出光的一側(cè)。
28.如權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
29.如權(quán)利要求27中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
30.一種菲涅耳透鏡，其中，在輸入光的一側(cè)并排地配置了多個具有使已入射的光折射并在所希望的方向上偏轉(zhuǎn)的第1入射面和上述第1入射面以外的無效面，其特征在于上述折射型棱鏡部在上述第1入射面上具備接收朝向與菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)鄰接的上述無效面入射的光的副單元棱鏡部，將上述副單元棱鏡部定為具備接收光的第2入射面和使由上述第2入射面已接收的光進(jìn)行全反射并在所希望的方向上偏轉(zhuǎn)的全反射面的全反射型棱鏡部。
31.如權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于延長了副單元棱鏡部的第2入射面的面在折射型棱鏡部的范圍內(nèi)處于無效面的輸出光的一側(cè)。
32.如權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
33.如權(quán)利要求31中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在第1入射面上所占的副單元棱鏡部的比例發(fā)生變化。
34.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
35.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求31中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
36.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求32中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
37.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求33中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
38.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求27中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
39.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求27中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求31中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
40.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求27中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求32中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
41.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求27中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求33中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
42.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求28中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
43.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求28中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求31中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
44.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求28中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求32中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
45.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求28中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求33中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
46.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求29中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
47.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求29中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求31中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
48.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求29中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求32中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
49.一種菲涅耳透鏡，其特征在于，具備與權(quán)利要求29中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第1范圍；以及與權(quán)利要求33中所述的菲涅耳透鏡為同一形態(tài)的第2范圍。
50.如權(quán)利要求34中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
51.如權(quán)利要求35中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
52.如權(quán)利要求36中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
53.如權(quán)利要求37中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
54.如權(quán)利要求38中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
55.如權(quán)利要求39中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
56.如權(quán)利要求40中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
57.如權(quán)利要求41中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
58.如權(quán)利要求42中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
59.如權(quán)利要求43中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
60.如權(quán)利要求44中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
61.如權(quán)利要求45中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
62.如權(quán)利要求46中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
63.如權(quán)利要求47中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
64.如權(quán)利要求48中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
65.如權(quán)利要求49中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于第1范圍中的第2入射面上所占的副單元棱鏡部的比例越靠近上述第1范圍與第2范圍的邊界越大，越離開上述邊界越小，上述第2范圍中的第1入射面上所占的上述副單元棱鏡部的比例越靠近上述邊界越大，越離開上述邊界越小。
66.如權(quán)利要求26中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在輸入光的一側(cè)的面上設(shè)置的菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上設(shè)置與上述菲涅耳透鏡不同的第2菲涅耳透鏡。
67.如權(quán)利要求30中所述的菲涅耳透鏡，其特征在于在輸入光的一側(cè)的面上設(shè)置的菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上設(shè)置與上述菲涅耳透鏡不同的第2菲涅耳透鏡。
68.一種屏幕，其特征在于，由下述部分構(gòu)成權(quán)利要求26至權(quán)利要求65中的任一項中所述的菲涅耳透鏡；以及在上述菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)的面上形成的、對從上述菲涅耳透鏡輸出的光進(jìn)行漫射的光漫射裝置。
69.一種屏幕，其特征在于，由下述部分構(gòu)成權(quán)利要求66或權(quán)利要求67中所述的菲涅耳透鏡；以及在上述菲涅耳透鏡的輸出光的一側(cè)具備的、對從上述菲涅耳透鏡輸出的光進(jìn)行漫射的光漫射裝置。
70.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求68中所述的屏幕；發(fā)出圖像光的圖像光源；以及使從上述圖像光源發(fā)出的上述圖像光投影到上述屏幕上的投影光學(xué)裝置。
71.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求69中所述的屏幕；發(fā)出圖像光的圖像光源；以及使從上述圖像光源發(fā)出的上述圖像光投影到上述屏幕上的投影光學(xué)裝置。
72.一種透鏡成形模制造方法，該方法是對于透鏡成形模用車刀切削在菲涅耳透鏡的每個間距區(qū)中形成的折射型棱鏡部和全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀的透鏡成形模制造方法，其特征在于以規(guī)定的間距區(qū)數(shù)重復(fù)進(jìn)行下述的步驟主單元棱鏡部切削步驟，對于上述切削對象間距區(qū)，用上述車刀切削上述折射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀；以及副單元棱鏡部切削步驟，對于上述切削對象間距區(qū)，用上述車刀切削上述全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀，同時使上述全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀中的延長了全反射面的面通過上述切削對象間距區(qū)與比起上述切削對象間距區(qū)位于上述菲涅耳透鏡中心一側(cè)的鄰接間距區(qū)構(gòu)成的谷線或比起上述谷線位于輸出光的一側(cè)。
73.一種透鏡成形模制造方法，該方法是對于透鏡成形模用車刀切削在菲涅耳透鏡的每個間距區(qū)中形成的折射型棱鏡部和全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀的透鏡成形模制造方法，其特征在于以規(guī)定的間距區(qū)數(shù)重復(fù)進(jìn)行下述的步驟主單元棱鏡部切削步驟，對于上述切削對象間距區(qū)，用上述車刀切削上述全反射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀；以及副單元棱鏡部切削步驟，對于上述切削對象間距區(qū)，用上述車刀切削上述折射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀，同時使上述折射型棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀中的延長了第1入射面的面通過上述切削對象間距區(qū)與比起上述切削對象間距區(qū)位于上述菲涅耳透鏡邊緣一側(cè)的鄰接間距區(qū)構(gòu)成的谷線或比起上述谷線位于輸出光的一側(cè)。
74.如權(quán)利要求72中所述的透鏡成形模制造方法，其特征在于在每個間距區(qū)中在從菲涅耳透鏡的中心一側(cè)朝向菲涅耳透鏡的邊緣一側(cè)的切削進(jìn)行方向上以全反射型棱鏡部、折射型棱鏡部的順序進(jìn)行切削的情況下，在副單元棱鏡部切削步驟之前具備在上述每個間距區(qū)中設(shè)定間距余量的間距余量設(shè)定步驟，同時在上述副單元棱鏡部切削步驟中，在上述每個間距區(qū)中將切削開始位置朝向上述切削進(jìn)行方向挪了上述間距余量后分別切削上述折射型棱鏡部。
75.如權(quán)利要求73中所述的透鏡成形模制造方法，其特征在于在每個間距區(qū)中在從菲涅耳透鏡的邊緣一側(cè)朝向菲涅耳透鏡的中心一側(cè)的切削進(jìn)行方向上以折射型棱鏡部、全反射型棱鏡部的順序進(jìn)行切削的情況下，在副單元棱鏡部切削步驟之前具備在上述每個間距區(qū)中設(shè)定間距余量的間距余量設(shè)定步驟，同時在上述副單元棱鏡部切削步驟中，在上述每個間距區(qū)中將切削開始位置朝向上述切削進(jìn)行方向挪了上述間距余量后分別切削上述全反射型棱鏡部。
76.如權(quán)利要求73中所述的透鏡成形模制造方法，其特征在于在至少一部分的間距區(qū)組中連續(xù)地切削在光軸方向上具有與光接收無關(guān)的高度的虛設(shè)棱鏡部的反轉(zhuǎn)形狀。
77.一種透鏡制造方法，其特征在于在由權(quán)利要求72至權(quán)利要求76中的任一項中所述的透鏡成形模制造方法制造的透鏡成形模中流入樹脂，如果上述樹脂固化，則從上述已固化的樹脂卸下上述透鏡成形模，以形成透鏡。
全文摘要
本發(fā)明配備具有混合型棱鏡部的間距區(qū)，上述混合型棱鏡部同時具有折射型棱鏡部3A，利用2次折射使入射角a的入射光線li1作為出射角f的出射光線lo1而出射；以及全反射型棱鏡部4A，利用折射、全反射和折射使入射角a的入射光線li2作為與出射光線lo1平行的出射光線lo2而出射。
文檔編號G03B21/62GK1392969SQ01802971
公開日2003年1月22日 申請日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者鈴木浩志, 寺本浩平, 蘆崎能廣, 鹿間信介, 流鄉(xiāng)忠彥, 小島邦子, 關(guān)口博 申請人:三菱電機(jī)株式會社, 大日本印刷株式會社