專利名稱：用于顯示設(shè)備的平谷菲涅耳透鏡的制作方法
相關(guān)申請的交叉參考本美國專利申請是申請?zhí)枮?0/693,615的在先美國專利申請的部分繼續(xù)申請并要求該在先申請的優(yōu)先權(quán)利益，該在先申請于2003年10月23日提交，標(biāo)題為“RearProjection Display(背投影顯示)”，所列發(fā)明人為Mark D.Peterson和JeffreyA.Gohman，而該在先申請是申請?zhí)枮?0/222,083且于2002年8月16日提交的美國專利申請的部分繼續(xù)申請。
背景技術(shù)：
為了提供屏幕尺寸超過約40英寸的電視機(jī)，通常使用直視陰極射線管(CRT)之外的顯示設(shè)備。隨著CRT的屏幕尺寸增加，其深度也增加。通常認(rèn)為，對超過40英寸的屏幕尺寸來說，直視CRT已不再實用。對大屏幕(＞40英寸的屏幕尺寸)顯示器存在三種選擇投影顯示器、等離子顯示器，及液晶顯示器(LCD)。
當(dāng)前的等離子和LCD顯示器都比投影顯示器貴得多。等離子和LCD顯示器通常薄得可以安裝在墻上，但是可能重得難以安裝。例如，當(dāng)前的42英寸等離子顯示器可能重80磅或更重，而60英寸的等離子顯示器可能重150磅或更重。等離子和LCD顯示器相對當(dāng)前的投影顯示器的一個優(yōu)點是它們通常比當(dāng)前具有相同尺寸的投影顯示器薄得多。
投影顯示器，具體來說是背投影顯示器，通常比等離子顯示器更加節(jié)約成本。為了對大屏幕需要提供實際的解決方案，投影顯示器還可能在房間中占用過大的空間。例如，典型的60英寸背投影顯示器有24英寸厚并且可能重200到300磅。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的背投影顯示設(shè)備?？偟膩碚f，顯示設(shè)備100包括光學(xué)引擎140、投影透鏡130、背板反射鏡120，及屏幕110。光學(xué)引擎140生成要投影在屏幕110上的圖像。投影透鏡130將來自光學(xué)引擎140的圖像投影到背板反射鏡120上，后者將圖像反射到屏幕110上。顯示設(shè)備100的尺寸和要在屏幕110上顯示的圖像尺寸成比例。這樣，對于大屏幕尺寸(如，＞60英寸)，顯示設(shè)備100的總體尺寸可能非常大。
菲涅耳透鏡可用于將投影的圖像指向觀看者?，F(xiàn)有的背投影顯示設(shè)備因為來自菲涅耳表面的表面反射而很厚。隨著入射角增大(在菲涅耳的平坦面上)，從空氣-塑料界面反射的光量也增加，從而降低圖像的均勻度。具有本領(lǐng)域普通技術(shù)水平的人也熟悉菲涅耳表面反射的計算。
圖2示出用菲涅耳透鏡實現(xiàn)的現(xiàn)有背投影顯示設(shè)備200?，F(xiàn)有背投影顯示設(shè)備200包括光學(xué)引擎210、投影透鏡220、菲涅耳透鏡230，及漫射屏240。碰撞菲涅耳透鏡230透射面的光可以相對于光軸250大致對稱。使用這樣的菲涅耳透鏡可能產(chǎn)生光人工效應(yīng)，如散射光。這些光人工效應(yīng)會影響所顯示圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于顯示設(shè)備的菲涅耳透鏡。該菲涅耳透鏡包括成角的第一斜面以用于接收輸入光，面對第一斜面的第二斜面，及連接第一斜面與第二斜面的谷底。該谷底可以配置為散射從第一斜面反射過來的散射光。
附圖簡要說明在附圖中作為示例而非作為限制示出本發(fā)明，在附圖中，相同的參考標(biāo)號指示相同的元素。
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的背投影顯示設(shè)備。
圖2示出現(xiàn)有的用菲涅耳透鏡實現(xiàn)的背投影顯示設(shè)備。
圖3示出具有平行于屏幕的平面反射鏡的超薄背投影顯示設(shè)備的一個實施例。
圖4示出用于背投影屏幕的具有截面輪廓的菲涅耳透鏡。
圖5示出具有39°槽角的菲涅耳透鏡的截面輪廓視圖。
圖6a示出包括各具不同槽角的兩個區(qū)(zone)的菲涅耳透鏡的正視圖。
圖6b示出包括具有35°槽角的第一區(qū)和具有41°槽角的第二區(qū)的雙區(qū)菲涅耳透鏡的截面輪廓視圖。
圖7示出與具有10°齒面角的菲涅耳透鏡呈60°輸入角的輸入光線。
圖8示出包括具有不同槽角的兩個區(qū)及所述區(qū)的過渡區(qū)域的菲涅耳透鏡設(shè)計的輪廓截面視圖。
圖9示出菲涅耳透鏡設(shè)計中選擇部分的輪廓截面視圖。
圖10示出包括在透鏡的相反兩面上的兩個區(qū)及兩個區(qū)的過渡區(qū)域的菲涅耳透鏡的一個實施例。
圖11示出具有廣角透鏡的背投影顯示設(shè)備的一個實施例。
圖12示出背投影顯示設(shè)備1200和潛在的散射光問題。
圖13示出具有減少散射圖像的元件的背投影顯示設(shè)備1300。
圖14示出散射光而非一致地反射光的示例凸緣1410。
圖15示出漫射可能形成散射圖像的光的示例漫射層1510。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明實施例的齒面角(γ)和輸出光線角(β)之間的關(guān)系。
圖17提供齒面角(γ)和輸出光線角(β)根據(jù)本發(fā)明的實施例作為到菲涅耳透鏡中心的徑向距離的函數(shù)而變化的示例圖示。
圖18是屏幕1800的正視圖。
圖19示出背投影顯示設(shè)備1900。
圖20示出來自菲涅耳透鏡的散射光產(chǎn)生。
圖21進(jìn)一步示出來自菲涅耳透鏡的散射光產(chǎn)生。
圖22示出根據(jù)本發(fā)明實施例的菲涅耳透鏡的平谷配置。
圖23是第一像素的光模式圖示，其中使用第一配置的菲涅耳透鏡產(chǎn)生該光模式。
圖24是第一像素的光模式圖示，其中使用第二配置的菲涅耳透鏡產(chǎn)生該光模式。
圖25是第二像素的光模式圖示，其中使用第一配置的菲涅耳透鏡產(chǎn)生該光模式。
圖26是第二像素的光模式圖示，其中使用第二配置的菲涅耳透鏡產(chǎn)生該光模式。
圖27是圖22的平谷配置的另一個圖示。
圖28提供根據(jù)本發(fā)明實施例的菲涅耳透鏡的深度比與到菲涅耳透鏡中心的徑向距離共同作用的示例圖表。
圖29提供菲涅耳透鏡配置的谷深度、光線和模作為對斜度之比作為到菲涅耳透鏡中心的徑向距離的函數(shù)共同作用的示例圖表。
具體實施例方式
描述了一種超薄背投影顯示系統(tǒng)。在下面的說明中，出于解釋目的，闡明了眾多具體細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明的完整理解。然而，對熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人來說顯然可以不通過這些具體細(xì)節(jié)來實施本發(fā)明。在其他示例中，以框圖形式示出各種結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以使本發(fā)明更清楚。
本文中所描述的超薄背投影顯示設(shè)備包括廣角透鏡系統(tǒng)及一個或多個平行于屏幕的平面反射鏡，其中圖像將顯示在該屏幕上。在一個實施例中，該屏幕具有多個槽角，以提供比具有單個槽角的屏幕更好的照明。如下文中更詳細(xì)的說明，該屏幕可以是具有一個或多個槽角的菲涅耳透鏡。
圖3示出具有平行于屏幕的平面反射鏡的超薄背投影顯示設(shè)備的一個實施例。如下文中更詳細(xì)的說明，使用平行于屏幕的平面反射鏡以及具有垂直于反射鏡及屏幕光軸的廣角投影透鏡允許超薄背投影顯示設(shè)備比現(xiàn)有技術(shù)的背投影顯示設(shè)備更薄、更簡單。例如，如在本文中所述的超薄背投影顯示設(shè)備不到7英寸厚，但可以產(chǎn)生60英寸的圖像。
在一個實施例中，超薄背投影顯示設(shè)備300包括屏幕310、背板反射鏡320、中間反射鏡330、透鏡系統(tǒng)340及數(shù)字微鏡裝置(DMD)350。為說明簡單起見，并未示出其它組件，例如圖像生成組件。可以按現(xiàn)有技術(shù)中的任何已知方式向DMD350提供圖像。DMD350選擇性地將來自光源(未在圖3中示出)的光反射到透鏡系統(tǒng)340。其他類型的裝置(如，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)、柵狀光閥(GLV)、液晶顯示器(LCD)、硅上液晶裝置(LCOS))也可用于向透鏡系統(tǒng)340提供圖像。在一個實施例中，反射鏡可以基本上平行于屏幕，這意味著可以有+/-10°的對齊誤差。在一個實施例中，廣角透鏡系統(tǒng)的光軸可以基本上與屏幕正交，這也意味著可以有+/-10°的對齊誤差。
在一個實施例中，DMD350從透鏡系統(tǒng)340的光軸偏移，從而只使用可用透鏡視場的一部分(如，50％、60％、40％)。在本發(fā)明的一個實施例中，來自DMD350的圖像可以由透鏡系統(tǒng)340在透鏡視場的上半部分中投影到中間反射鏡330。然后圖像可以被反射到背板反射鏡320并最終到達(dá)屏幕310。
在本發(fā)明的一個可選實施例中，來自DMD350的圖像可以由透鏡系統(tǒng)340在透鏡視場的下半部分中投影到中間反射鏡330。在這樣的實施例中，廣角透鏡系統(tǒng)340可以至少部分地高于中間反射鏡330。中間反射鏡330接下來可以至少部分地高于背板反射鏡320。圖像然后被反射到背板反射鏡320并最終到達(dá)屏幕310。
為了按所述方式投影圖像，透鏡系統(tǒng)340可以是超廣角透鏡系統(tǒng)。在一個實施例中，透鏡系統(tǒng)340具有152°或更大的視場角度；不過，也可以使用其他透鏡。總的來說，透鏡系統(tǒng)340的角度越大，就可以制造出越薄的顯示設(shè)備300。適合的廣角透鏡系統(tǒng)的說明在申請?zhí)枮?0/222,050、標(biāo)題為“Wide Angle Lens System Having aDistorted Intermediate Image(具有畸變中間圖像的廣角透鏡系統(tǒng))”并于2002年8月16日提交的美國專利申請中描述，將該申請結(jié)合在此作為參考。
中間反射鏡330將圖像反射到背板反射鏡320，后者將圖像反射到屏幕310。在一個實施例中，屏幕310是菲涅耳透鏡。背板反射鏡320也是平面反射鏡且平行于屏幕310并垂直于透鏡系統(tǒng)340的光軸。因為透鏡系統(tǒng)340的光軸垂直于中間反射鏡330且中間反射鏡330和背板反射鏡320均為平面并平行于屏幕310，在顯示設(shè)備300中沒有成角透鏡和非球面鏡造成的畸變。這簡化了顯示設(shè)備300的設(shè)計并降低了制造成本和復(fù)雜性。
圖4示出用于背投影屏幕的具有截面輪廓的菲涅耳透鏡。圖4提供可用于各種背投影顯示設(shè)備的菲涅耳透鏡的截面的概念性圖示。菲涅耳透鏡可以用兩個角描述。齒面角定義為光進(jìn)入時所通過的每個單槽表面的角，或在某些折射設(shè)計的情況下是光相對于透鏡的光軸離開菲涅耳透鏡的角。槽角是輸入面和反射面之間形成的角，或在折射透鏡的情況下是槽的光學(xué)表面和非光學(xué)表面之間形成的角。齒面角和槽角在下文中參考圖16更充分地進(jìn)行論述。
在一個實施例中，菲涅耳透鏡400可以包括具有一個或多個預(yù)先確定的槽角的很多同心槽。用于制造和使用具有單個槽角的菲涅耳透鏡的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在使用投影透鏡系統(tǒng)的完整透鏡視場的背投影顯示設(shè)備中，將菲涅耳透鏡400的中心部分420用于顯示設(shè)備的透鏡。
虛線矩形420提供對來自菲涅耳透鏡400中心部分的屏幕的指示。透鏡中要使用的那部分的尺寸和形狀對應(yīng)于顯示設(shè)備的屏幕的尺寸和形狀。例如，在某些背投影顯示器中，區(qū)域420的中心可用于屏幕，這是菲涅耳透鏡420的中心。
在使用偏移DMD(或其他裝置)從而只使用投影透鏡視場的一部分時，菲涅耳透鏡400中用于屏幕的區(qū)域?qū)?yīng)地從菲涅耳透鏡400的中心偏移。例如，如果使用投影透鏡視場的上半部分，則屏幕部分410的底邊穿過菲涅耳透鏡400的中心。
圖5示出具有39°槽角510的菲涅耳透鏡500的截面輪廓視圖。圖5中的透鏡可與例如圖3的顯示系統(tǒng)一起使用。在與如圖3所示且具有相對于圖4描述的偏移的顯示系統(tǒng)一起使用時，該39°槽角提供了鉆石切割機(jī)結(jié)構(gòu)完整性和透鏡性能之間的平衡。
在槽角增加時，投影到透鏡500底部中心的圖像變暗，因為光線通過透鏡而沒有從預(yù)期的槽外表的全內(nèi)反射(TIR)表面反射。在槽角減小時，投影到透鏡500頂角的圖像變暗，因為反射的光線被指向下方并遠(yuǎn)離觀看者。同樣，在槽角減小時，用于制造透鏡500的工具會變得無法有效工作。
圖6a示出包括各具不同槽角的兩個區(qū)的菲涅耳透鏡的正視圖。圖6a的實施例示出具有兩個槽角的兩個區(qū)；然而，可以使用具有相應(yīng)槽角的任何數(shù)量的區(qū)。透鏡的槽角可以連續(xù)地變化。同樣，雖然圖6a的示例示出了圓形區(qū)域，但也可以使用其他形狀。
在一個實施例中，內(nèi)部區(qū)域620具有約35°的槽；不過，也可以使用其他槽角。在用于大屏幕時，全部只具有單個槽角的菲涅耳透鏡提供的照明不均勻。在一個實施例中，外部區(qū)域610具有約41°的槽；不過，也可以使用其他槽角。在可選實施例中，內(nèi)部區(qū)域620和外部區(qū)域610可以提供折射和/或反射透鏡的任何組合。在一個實施例中，透鏡600的投影機(jī)一面具有槽，而觀看者一面是平面。在可選實施例中，透鏡600在兩面都具有槽。
圖6b示出包括具有35°槽角的第一區(qū)及具有41°槽角的第二區(qū)的雙區(qū)菲涅耳透鏡的截面輪廓視圖。圖6b的透鏡可與例如圖3的顯示系統(tǒng)一起使用。與圖5的透鏡相比，圖6b的透鏡可以提供改進(jìn)的均勻性。
在一個實施例中，區(qū)620的槽提供折射透鏡，而區(qū)610的槽提供全內(nèi)反射(TIR)透鏡。透鏡600的折射和反射區(qū)可以在透鏡的同一面(如，投影機(jī)一面)或透鏡600的折射和反射區(qū)可以在相反的面上(如，反射在投影機(jī)一面而折射在觀看者一面)。在下文中參考圖10描述本發(fā)明的實施例的示例，其中透鏡的折射和反射區(qū)在相反的面上。如下文中更詳細(xì)的說明，可以使用過渡區(qū)域來減少或甚至消除所述區(qū)之間的過渡造成的圖像人工效應(yīng)。對雙面透鏡，可以將兩個單面透鏡對齊并將每個透鏡的平的一面粘合在一起。或者，可以例如通過固化處理來制造透鏡的一面，而附加的槽可以通過相同的處理在透鏡相反的一面上直接形成。
圖7示出具有60°輸入角的輸入光線及具有10°齒面角的菲涅耳透鏡。對輸入光的陡峭角(如，大于約45°)，可以設(shè)計槽的齒面角，使得所有光進(jìn)入菲涅耳透鏡、經(jīng)反射面反射并直接向觀看者傳播。例如，輸入光720通過槽面700并被輕微地折射。折射光730由反射面710反射向觀看者(未在圖7中示出)。對多數(shù)應(yīng)用來說，反射光740被指向觀看者。
在輸入光的角增加時，存在一個角在該角折射光接觸不到反射面710。這會發(fā)生在例如屏幕底部中心最接近菲涅耳中心的槽處。這部分光損失了并通過菲涅耳結(jié)構(gòu)傳播，產(chǎn)生幻象或使對比度降低。損失的光會降低屏幕區(qū)域底部中心(且可能是到處，這取決于反射鏡相對于屏幕在什么位置)的對比度。
一種減少幻象光線并提高這些區(qū)域中的對比度的方法是改變反射齒面角，使得透鏡設(shè)計為收集盡可能多的光，而不是將光指向觀看者。其結(jié)果是，反射的光線740向下傳播。這提高了所顯示圖像的對比度，但向下的光也未被改變方向到觀看者，并且看起來較暗。
可以設(shè)計齒面角，從而來自于輸入光線較陡峭的屏幕頂角的光被稍微地朝向透鏡中心反射以提高圖像角落處能察覺到的亮度。在下文中參考表1、等式2、表2及圖17更充分地描述本發(fā)明的實施例的示例，其中來自屏幕頂角的光被朝向透鏡中心反射。
圖8示出包括具有不同槽角的兩個區(qū)及所述區(qū)之間的過渡區(qū)域的菲涅耳透鏡設(shè)計的輪廓截面視圖。透鏡800如圖所示僅包括少量的槽、區(qū)和區(qū)域。這是為說明簡單起見?？梢允褂冒ㄈ魏螖?shù)量的槽、區(qū)和/或區(qū)域的菲涅耳透鏡。
如在本文中所用，“區(qū)”是菲涅耳透鏡上具有特定槽角的區(qū)域(在槽角并不連續(xù)變化時)?！皡^(qū)域”是菲涅耳透鏡上其中齒面角(γ)由單個等式定義的區(qū)域。區(qū)可以包括多個區(qū)域。在一個實施例中，在區(qū)邊界處包括一個或多個過渡區(qū)域以提供平滑的區(qū)過渡。
在一個實施例中，定義可以是半徑r的函數(shù)的第一區(qū)域的齒面角的等式F及定義第二區(qū)域的齒面角的等式G在區(qū)域邊界處相等。換句話說，F(xiàn)(r1)＝G(r1)，其中r1是區(qū)域邊界。此外，定義某區(qū)域的齒面角的等式的一階導(dǎo)數(shù)等于定義該區(qū)域邊界處的齒面角的等式的一階導(dǎo)數(shù)。換句話說，F(xiàn)’(r1)＝G’(r1)，其中r1是區(qū)域邊界。此要求規(guī)定了不可見的過渡，因為齒面角的改變是平滑連續(xù)的。
圖9示出菲涅耳透鏡設(shè)計的輪廓截面視圖。在一個實施例中，下面的等式描述了菲涅耳透鏡設(shè)計的各類角。也可以使用可選的角關(guān)系。在下面的等式中，θ6是輸入角，或輸入光線920與水平方向的角；γ是齒面角，或折射面910與水平方向的角；δ是反射齒面角，或反射面900與水平方向的角；ρ是折射光線角，或折射光線930與水平方向的角；θ2是反射光線角，或反射光線950與水平方向的角；及β是輸出光線角，或輸出光線960與水平方向的角。
在一個實施例中，使用下面的等式來確定用于各個區(qū)域的角。對固定的峰值角(峰值角k＝γ+δ)，可以計算齒面角來創(chuàng)建沒有幻象光線在其接近底部中心處的菲涅耳透鏡，并修正該齒面角來增加通過量。
對兩區(qū)域?qū)嵤├?，?nèi)部區(qū)域可以是由下述等式定義的無損系統(tǒng)F(R,γ):=[tan(γ)·(tan(γ)+2·tan(k-γ))+tan(π2-γ-asin(cos(atan(Rf1+γ))n))·tan(k-γ)tan(π2-γ-asin(cos(atan(Rf1)+γ)n))-tan(k-γ)-Rf1]]]>其中n是菲涅耳透鏡材料的折射率，k是槽角，R是到菲涅耳透鏡中心的半徑，而f1是菲涅耳透鏡的焦距。
外部區(qū)域由下述等式定義F2(R,γ):=π2-γ-asin(cos(atan(Rf1)+γ)n)-2(k-γ)-θ2]]>圖10示出包括在透鏡兩面上的具有槽的兩個區(qū)及兩個區(qū)的過渡區(qū)域的菲涅耳透鏡的實施例。菲涅耳透鏡1090包括兩個區(qū)一個折射區(qū)和一個反射區(qū)，以及這兩個區(qū)之間的過渡區(qū)域。在可選實施例中，透鏡1090可以在一面上包括一個或多個區(qū)。
在一個實施例中，菲涅耳透鏡1090包括是常規(guī)折射菲涅耳透鏡設(shè)計1000的內(nèi)部區(qū)。該內(nèi)部區(qū)可以包括向外延伸直到外部區(qū)變得比該內(nèi)部區(qū)更加有效的透鏡1090的中心。菲涅耳透鏡1090還包括是全內(nèi)反射菲涅耳設(shè)計1020的外部區(qū)。如果內(nèi)部區(qū)的折射設(shè)計延伸到透鏡邊緣，與之相比，外部區(qū)將更多的光指向觀看者。
為了降低或甚至消除透鏡1090的折射和反射部分之間的不連續(xù)性，故將過渡區(qū)域1010包括進(jìn)來。在一個實施例中，在過渡區(qū)域1010中，菲涅耳透鏡1090內(nèi)部的光線從折射設(shè)計的朝上的角逐漸改變到反射設(shè)計的水平的角。由于重疊的光線，這種逐漸的改變降低了圖像的不連續(xù)性。
圖11示出具有廣角透鏡的背投影顯示設(shè)備的一個實施例。顯示設(shè)備1100包括屏幕1110、廣角透鏡系統(tǒng)1120和DMD1130。在一個實施例中，屏幕1110是如上文中更詳細(xì)描述的菲涅耳透鏡。
圖像可以由現(xiàn)有技術(shù)中已知的光學(xué)引擎組件(未在圖11中示出)生成并通過DMD1130指向廣角透鏡系統(tǒng)1120。在某些實施例中，DMD1130可以由其他組件代替，例如，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)、柵狀光閥(GLV)、液晶顯示器(LCD)、硅上液晶裝置(LCOS)等。在一個實施例中，DMD1130的光軸與廣角透鏡系統(tǒng)1120的光軸對齊，從而使用完整的透鏡視場來將圖像投影到屏幕1110。在可選的實施例中，DMD130的光軸可以從廣角透鏡系統(tǒng)1120的光軸偏移。使用菲涅耳透鏡，如上所述，可以提供具有更好的亮度均勻度的更薄的系統(tǒng)。
擴(kuò)散的散射光圖12示出背投影顯示設(shè)備1200及潛在的散射光問題。背投影顯示設(shè)備1200包括屏幕1210、背板反射鏡1220、中間反射鏡1230、廣角透鏡系統(tǒng)1240，及數(shù)字微鏡裝置(DMD)1250。DMD1250和廣角透鏡系統(tǒng)1240將圖像投影到中間反射鏡1230上。中間反射鏡1230將所投影的圖像反射到背板反射鏡1220上。從背板反射鏡1220反射的光可以產(chǎn)生所需的圖像(如，光線1254)和不需要的圖像(如，散射光線1258、1260和1262)。例如，如果光沿參考標(biāo)號1252定義的路徑傳播，則它可以產(chǎn)生所需光線1254。
屏幕1210的斜面(如，平坦的輸出表面)充當(dāng)非常好的反射鏡面且一致反射碰撞在表面上的部分光。從屏幕1210的斜面一致反射的光會產(chǎn)生令人不快的散射圖像。例如，光可以沿參考標(biāo)號1252、1266、1268和1270定義的路徑傳播來產(chǎn)生散射光線1258。類似地，光可以沿1252和1274定義的路徑傳播來產(chǎn)生散射光線1262?！吧⑸涔狻笨梢圆扇〉穆窂降牡谌齻€示例由參考標(biāo)號1252、1276、1278和1280示出，這產(chǎn)生散射光線1260。具有本領(lǐng)域普通技術(shù)水平的人應(yīng)理解，散射圖像可以由沿圖12中所示的示例路徑之外的路徑傳播的光產(chǎn)生。
圖13示出具有用于減少散射圖像的元件的背投影顯示設(shè)備1300。背投影顯示設(shè)備1300可以包括圖13中所示的那些組件之外的多個組件或圖13中所示組件的子集。然而，所有這些一般常規(guī)組件不一定都是為了揭示散射光的減少而示出的。
在一個實施例中，背投影顯示設(shè)備1300包括菲涅耳透鏡1310、背板反射鏡1320、中間反射鏡1330、廣角透鏡系統(tǒng)1340，及數(shù)字微鏡裝置(DMD)1350。為了說明簡單起見，未示出其他組件，例如圖像生成組件。菲涅耳透鏡還可以包括凸緣1370、漫射體1380，和/或漫射層1390。
凸緣1370通過在多個不同的方向上散射散射光來幫助減少散射光可見性。在某些實施例中，凸緣1370附著到菲涅耳透鏡1310的輸出面上。在可選實施例中，凸緣1370在菲涅耳透鏡1310的表面上形成(如，與菲涅耳透鏡成一體)。在這樣的實施例中，凸緣1370可以通過固化處理(如，紫外線(UV)固化處理)形成。固化處理，包括UV固化處理，在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在又一個可選實施例中，凸緣1370可以通過打磨菲涅耳透鏡1310的表面(如，打磨菲涅耳透鏡1310的輸出表面)形成。
凸緣1370通常由半透明的材料，如塑料或玻璃構(gòu)成。在某些實施例中，凸緣由和菲涅耳透鏡1310相同的材料構(gòu)成。在可選實施例中，凸緣1370由與用于構(gòu)成菲涅耳透鏡1310的材料不同的材料構(gòu)成。
在一個實施例中，凸緣1370是柱面凸緣。術(shù)語“柱面凸緣”廣義上指具有凸柱面形狀的凸緣。在可選實施例中，凸緣1370是規(guī)則地或隨機(jī)分布在菲涅耳透鏡1310的輸出面上的二維隆起。在一個實施例中，至少一個凸緣1370(如，1370A)具有與另一個凸緣(如，1370B)不同的尺寸和/或形狀。
菲涅耳透鏡1310可以包括用于減少散射光的漫射體1380。漫射體1380通常由半透明材料，如塑料或玻璃構(gòu)成。在本發(fā)明的一個實施例中，通過在形成菲涅耳透鏡1310的材料處于液態(tài)時將珠子(如，白色珠和/或染色的珠)添加到該材料中來形成漫射體1380。在這樣的實施例中，漫射體1380被稱為與菲涅耳透鏡1310“成一體”。
可以仔細(xì)地選擇漫射體1380的光學(xué)質(zhì)量，使得通過漫射體1380一次的光并不明顯改變。相反，在多個方向上散射多次通過漫射體1380的光來降低它干擾超薄背投影顯示設(shè)備1300的圖像質(zhì)量的可能性。
在本發(fā)明的一個實施例中，漫射層1390提供可選(和/或互補(bǔ))的用于減少散射光的機(jī)制。漫射層1390的特性類似于漫射體1380。例如，漫射層1390通常由半透明材料構(gòu)成，如此設(shè)計用于散射不止一次通過它的光。由于漫射層1390很薄并且緊貼圖像表面，所以散射光被漫射而不顯著降低所顯示圖像的銳度。
在一個實施例中，漫射層1390附著到菲涅耳透鏡1310的輸出表面。在可選實施例中，在固化處理(如，UV固化)中在菲涅耳透鏡1310的表面上形成漫射層1390。在示例實施例中，漫射層1390約為0.8毫米厚(+/-10％)。在可選實施例中，漫射層1390可以比0.8毫米更薄或更厚，且可以具有不同的容限(如，+/-3％、+/-5％、+/-12％、+/-15％等)。
在一個實施例中，菲涅耳透鏡1310包括漫射體1380、漫射層1390和凸緣1370中的一個。在可選實施例中，菲涅耳透鏡1310包括漫射體1380、漫射層1390和/或凸緣1370的組合。菲涅耳透鏡1310可以包括漫射體1380、漫射層1390和/或凸緣1370的任何組合。
圖14示出散射光而不是一致地反射光的示例凸緣1410。光線1420、1430和1440基本上彼此平行并碰撞凸緣1410。如果光線1420、1430和1440碰撞平坦的表面，則它們可能相對于彼此被一致反射，且因此更可能產(chǎn)生散射圖像。然而，由于凸緣1410的表面是彎曲的，所以每根光線相對于凸緣1410都具有不同的入射角。因此，凸緣1410散射光線1420、1430和1440。光線1450、1460和1470示出了凸緣1410的散射效應(yīng)。
圖15示出漫射光的示例漫射層1510，否則可能形成散射圖像。光線1520碰撞菲涅耳透鏡1530。光線1520通過漫射層1510傳播且被輕微地漫射成光線1540、1542和1544。來自光線1540、1542和1544的光可以經(jīng)菲涅耳透鏡1530的平坦輸出表面反射。
光線1550是經(jīng)菲涅耳透鏡1530的平坦輸出表面反射的示例光線。光線1550通過漫射層1510傳播且被漫射成光線1560、1562和1564。如果光線1560、1562和1564返回菲涅耳透鏡1530，則它們會被分得很開且將不會形成可見的散射圖像。
示例菲涅耳等式圖16根據(jù)本發(fā)明的實施例示出齒面角(γ)和輸出光線角(β)之間的關(guān)系。如圖16所示，輸入光1610以輸入光線角theta(θ)到達(dá)菲涅耳透鏡1600。菲涅耳透鏡1600的所示區(qū)的槽角由角lambda(λ)示出。如上結(jié)合圖6a至圖8所述，菲涅耳透鏡1600可以包括不止一個區(qū)且每個區(qū)都可以具有不同的槽角。菲涅耳透鏡1600的各區(qū)可以由到菲涅耳透鏡中心(如，菲涅耳透鏡600的中心，如圖6a所示)的距離(R)定義。表1提供用于本發(fā)明的所述實施例的區(qū)等式。區(qū)等式用折射角、輸出光線角(β)及槽角(λ)來表示齒面角(γ)。
表1

等式2描述了輸出光線角(β)在本發(fā)明的實施例中如何隨徑向距離R變化。等式2表示為仿樣等式。仿樣等式對具有本領(lǐng)域普通技術(shù)水平的人來說是眾所周知的。
等式2.
β=β1+Σk=14Δk[{1+(1+R-R0R5-R0-Rk-R0R5-R0)m}1m-1]]]>其中Δ1=β2-β1R2-R0R5-R0-R1-R0R5-R0]]>且Δk=βk+1-βkRk+1-R0R5-R0-Rk-R0R5-R0-βk-βk-1Rk-R0R5-R0-Rk-1-R0R5-R0.]]>表2提供本發(fā)明的示例實施例中等式2的系數(shù)，其中m為16而R0為230毫米。
表2

圖17提供根據(jù)本發(fā)明的實施例作為到菲涅耳透鏡中心的徑向距離(R)的函數(shù)而變化的齒面角(γ)和輸出光線角(β)的示例圖表。如圖17所示，齒面角(γ)在接近菲涅耳透鏡中心的區(qū)域中是非零的，并隨著到菲涅耳透鏡中心的徑向距離增加而接近零。相反，輸出光線角(β)對小的徑向距離R值幾乎為零，并隨著R的值增加而增加。因此，在所示實施例中，輸出光線角(β)對于對應(yīng)菲涅耳透鏡中心的R值基本上接近于零(如，+/-10°)，而對于對應(yīng)菲涅耳透鏡角落的R值增加。在可選實施例中，齒面角(γ)、輸出光線角(β)和到菲涅耳透鏡中心的徑向距離(R)之間的關(guān)系可以不同于圖17中所示。
屏幕對角線長度和菲涅耳透鏡焦距之間的關(guān)系圖18是屏幕1800，如菲涅耳屏幕的正視圖。參考標(biāo)號1810示出屏幕1800的屏幕對角線。屏幕對角線指從屏幕1800的一個角落到相對的該屏幕上的角落之間的距離。在一個實施例中，屏幕對角線可以是屏幕1800的可視部分的對角線長度。在可選的實施例中，屏幕對角線可以是屏幕1800的實際尺寸的對角線長度。
參考標(biāo)號1820和1830分別示出屏幕1800的寬度和高度。寬度1820與高度1830之比定義屏幕1800的縱橫比。在一個實施例中，屏幕1800的縱橫比是16∶9。在可選的實施例中，屏幕1800的縱橫比是4∶3。屏幕1800可以具有16∶9和4∶3之外的縱橫比。
圖19示出背投影顯示設(shè)備1900。背投影顯示設(shè)備1900包括廣角透鏡系統(tǒng)1910和屏幕1920。在一個實施例中，屏幕1920是菲涅耳透鏡。焦距1930表示菲涅耳透鏡1920的焦距。術(shù)語“焦距”指從菲涅耳透鏡1920的光心到焦點1940的距離。術(shù)語“焦點”指碰撞光線匯聚到公共點或聚焦處的那一點。像差光線也可能形成焦點。術(shù)語“最小模糊圈”指由像差光線形成的焦點。焦點通常位于接近投影透鏡光孔(如，廣角透鏡系統(tǒng)1910的投影透鏡光孔)處。
焦距1930可用于表示背投影顯示設(shè)備1900的厚度。例如，背投影顯示設(shè)備1900的厚度可以由菲涅耳透鏡1920的屏幕對角線與焦距1930之比表示。在屏幕對角線為60英寸的實施例中，屏幕對角線與焦距1930之比約為3.0。在屏幕對角線為70英寸的本發(fā)明的可選實施例中，屏幕對角線與菲涅耳焦距之比約為4.1。
可選的菲涅耳透鏡配置可以使用菲涅耳透鏡、漫射層、凸緣等各種配置來減少散射光。圖20，類似于圖12，示意性地示出可能在指引圖像光通過菲涅耳透鏡2000時發(fā)生的散射光的產(chǎn)生。具體來說，在圖20中，可以沿著光路徑2020指引圖像光線2010來產(chǎn)生所需圖像(也稱為主圖像)。然而，不需要的光，如散射光或散射光線2030可能在產(chǎn)生所需圖像的期間生成)。散射光線可能產(chǎn)生可見的人工效應(yīng)，這在觀看圖像時是不希望看到的。例如，可能存在幻象、光斑，及與所需圖像像素有間距并影響該像素和周圍像素的清晰度的其他散射光。
有很多原因會造成這樣的散射光。例如，散射光線2030可能由菲涅耳透鏡2000中的槽面的表面反射造成(在2050處示出)。這樣的槽面反射會由于在靠近所需像素處產(chǎn)生額外的光而導(dǎo)致圖像發(fā)散。
也可能產(chǎn)生其他散射光。這類散射光可以由槽表面的反射生成(再次如2050所示)。某些散射光可以經(jīng)各個槽和槽表面進(jìn)行一次或多次附加的表面反射。在某些情況下，光可能經(jīng)前表面2060進(jìn)行全內(nèi)反射(TIR)，然后由菲涅耳透鏡中更多的槽表面進(jìn)行附加的表面反射。
圖21示意性地示出可能導(dǎo)致產(chǎn)生幻象的散射光路徑。如圖20所示，圖像光線2010及其相應(yīng)的光路徑2020是配置為產(chǎn)生所需圖像的主圖像光的示例。散射光線2070和2080示意性地示出可能產(chǎn)生幻象的光線?；孟髸诠飧叱龌虻统鏊鑸D像處出現(xiàn)。例如，幻象會在光高出或低出預(yù)期像素三個或四個像素處出現(xiàn)。這些幻象會產(chǎn)生可見的人工效應(yīng)，如像素或圖像的移位復(fù)型。像其他散射光線那樣，幻象光線可能沿著菲涅耳透鏡結(jié)構(gòu)中的槽由內(nèi)反射和表面反射造成。
應(yīng)理解，在圖20和21中所示的光路徑僅用于說明目的，且光路徑(散射和主圖像光路徑兩者)可以變化而不偏離本發(fā)明的范圍。
圖22示出一種用于降低由菲涅耳透鏡生成的散射光可見性的方法。如圖22所示，可以配置菲涅耳透鏡，使得會產(chǎn)生散射圖像的大部分光被散射掉。例如，在圖22中，修正菲涅耳透鏡使得菲涅耳透鏡的谷被修平，如2200所示。為論述目的，在2210處以虛線示出初始配置的谷。在該新配置中，谷包括谷底2220。如在本文中所用，谷底包括兩個槽之間的交集的任何修平和/或整平部分。初始的峰谷配置(如圖20和21)并不被視為具有谷底。
修平谷以產(chǎn)生谷底可用于去除部分先前反射散射光線的槽表面。通常，主圖像2010遵循使用菲涅耳槽峰的光路徑2020。相反，散射光線使用槽谷部分，如通過表面反射，來產(chǎn)生幻象、光斑等。通過減小反射散射光線的表面，有可能降低集中的散射光的量。換句話說，散射光通常遵循使用谷的散射光路徑。通過去除菲涅耳透鏡中的谷，可以打斷散射光路徑并散射散射光光線。
應(yīng)理解，使用平谷菲涅耳透鏡可能沿著新的散射光路徑產(chǎn)生散射光。然而，這些光中的很多被谷底2220散射掉。例如，散射光線2230在2240經(jīng)槽面進(jìn)行表面反射。散射光線2230然后被指向谷底。谷底導(dǎo)致散射光2230的散射2250。散射效應(yīng)減小了散射光線的可見效應(yīng)。
在某些實施例中，圖22所示的菲涅耳透鏡配置可以視為包括配置為接收圖像光線的具有第一表面的單元，其中圖像光線可以配置為碰撞第一表面的頂端部分。第二表面可以面對第一表面并通過第三表面或谷底鏈接到第一表面的頂端部分。第三表面可以配置為散射從第一表面反射的散射光。應(yīng)理解，平谷可以是平滑的(沒有漫射體)且仍然具有某些效應(yīng)。然而，在某些實施例中，平谷可以是粗糙的，這樣它可以散射附加的光。因此，在某些實施例中，谷底可被視為散射底。
在某些實施例中，菲涅耳透鏡可以基本上位于某個平面內(nèi)，而谷底延伸基本上平行于菲涅耳透鏡的平面，這樣谷底是平坦的。雖然所公開的谷底是平坦的，但應(yīng)理解，在某些實施例中，谷底可以包括如脊、凸緣、隆起和/或凹陷這樣的表面形貌。脊或凸緣可用于增加散射光線的散射效應(yīng)。此外，在某些實施例中，谷底可以向上和/或向下傾斜。在其他實施例中，可以黑化谷底或使其有紋理以便吸收散射光和/或基本上分散散射光。
通過使用圖22所示的平谷配置，圖20和21中所示散射光線中的很多都可以基本上消除或極大地減少。具體來說，平谷配置可以通過對光進(jìn)行散射來更改散射光模式和/或減弱散射光線的亮度。
圖23-26提供菲涅耳屏幕上選擇像素的光模式亮度示例陰影的簡化輪廓圖。雖然可以產(chǎn)生示出光模式的相對亮度的輪廓圖，但為本說明書的目的，在圖23-26中僅需要示出光的相對位置。
圖23示出具有初始峰谷配置的菲涅耳屏幕的上部像素。圖23的左邊是包括主圖像光和任何散射光的全光圖。主圖像在2310處示出，然而其他光(散射光)如2320也是可見的。這樣的散射光會影響該像素處的圖像質(zhì)量。
散射光模式在圖23右邊的圖2330中更加明顯，在此處主圖像光已被去除。應(yīng)注意，某些散射光(如散射光2320)的亮度在圖像產(chǎn)生期間很強(qiáng)，給觀看者帶來不需要的視覺效果。
圖24示出圖23中所示的同一上部像素，但是使用平谷菲涅耳透鏡配置。如圖23那樣，圖24的左邊是全光圖(主圖像光和散射光)，而圖24的右邊是僅散射光圖。比較圖23和24的全光圖，可以發(fā)現(xiàn)位于圖像像素附近的可見散射光的量有顯著的區(qū)別。此外，圖24中的僅散射光圖示出，光被更加寬泛地散射(如2420所示)且因此對觀看者來說較不顯眼。對散射光的散射越多，散射光對可見圖像的任何效應(yīng)也就越弱。
圖25和26進(jìn)一步示出平谷配置優(yōu)于初始峰谷配置的效應(yīng)。具體來說，圖25和26示出了位于屏幕中間的像素。如圖25所示，主圖像2510可以由其他較亮的光點包圍，如幻象2520。
圖26示出平谷配置對幻象的減弱效應(yīng)。具體來說，全光圖像示出相當(dāng)大量的光位于所需的圖像點上?；孟蠊庖驯伙@著減少。具體來說，圖25中所示的幻象約為像素峰值亮度的1.0％。圖26中的幻象僅為像素峰值亮度的0.3％。亮度的顯著減少使得幻象對觀看者的可見性達(dá)到最小化。
應(yīng)注意，圖26中的僅散射光圖進(jìn)一步示出了對散射光的散射。散射光散射越多，散射光對所需的圖像產(chǎn)生的效應(yīng)就越小。因此，雖然某些散射光線可以遵循和在初始峰谷配置中所發(fā)生的路徑相同或近似的路徑，但沿這樣的路徑傳播的光量可以在平谷配置中大量減少，從而最小化散射光線對所顯示圖像的效應(yīng)。
圖27更詳細(xì)地示出平谷配置。雖然很多適合的方法都可用于確定所需谷底深度，但下文中描述一種示例方法。應(yīng)理解，可以使用其他方法來確定谷底深度。此外，谷底深度可以取決于主圖像光的輸入角而在谷與谷之間變化。
如圖27所示，菲涅耳透鏡可以包括成角的第一斜面以用于接收輸入光(如2710所示的光)。第二斜面可以面對第一斜面。谷底可以連接第一斜面與第二斜面。如上所述，谷底可以配置為散射從第一斜面反射的散射光。
第一斜面、第二斜面和谷底的組合創(chuàng)建出光輸入單元。多個光輸入單元可以連接在一起來形成圖22中所示的配置。在某些實施例中，相鄰的光輸入單元可以在彼此之間變化。例如，谷底深度可以在光輸入單元之間或在光輸入單元的區(qū)之間變化。此外，在某些實施例中，光輸入單元可以散布在包括直接與第二斜面匯聚的第一斜面的單元之間。
為了示例方法的目的，可以使用輸入光線，如光線2710來確定有效光線深度，如2720所示。有效光線深度可以相對于輸入光線角變化。在所示實施例中，光線深度可用于確定2730處的谷底深度。應(yīng)理解，可以使用其他適合的方法來確定谷底深度。在示例性附圖中，深度比可以按如下計算深度比＝有效光線深度/槽深度。
簡單來說，在某些實施例中，谷底深度可以基于有效輸入光線角。有效輸入光線角可以是其中經(jīng)指引通過第一斜面的圖像光線被配置為在所需像素處生成圖像的角，如輸入光線2710所示。
圖28示出深度比(如上所述)和到菲涅耳透鏡中心的徑向距離(R)之間的關(guān)系的示例圖表。R可以視為是菲涅耳半徑。如圖所示，隨著到菲涅耳透鏡中心的徑向距離增加，深度比減小。應(yīng)理解，修平谷底對小的徑向距離值可能是無效的，因為光會錯過這些小值的TIR表面，因此，任何谷修平都有可能不帶來任何顯著的改進(jìn)。在深度比大于1.0時，光可能錯過TIR表面，這會導(dǎo)致光的損失。
圖29進(jìn)一步提供了菲涅耳透鏡配置的光線(在2910處)、深度(在2920處)和模(在2930處)作為與斜度之比作為到菲涅耳透鏡中心的徑向距離(R)的函數(shù)的關(guān)系的示例圖表。在所示實施例中，光線2910等于有效光線深度/斜度，并隨著徑向距離增加而減少。深度2920(初始谷深度/斜度)只可以輕微地減小，隨著徑向距離增加保持相對恒定。模2930(平谷底深度/斜度)也將隨著徑向距離增加而減小。應(yīng)理解，深度比和徑向距離之間的關(guān)系，以及光線、深度和模與徑向距離之間的關(guān)系可以在可選的實施例中不同，且在此提供的說明僅為說明性目的提供。
平谷配置可以和配置為減少和/或漫射散射光的漫射體或其他結(jié)構(gòu)組合使用。因此，應(yīng)理解，在整個公開內(nèi)容中的各實施例可以完整或部分地與平谷配置組合。
在說明書中提及“一個實施例”或“實施例”的是指描述的與該實施例有關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)，或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。短語“在一個實施例中”在說明書中各處的出現(xiàn)不一定全部都指同一實施例。
在上述說明書中，已參考其具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，顯然可以對其做出各種修改和改變而不偏離本發(fā)明更廣泛的精神和范圍。因此，說明書及附圖應(yīng)被視為具有說明性的而非限制性的意義。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示設(shè)備的菲涅耳透鏡，所述菲涅耳透鏡包括成角的第一斜面以用于接收輸入光；面對所述第一斜面的第二斜面；及連接所述第一斜面與第二斜面的第三表面，其中所述第三表面配置為散射從所述第一斜面反射的散射光。
2.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第三表面基本上是平坦的。
3.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述菲涅耳透鏡基本上在一個平面內(nèi)，且所述第三表面基本上平行于所述菲涅耳透鏡的平面。
4.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第三表面是黑化的表面。
5.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述谷底包括用于散射散射光的可變表面形貌。
6.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述谷底具有相對于所述第一斜面的深度，且基于有效輸入光線角配置所述谷底深度。
7.如權(quán)利要求6所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述有效輸入光線角是在該角經(jīng)指引通過所述第一斜面的圖像光線配置為在所需像素處生成圖像的角。
8.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述谷底具有相對于所述第一斜面的深度，且所述谷底深度相對于到所述菲涅耳透鏡的中心的徑向距離而變化。
9.如權(quán)利要求1所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述第一斜面、第二斜面及谷底創(chuàng)建出光輸入單元，且其中所述菲涅耳透鏡包括多個基本上相似的光輸入單元。
10.如權(quán)利要求9所述的菲涅耳透鏡，其特征在于，所述谷底對不同的光輸入單元具有不同的相對于所述第一斜面的深度。
11.一種顯示設(shè)備，包括菲涅耳透鏡，具有成角的第一斜面以用于接收輸入光并與第二斜面由谷底隔開；透鏡系統(tǒng)，用于投影圖像；基本上平面的背板反射鏡，用于將所述圖像反射到所述菲涅耳透鏡，所述背板反射鏡基本上平行于所述菲涅耳透鏡；及基本上平面的中間反射鏡，用于將所述透鏡系統(tǒng)投影的圖像反射到所述背板反射鏡，所述中間反射鏡基本上平行于所述背板反射鏡，其中所述中間反射鏡基本上垂直于所述透鏡系統(tǒng)的光軸。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述菲涅耳透鏡在一個平面中，且所述谷底基本上平行于所述菲涅耳透鏡的平面。
13.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述谷底是黑化的谷底。
14.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述谷底包括用于散射散射光的可變表面形貌。
15.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述谷底具有相對于所述第一斜面的深度，且基于有效輸入光線角配置所述谷底深度。
16.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述第一斜面、第二斜面及谷底創(chuàng)建出光輸入單元，且其中所述菲涅耳透鏡包括多個基本上相似的光輸入單元。
17.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述谷底對不同的光輸入單元具有不同的相對于所述第一斜面的深度。
18.如權(quán)利要求11所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述菲涅耳透鏡包括用于漫射通過所述菲涅耳透鏡的散射光的漫射體。
19.一種顯示設(shè)備，包括菲涅耳透鏡用于顯示圖像，所述菲涅耳透鏡包括用于散射散射光的裝置；透鏡系統(tǒng)用于投影所述圖像；基本上平面的背板反射鏡，用于將所述圖像反射到所述菲涅耳透鏡，所述背板反射鏡基本上平行于所述菲涅耳透鏡；及基本上平面的中間反射鏡，用于將所述透鏡系統(tǒng)投影的圖像反射到所述背板反射鏡，所述中間反射鏡基本上平行于所述背板反射鏡，其中所述中間反射鏡基本上垂直于所述透鏡系統(tǒng)的光軸。
20.一種用于顯示設(shè)備的菲涅耳透鏡，所述菲涅耳透鏡包括配置為接收圖像光線的第一表面，所述圖像光線配置為碰撞所述第一表面的頂端部分；面對所述第一表面的第二表面；及配置為散射從所述第一表面反射的散射光的散射表面，其中所述散射表面將所述第一表面的頂端部分連接到所述第二表面。
全文摘要
提供一種用于顯示設(shè)備的菲涅耳透鏡。該菲涅耳透鏡包括成角以用于接收輸入光的第一斜面，面對第一斜面的第二斜面，及連接第一斜面與第二斜面的谷底。該谷底可以配置為散射從第一斜面反射的散射光。
文檔編號G03B21/06GK1926468SQ200580006576
公開日2007年3月7日 申請日期2005年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月6日
發(fā)明者馬克·D·彼得森, 杰弗里·A·高曼 申請人:富可視公司