CN1476550A - 透射型屏幕及投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的装置中设有：折射全反射菲涅尔透镜板10C；由在透射基板22的入射面上以垂直方向的周期结构排列单元透镜而形成的会聚透镜阵列21；由在单元透镜的会聚点近旁的透明部201与单元透镜的会聚点周围的不透明部200以垂直方向的周期结构在透射基板22的出射面上交替排列而成的黑条部分23所构成的杂散光消除板20；以及由在按照其散射特性使光束散射的透射基板32的入射面上以水平方向周期结构排列单元透镜的双凸透镜部分31而成的成像显示板30。

Description

透射型屏幕及投影型显示装置

技术领域

本发明涉及一种消除因其内部发生的无效光束而使显示特性劣化的透射型屏幕，本发明还涉及一种采用透射型屏幕的投影型显示装置。

技术背景

以下利用图1～图3对于分别使用折射菲涅尔透镜板、全反射菲涅尔透镜板和折射全反射菲涅尔透镜板的各种菲涅尔透镜装置的传统透射型屏幕的课题进行说明。

图1是用于说明传统的折射菲涅尔透镜板的结构和工作的示图，它表示的是在投影光束的入射侧形成折射菲涅尔面的折射菲涅尔透镜板的断面形状。

在图1中110A是折射菲涅尔透镜板(折射菲涅尔透镜装置)，111是折射斜面(折射菲涅尔面)，112是无效小面(折射菲涅尔面)，115是出射面，n是折射菲涅尔透镜板110A(或出射面115)的法线。而150是在折射菲涅尔透镜板110A上的投影光束，152是无效光束，153是有效光束。折射菲涅尔透镜板110A由折射斜面111以及与折射斜面111相邻的无效小面112的组合而成的周期结构所构成。

下面说明其工作过程。

投影光束150从相对于折射菲涅尔透镜板110A的法线n的斜方向入射，一部分在折射斜面111上被折射(光学作用)到法线n的方向，作为有效光束153从折射菲涅尔透镜板110A的出射面115出射。

而投影光束150的其余部分在无效小面112上被折射(光学作用)而成为无效光束152。无效光束152偏离法线n的方向，其一部分从出射面115出射，另外一部分在出射面115上反射。在出射面115上反射的无效光束152然后再次入射到构成折射菲涅尔透镜板110A的折射斜面111或者无效小面112上，在折射斜面111或者无效小面112与出射面115之间反复折射、反射。

在以上的各光束中有效光束153是正常的示图像光，无效光束152成为在正常的显示位置以外产生由亮点、线形图像等显示的双重图像、幻像的原因。

图2是说明传统的全反射菲涅尔透镜板的结构与工作的示图，它表示的是在投影光束的入射侧形成全反射菲涅尔面的全反射菲涅尔透镜板的断面形状。

在图2中110B是全反射菲涅尔透镜板(全反射菲涅尔透镜装置)，113是全反射斜面(全反射菲涅尔面)，114是透射斜面(全反射菲涅尔面)，115是出射面，n是全反射菲涅尔透镜板110B(出射面115)的法线。还有，150是在全反射菲涅尔透镜板110B上的投影光束，151是有效光束，152是「偏离光束」(无效光束)。全反射菲涅尔透镜板110B由全反射斜面113以及与此全反射斜面113相邻的透射斜面114的组合而成的周期结构所构成。

下面说明其工作过程。

投影光束150从相对于全反射菲涅尔透镜板110B的法线的斜方向入射，一部分在透射斜面114上折射(光学作用)后，在全反射斜面113上被反射到(光学作用)法线n的方向，作为有效光束151从全反射菲涅尔透镜板110B的出射面115出射。

而投影光束150的其余部分不在全反射斜面113上反射而成为「偏离光束」152。「偏离光束」152偏离法线n的方向，其一部分从出射面115出射，另外一部分在出射面115上反射。在出射面115上反射的「偏离光束」152然后再次入射到构成全反射菲涅尔透镜板110B的全反射斜面113或透射斜面114上，在全反射斜面113或透射斜面114与出射面115之间反复折射和反射。

在以上的各光束中有效光束151是正常的示图像光，「偏离光束」152成为在正常的显示位置以外产生由亮点和线形图像等显示的双重图像和幻像的原因。

图3是用于说明传统的折射全反射菲涅尔透镜板的结构与工作过程的示图，它表示的是在投影光束的入射侧形成折射菲涅尔面和全反射菲涅尔面两者的折射全反射菲涅尔透镜板的结构。图1、图2中同一符号表示相同或相当的结构。在图3中110C是折射全反射菲涅尔透镜板(折射全反射菲涅尔透镜装置)。

下面说明其工作过程。

投影光束150从相对于折射全反射菲涅尔透镜板110C的法线n的斜方向入射。在折射斜面111上折射(光学作用)的光束成为沿法线n的方向前进的有效光束153。而在透射斜面114上折射(光学作用)后、在全反射斜面113上反射(光学作用)的光束成为沿法线n的方向前进的有效光束151。

另一方面，在无效小面112上折射(光学作用)的投影光束150和在透射斜面114上折射(光学作用)之后在全反射斜面113上未被全反射的投影光束150成为无效光束(「偏离光束」)152。无效光束152沿偏离法线n的方向前进，其一部分从出射面115出射，另外一部分在出射面115上反射。在出射面115上反射的无效光束152然后再次入射到构成折射全反射菲涅尔透镜板110C的折射斜面111、无效小面112、全反射斜面113和透射斜面114上，在折射斜面111、无效小面112、全反射斜面113、透射斜面114和出射面115之间反复折射和反射。

在以上的各光束中有效光束151、153是正常的示图像光，无效光束152成为在正常的显示位置以外产生由亮点和线形图像等显示的双重图像和幻像的原因。

再有，传统的透射型屏幕在图1～图3所示的菲涅尔透镜板110A、全反射菲涅尔透镜板110B、折射全反射菲涅尔透镜板110C的出射面115侧配置用于在水平、垂直方向上控制视角、且使图像成像的双凸透镜部分。(图示省略)。

由于传统的透射型屏幕如上构成，因此存在这样的问题：即除了对正常的投影图像显示有用的有效光束之外，在原理上不可避免会产生成为双重图像、幻像原因的无效光束，显示时在正常的投影图像上重叠重图像、幻像。

由于双重图像、幻像的产生妨碍实现高画质的示图像显示，因此要求改善，以减少双重图像、幻像。

发明内容

本发明为了解决以上问题，其目的在于提供一种能消除无效光束、仅以有效光束显示正常的投影图像的高画质透射型屏幕。

本发明的目的还在于提供一种能消除双重图像、幻像产生而显示高画质图像的投影型显示装置。

本发明的透射型屏幕中设有：将在入射面上成型的菲涅尔面的光学作用赋予被投影的光束，且从出射面出射的菲涅尔透镜装置；仅消除因菲涅尔面的光学作用的差异而具有不同角度的光束的杂散光消除装置；以及使来自杂散光消除装置的光束散射而成像的成像显示装置。

因此，可以获得能提供可消除无效光束，并仅以有效光束显示正常投影图像的高画质透射型屏幕的效果。

本发明的透射型屏幕采用的菲涅尔透镜装置，是在入射面上形成了由折射光束的折射斜面和无效小面的周期结构所组成的折射菲涅尔面的折射菲涅尔透镜装置。

因此，可以获得能在菲涅尔透镜装置半径小的区域内实现高透射效率的效果。

本发明的透射型屏幕采用的菲涅尔透镜装置，是在入射面上形成了由折射光束的透射斜面和反射在透射斜面上折射的光束的全反射斜面的周期结构所组成的全反射菲涅尔面的全反射菲涅尔透镜装置。

因此，可以获得能在菲涅尔透镜装置半径大的区域内实现高透射效率的效果。

本发明的透射型屏幕采用的菲涅尔透镜装置，是在入射面上形成由折射光束的折射斜面、无效小面、折射光束的透射斜面和反射在透射斜面上折射的光束的全反射斜面的周期结构所组成的折射全反射菲涅尔面的折射全反射菲涅尔透镜装置。

因此，可以获得能在菲涅尔透镜装置的整个区域内实现高透射效率的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：菲涅尔透镜装置在折射斜面上将投影的光束折射到与出射面的法线大致平行的方向上。

因此，可以获得能形成对于透射型屏幕的法线方向具有对称性的配光特性的显示图像，能以最佳条件对位于透射型屏幕中心的欣赏者显示图像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：菲涅尔透镜装置在全反射斜面上将透射斜面上折射的光束反射到与出射面的法线大致平行的方向。

因此，可以获得能形成对于透射型屏幕的法线方向具有对称性的配光特性的显示图像，能以最佳条件对位于透射型屏幕中心的欣赏者显示图像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：菲涅尔透镜装置在折射斜面上将投射的光束折射到与出射面的法线大致平行的方向上，同时菲涅尔透镜装置在全反射斜面上将透射斜面上折射的光束反射到与出射面的法线大致平行的方向上。

因此，可以获得能形成对于透射型屏幕的法线方向具有对称性的配光特性的显示图像，能以最佳条件对位于透射型屏幕中心的欣赏者显示图像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：菲涅尔透镜装置根据与其旋转中心的距离改变由透射斜面与全反射斜面组成的全反射菲涅尔部和由折射斜面和无效小面组成的折射菲涅尔部的比例。

因此，可以获得能进一步提高透射效率的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置由在第一透射基板的入射面上以垂直方向的周期结构排列单元透镜的会聚透镜阵列，以及在第一透射基板的出射面上将设置于单元透镜的会聚点近旁的透明部、设置于单元透镜的会聚点周围的不透明部以垂直方向的周期结构交替地排列的第一黑条部分构成。

因此，可以获得能提供可消除无效光束，仅以有效光束显示正常投影图像的高画质透射型屏幕的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其成像显示装置采用使光束按照其散射特性而散射的第二透射基板的入射面上以水平方向的周期结构排列单元透镜的双凸透镜部分。

因此，可以获得能以简单的结构使图像光束散射而成像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置设有第一透射基板、会聚透镜阵列和保持第一黑条部分的保持用透射基板。

因此，可以获得即使第一透射基板、会聚透镜阵列和第一黑条部分的层较薄的情况下，可以构成杂散光消除装置的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置设有以对于菲涅尔透镜装置的旋转中心具有同心圆形的周期结构成型的会聚透镜阵列和第一黑条部分。

因此，可以获得能更有效地发挥杂散光消除装置的无效光束消除机能的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置设有以直线状的周期结构成型的会聚透镜阵列和第一黑条部分。

因此，可以获得能大幅度减轻杂散光消除装置制造上的限制和以低成本显示良好图像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置设有赋予散射特性的第一透射基板或赋予散射特性的会聚透镜阵列。

因此，可以获得能防止因图像光束中产生的闪烁使投影图像劣化的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其成像显示装置中设有第二黑条部分，该第二黑条部分在第二透射基板与双凸透镜部分之间的第三透射基板的出射面上，由设置于双凸透镜部分的单元透镜的会聚点近旁的透明部和设置于单元透镜的会聚点周围的不透明部以水平方向的周期结构交替地排列而成。

因此，可以获得能消除无效光束的垂直方向成分和水平方向成分、能更细致地消除双重图像、幻像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置由透过光束的透明部，以垂直方向的周期结构分别间隔着透明部而排列的水平方向的百叶窗形不透明部，以及以水平方向的周期结构分别间隔着透明部而排列的垂直方向的百叶窗形不透明部构成。

因此，可以获得能消除无效光束的垂直方向成分和水平方向成分，能更细致地消除双重图像、幻像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置由透过光束的透明部，以垂直方向的周期结构分别间隔着透明部而排列的水平方向的百叶窗形不透明部构成；其成像显示装置中设有第二黑条部分，该第二黑条部分在第二透射基板与双凸透镜部分之间的第三透射基板的出射面上，由设置于双凸透镜部分的单元透镜的会聚点近旁的透明部和设置于单元透镜的会聚点周围的不透明部以水平方向的周期结构交替地排列而成。

因此，可以获得能消除无效光束的垂直方向成分和水平方向成分，能更细致地消除双重图像、幻像的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置以宽度沿菲涅尔透镜装置的出射面法线而变化的梯形状来形成百叶窗形不透明部的断面形状。

因此，可以获得能易于进行杂散光消除装置的型成型和易于注入适合于百叶窗形不透明部的墨汁、墨水的效果。

本发明的透射型屏幕这样构成：其杂散光消除装置整体成型在菲涅尔透镜装置的出射面上。

因此，可以获得能将菲涅尔透镜装置的出射面上引起的反射无效光束的发生抑制在最小限度之内的效果。

本发明的投影型显示装置这样构成：它设有透射型屏幕和投影光学系统；透射型屏幕中有使在入射面上成型的菲涅尔面的光学作用赋予被投影的光束、然后从出射面出射的菲涅尔透镜装置，仅消除因菲涅尔面的光学作用的差异而具有不同角度的光束的杂散光消除装置，以及使来自杂散光消除装置的光束散射而成像的成像显示装置；投影光学系统将光束投影在透射型屏幕上，并在透射型屏幕上显示图像。

因此，可以获得能提供消除双重图像、幻像的产生而显示高画质图像的投影型显示装置的效果。

附图说明

图1是用于说明传统的折射菲涅尔透镜板的结构与工作过程的示图。

图2是用于说明传统的全反射菲涅尔透镜板的结构与工作过程的示图。

图3是用于说明传统的折射全反射菲涅尔透镜板的结构与工作过程的示图。

图4是表示本发明实施例1的透射型屏幕的垂直方向断面结构的示图。

图5是表示本发明实施例1的透射型屏幕结构的透射图。

图6A、图6B是表示本发明实施例2的透射型屏幕结构的示图。

图7A、图7B是表示本发明实施例3的透射型屏幕结构的示图。

图8A～图8C是表示本发明实施例4的透射型屏幕结构的示图。

具体实施方式

以下为了更详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的最佳实施例加以说明。

实施例1

图4是表示本发明实施例1的透射型屏幕的垂直方向断面结构的示图，图5是表示本发明实施例1的透射型屏幕的斜视结构的示图。

图4中，10C是折射全反射菲涅尔透镜板(折射全反射菲涅尔透镜装置)，20是杂散光消除板(杂散光消除装置)，30是成像显示板(成像显示装置)。透射型屏幕由折射全反射菲涅尔透镜板10C、杂散光消除板20和成像显示板30构成。n是折射全反射菲涅尔透镜板10C、杂散光消除板20和成像显示板30共同的法线。而在图5中，40是使投影光束50出射的投影光学系统，90是放大的显示图像的欣赏者。

接着，说明其工作过程。

从投影光学系统40出射、且对于法线n倾斜而入射在折射全反射菲涅尔透镜板10C上的投影光束50的一部分在设于折射全反射菲涅尔透镜板10C的入射面上的折射斜面11上折射，成为与法线n平行的有效光束53。而投影光束50的另外一部分在透射斜面14上折射之后，再在全反射斜面13上反射，成为与法线n平行的有效光束51。

上述以外的投影光束50在与折射斜面11相邻的无效小面12上折射，或者在透射斜面14上折射之后，不在全反射斜面13上反射，成为对于法线n倾斜的无效光束(「偏离光束」)52，两者都入射到出射面15上。

杂散光消除板20由在透射基板(第一透射基板)22的入射面侧上形成的会聚透镜阵列(会聚透镜阵列)21和在透射基板22的出射面侧上形成的黑条部分(第一黑条部分)23构成。如图5所示，会聚透镜阵列21和黑条部分23典型地由在垂直方向具有周期性的透镜阵列和透明、不透明格子板的结构所组成。黑条部分23由构成会聚透镜阵列21的各单元透镜的会聚点近旁的透明部201和会聚点周围的不透明部200周期地交替形成。

图4中，在折射全反射菲涅尔透镜板10C中偏向沿法线n的方向的有效光束51、53入射在会聚透镜阵列21后，在会聚透镜阵列21的单元透镜的焦点近旁会聚，再透过透明部201，成为有效出射光束55，入射在成像显示板30上。因此，可以如表示断面构造的示图4所示相互配置，使会聚透镜阵列21的各单元透镜的中心和透明部201的中心基本一致。

在成像显示板30的入射面上设置在水平方向具有周期性的双凸透镜部分(圆柱形透镜阵列，双凸透镜部分)31，而在成像显示板30的出射面侧上设置透射基板(第二透射基板)32来保持双凸透镜部分31。

双凸透镜部分31具有使入射光在水平方向上扩散的作用。而在透射基板32的内部或者表面近旁上分散、保持由众所周知的材料组成的散射颗粒，透射基板32由于作为扩散板而作用，因此使投影图像成像。所以从透射型屏幕出射的示图像光束80的水平方向的配光特性由双凸透镜部分31的折射能力和透射基板32的散射特性决定。而图像光束80的垂直方向的配光特性由杂散光消除板20的会聚透镜阵列21的折射能力和透射基板32的散射特性决定。

再有，由于有效光束51、53通过折射斜面11和全反射斜面13而偏向沿法线n的方向，因此从透射型屏幕出射的示图像光束80对于法线n成为对称性好的配光特性，这对于在透射型屏幕的正面的欣赏者90欣赏图像是合适的。

接着，叙述杂散光消除板20的消除无效光束的作用。

在折射全反射菲涅尔透镜板10C上产生的无效光束52以对于法线n倾斜的状态通过出射面15而入射在杂散光消除板20上。或者无效光束52在出射面15上作为反射无效光束54而反射之后，通过折射全反射菲涅尔透镜板10C的入射面侧的折射斜面11、无效小面12、全反射斜面13和透射斜面14等再次折射、反射，一部分光束透过出射面15而作为无效光束再入射到杂散光消除板20上。根据详细的光路追迹模拟，判明此时再入射的无效光束的大部分也是对于法线n有较大倾斜的光束。

相对于法线n倾斜而入射在杂散光消除板20的无效光束(也包含再入射的无效光束)52透过会聚透镜阵列21之后，由黑条部分23的不透明部200吸收，因此可以防止入射在成像显示板30上。所以就可显著改善因无效光束52产生的双重图像和幻像。

另外，不透明部200可以通过选择涂敷众所周知的各种黑色涂料，加以图案化，有选择性地进行对透射基板22的出射侧表面的粗糙面加工，或者通过它们的组合而构成。

并且，本发明中采用的杂散光消除板20的无效光束消除机能，可以通过在垂直方向上具有周期性的会聚透镜阵列21和黑条部分23而实现，因此在折射全反射菲涅尔透镜板10C的旋转对称轴位于透射型屏幕的左右方向的中心线上的情况下，在包含此中心线的断面内可理想地发挥机能。

另外，通过使会聚透镜阵列21和黑条部分23作为对于折射全反射菲涅尔透镜板10C的旋转中心具有同心圆形周期结构，能够更有效地发挥杂散光消除板20的无效光束消除机能。

另外，理想地说，在透射基板22和会聚透镜阵列21中没有散射机能的情况下，杂散光消除板20的遮光机能本来是能发挥的，通常的方法是使透射基板32主要分担用于成像的散射作用而配置；但是也可以在作为杂散光消除板20的构成要素的透射基板22和会聚透镜阵列21的材料中赋予散射机能，控制透射型屏幕的出射光的配光特性和成像作用。

例如，有时为了防止由于图像光束80所产生的闪烁引起投影图像劣化，在透射基板22和会聚透镜阵列21的材料中有意地混入微小粒子而赋予它一定的散射特性，与隔开一定距离的透射基板32的散射特性相配合而对在透射型屏幕的法线n方向上散射机能分散配置也是有效的。所以，是否使杂散光消除板20的构成要素中具有散射机能依赖于投影型显示装置的具体设计。

另外，构成杂散光消除板20的透镜阵列21、透射基板22、黑条部分23的层厚过薄而不适合保持的场合，也可以采用以如图4中虚线所示的透射基板(保持用透射基板)24来将它们保持的结构。

另外，如图5所示，本申请发明者将在与垂直方向具有周期性的直线形会聚透镜阵列21相同的在垂直方向上具有周期性的线形黑条部分23所构成的杂散光消除板20，和其旋转对称轴在透射型屏幕中心线上的、位于透射型屏幕下部附近的折射全反射菲涅尔透镜板10C相组合，并对投影图像进行了观测。结果确认，能使显示图像中重叠的双重图像和幻像在以通过图像中心的垂直方向的部分为中心的、透射型屏幕面内的适当区域内减少。

这意味着，以由直线条形构造的会聚透镜阵列和黑条部分构成的杂散光消除板来代替应理想地对于折射全反射菲涅尔透镜板10C的中心成同心圆结构的杂散光消除板20，也能获得一定画质改善效果。通过这种杂散光消除板的代用，能大幅度减轻杂散光消除板制造上的限制，并能提供以低成本显示良好图像的透射型屏幕。

总之，根据实施例1，由于设有：使在入射面上成型的折射全反射菲涅尔面的折射与反射的光学作用赋予投影光束50且从出射面15出射的折射全反射菲涅尔透镜板10C，由在透射基板22的入射面上以垂直方向的周期结构排列单元透镜的会聚透镜阵列21，将设置于单元透镜的会聚点近旁的透明部201与设置于单元透镜的会聚点周围的不透明部200在透射基板22的出射面上以垂直方向的周期结构交替地排列而成的黑条部分23所构成的杂散光消除板20，以及在按照其散射特性使光束散射的透射基板32的入射面上以水平方向的周期结构排列单元透镜的双凸透镜部分31所构成的成像显示板30；因此可以获得能提供消除无效光束52、54、并仅以有效光束51、53显示正常投影图像的高画质透射型屏幕的效果。

另外，根据实施例1，由于折射全反射菲涅尔透镜装置10C在折射斜面11上将投射光束50折射到与出射面15的法线n大致平行的方向上，同时折射全反射菲涅尔透镜装置10C在全反射斜面13上将透射斜面14上折射的光束反射到与出射面15的法线n大致平行的方向上，因此可以获得能形成对于透射型屏幕的法线方向具有对称性的配光特性的显示图像，对于位于透射型屏幕中心的欣赏者90能以最佳条件显示图像的效果。

另外，根据实施例1，由于杂散光消除板20有保持透射基板22、会聚透镜阵列21和黑条部分23用的透射基板24，因此，可以获得即使在透射基板22、会聚透镜阵列21和黑条部分23层较薄的情况下，可以构成杂散光消除板20的效果。

另外，根据实施例1，由于杂散光消除板20具有以相对于菲涅尔透镜板10C的旋转中心具有同心圆形周期结构而成型的会聚透镜阵列和第一黑条部分，因此可以获得能更有效地发挥杂散光消除板20的无效光束消除机能的效果。

另外，根据实施例1，由于杂散光消除板20具有以直线状的周期结构而成型的会聚透镜阵列和第一黑条部分，因此可以获得能大幅度减轻杂散光消除板20制造上的限制和以低成本显示良好图像的效果。

另外，根据实施例1，由于杂散光消除板20具有赋予散射特性的透射基板22或赋予散射特性的会聚透镜阵列21，因此可以获得能防止因图像光束80中产生的闪烁使投影图像劣化的效果。

另外，根据实施例1，由于设有将投影光束50投影在透射型屏幕上、并在透射型屏幕上显示图像的投影光学系统40，因此可以获得能提供消除双重图像、幻像的产生而显示高画质图像的投影型显示装置的效果。

实施例2

在本实施例2中说明可以在投影图像内更广的区域上减少双重图像、幻像的方法。

图6A、图6B是表示本发明实施例2的透射型屏幕结构的示图。在图6A、图6B中，33是透射基板(第三透射基板)，34是黑条部分(第二黑条部分)。

在图6中，成像显示板30具有消除无效光束的水平方向成分的杂散光消除板20的机能。因此，在水平方向具有周期性的双凸透镜部分31与透射基板32之间配置有在水平方向具有周期性的黑条部分34和透射基板33。其它的结构同图4、图5，因此省略结构的说明。

图6A的成像显示板30的结构，被放大示于图6B中。与图5的实施例1相同，为使投影图像成像，在透射基板32的内部或者其表面近旁分散保持有由已知的材料组成的散射颗粒，以使透射基板32具有扩散特性。另外，双凸透镜部分31是在垂直方向上延伸、在水平方向具有周期性的圆筒形透镜的阵列。

另外，黑条部分34具有在凸透镜31的各单元透镜中心与透明部301相一致的、且从透镜中心避开不透明部300那样的水平方向的周期结构。另外，不透明部300可以通过选择涂敷各种已知的黑色涂料，加以图案化，对透射基板33的出射侧表面进行选择性粗糙面加工，或者通过将它们结合使用来形成。黑条部分34和双凸透镜部分31间隔着透射基板33被保持以规定的距离，另外，黑条部分34侧可以采用粘接等方法安装在透射基板32上。

总之，通过构成成像显示板30，根据与图5的杂散光消除板20相同的原理，能够使成像显示板30具有水平方向的无效光束消除机能。因此在采用旋转对称轴在透射型屏幕中心线上、且位于透射型屏幕的底部附近的折射全反射菲涅尔透镜板10C的情况下，由于在透射型屏幕的水平方向中央部近旁能用杂散光消除板20消除在垂直方向产生的无效光束，并能通过杂散光消除板20与成像显示板30的组合消除从透射型屏幕中央至左右的区域倾斜产生的无效光束，因此与图4、图5相比，能更细致地消除双重图像、幻像。

综上所述，根据实施例2，由于成像显示板30具有在透射基板33的出射面上将在透射基板32与双凸透镜部分31之间设置于双凸透镜部分31的单元透镜的会聚点近旁的透明部301和设置于单元透镜的会聚点周围的不透明部300以水平方向周期结构交替地排列的黑条部分34，因此，具有能消除无效光束52的垂直方向成分和水平方向成分，能更细致地消除双重图像、幻像的效果。

实施例3

与实施例2同样，在本实施例3中说明能将无效光束的垂直方向成分和水平方向成分都消除的透射型屏幕的结构变形例。

图7A和图7B是表示本发明实施例3的透射型屏幕结构的示图。在图7A中10C是与图4相同的折射全反射菲涅尔透镜板，20是配置于折射全反射菲涅尔透镜板10C的出射面15侧的杂散光消除板，26是杂散光消除板20的透明部，25是杂散光消除板20的百叶窗形不透明部，55是杂散光消除板20的有效出射光束。并且，成像显示板30的结构与图4相同。

另外，在图7B中描绘的是从有效出射光束55一侧看杂散光消除板20和折射全反射菲涅尔透镜板10C的放大的透射图。在此放大的透射图中25H是水平方向的百叶窗形不透明部，它在垂直方向上隔着透明部而周期地排列着。25V是垂直方向的百叶窗形不透明部，它在水平方向上隔着透明部而周期地排列着。

下面说明图7的透射型屏幕的工作过程。

与图4的情况相同，通过折射斜面11的折射作用以及透射斜面14与全反射斜面13的作用，投影光束50成为沿透射型屏幕的法线n方向前进的有效光束53、51。有效光束53、51透过透明部26，成为有效出射光束55，入射在成像显示板30上，由双凸透镜部分31在水平方向上扩散后，投影图像成像在具有散射性的透射基板32上。图像光束80的水平方向的配光特性由双凸透镜部分31的水平方向扩散特性和透射基板32的散射特性决定。而垂直方向的配光特性由透射基板32的散射特性决定。

带有符号52的虚线箭头是透过折射全反射菲涅尔透镜板10C的无效小面12的无效光束或者透过透射斜面14而不在全反射斜面13上反射而产生的无效光束。此无效光束52由沿法线n的方向那样构成的百叶窗形的不透明部25吸收，或者在折射全反射菲涅尔透镜板10C与杂散光消除板20的界面15上反射，成为反射无效光束54。然后，在界面15上的反射无效光束54在折射全反射菲涅尔透镜板10C入射侧的折射斜面11、无效小面12、全反射斜面13和透射斜面14上折射、反射，再次入射在界面15上，其大部分被百叶窗形不透明部52吸收。

由于在杂散光消除板20整体成型在折射全反射菲涅尔透镜板10C的内面(出射面)侧，或者两者用粘接剂等贴合的情况下，由界面15引起的反射无效光束54几乎不产生，因此不必考虑。杂散光消除板20例如可以通过采用丙烯材料，以用具有相当于百叶窗形的不透明部25的凸起列形状的模具来成型格子状的沟槽，然后在沟部注入具吸收性的墨汁、墨水而形成。

在注入墨汁或墨水时，有必要将杂散光消除板20表面上残留的污物成分以适当搽拭等方法进行处理，以不影响透明部26的透射特性。将这样做成的杂散光消除板20用与丙烯折射率类似的粘接剂贴合在例如由丙烯材料构成的折射全反射菲涅尔透镜板10C上，就能使两者整体成型，而且能将反射无效光束54的产生抑制在最小限度之内。当然通过将杂散光消除板20直接整体成型在折射全反射菲涅尔透镜板10C的内面侧上之后，注入墨汁、墨水来制作也没有问题。

另外，在图7A中表示了透射型屏幕的垂直方向断面图，在投影光束50中也有斜向成分或水平方向成分，在这种情况下产生的无效光束的水平方向成分主要由垂直方向百叶窗形不透明部25V所吸收。而无效光束的垂直方向成分主要由水平方向百叶窗形不透明部25H所吸收。

并且，考虑模具成型的易加工性和墨汁、墨水的易注入性，百叶窗形的不透明部25、25V、25H也可以做成宽度沿法线n的方向缓慢变化的形状。在这种情况下，在表示透射型屏幕的断面图的示图7A中百叶窗形不透明部25成为宽度沿法线n缓慢变化的梯形状(图示省略)。

总之，根据实施例3，由于杂散光消除板20由透过光束的透明部26、以垂直方向周期结构分别隔着透明部26而排列的水平方向百叶窗形的不透明部25H和以水平方向周期结构分别隔着透明部26而排列的垂直方向百叶窗形的不透明部25V构成，因此可以获得能消除无效光束52的垂直方向成分和水平方向成分、能更细致地消除双重图像、幻像的效果。

并且，根据实施例3，由于杂散光消除板20以宽度沿菲涅尔透镜板10C的出射面15的法线n而变化的梯形状形成百叶窗形不透明部25H、25V的断面形状，因此可以获得能易于进行杂散光消除板20的模具成型和易于将适当的墨汁、墨水注入百叶窗形的不透明部的效果。

另外，根据实施例3，由于杂散光消除板20整体成型在菲涅尔透镜板10C的出射面15上，因此可以获得能将菲涅尔透镜装置的出射面上引起的反射无效光束的发生抑制在最小限度之内的效果。

实施例4

在以下图8中表示将百叶窗形元件和带有黑条部分的双凸透镜部分组合，可将无效光束的垂直方向成分和水平方向成分都消除的结构例。

图8A、图8B和图8C是表示本发明实施例4的透射型屏幕结构的示图。

在图8A～图8C中，20是杂散光消除板，它由百叶窗形的不透明部25和透明部26构成。如图8B所示，百叶窗形不透明部25仅由在垂直方向周期地排列的水平方向的百叶窗形不透明部25H构成。成像显示板30按照从有效出射光束55的入射侧的顺序依次层叠双凸透镜部分31、透射基板33、黑条部分34和透射基板32而构成。

如图8C中放大表示的那样，黑条部分34由在水平方向周期地配置的条状不透明部300和透明部301构成，透明部301的水平方向中心部与双凸透镜部分31的各单元透镜的中心部一致而配置。并且，透射基板33对双凸透镜部分31与黑条部分34之间的间隔加以设定并保持。折射全反射菲涅尔透镜板10C的结构同图4，说明从略。

下面说明图8的透射型屏幕的工作过程。

与图4同样，投影光束50通过折射斜面11的折射作用以及透射斜面14、全反射斜面13的作用，成为沿透射型屏幕的法线n的方向前进的有效光束53、51。有效光束53、51透过透明部26，成为有效出射光束55，入射在成像显示板30上，由双凸透镜部分31在水平方向扩散后，投影图像成像在具有散射性的透射基板32上。图像光束80的水平方向的配光特性由双凸透镜部分31的水平方向扩散特性和透射基板32的散射特性决定。并且，垂直方向的配光特性由透射基板32的散射特性决定。

带有符号52的虚线箭头表示透过折射全反射菲涅尔透镜板10C的无效小面12的无效光束或是透过透射斜面14、不在全反射斜面13上反射而产生的无效光束。无效光束52由沿法线n的方向那样构成的百叶窗形不透明部25吸收，或者在折射全反射菲涅尔透镜板10C与杂散光消除板20的界面15上反射，成为反射无效光束54。此反射无效光束54然后在折射全反射菲涅尔透镜板10C入射侧的折射斜面11、无效小面12、全反射斜面13和透射斜面14上折射、反射，再次入射在界面15上，大部分被百叶窗形的不透明部52吸收。

在杂散光消除板20整体成型在折射全反射菲涅尔透镜板10C的内面侧，或者两者用粘接剂等贴合的情况下，由界面15引起的反射无效光束54几乎不产生，因此不必考虑。杂散光消除板20例如可以通过采用丙烯材料，以形成了相当于百叶窗形不透明部25的凸起列的模具来成型格子状的沟槽，在沟槽部注入具有吸收性的墨汁、墨水而形成。在注入墨汁或墨水时，有必要将杂散光消除板20表面上残留的污物成分以适当搽拭等方法进行处理，以不影响透明部26的透射特性。

将这样做成的杂散光消除板20用与丙烯的折射率类似的粘接剂贴合在例如由丙烯材料构成的折射全反射菲涅尔透镜板10C上，就能使两者成为一体。当然通过将杂散光消除板20直接整体成型在折射全反射菲涅尔透镜板10C的内面侧上之后，再注入墨汁、墨水而做成也没有问题。

考虑模具成型的易加工性和墨汁、墨水的易注入性，百叶窗形的不透明部25、25H也可以做成其宽度沿法线n的方向缓慢变化的形状。在这种情况下，在表示断面图的示图8A中百叶窗形不透明部25成为宽度沿法线n缓慢变化的梯形状(图示省略)。

另外，在图8A中表示了透射型屏幕的垂直方向断面图，在投影光束50中也有斜方向成分或水平方向成分，在这种情况下产生的无效光束的水平方向成分主要通过成像显示板30内的双凸透镜部分31和黑条部分34的不透明部300的作用而被吸收消除(参照图8C)。

另外，双凸透镜部分31和黑条部分34在水平方向上具有周期性地配置，这跟图4的会聚透镜阵列21和黑条部分23的配置成90°旋转关系，但其无效光束的吸收原理是相同的。

另外，无效光束的垂直方向成分主要由水平方向的百叶窗形不透明部25H吸收(参照图8C)。

总之，根据实施例4，由于杂散光消除板20由透过光束的透明部26和以垂直方向周期结构分别隔着透明部26而排列的水平方向的百叶窗形的不透明部25H构成，而成像显示板30具有在透射基板33的出射面上将设置于透射基板32与双凸透镜部分31之间、双凸透镜部分31的单元透镜的会聚点近旁的透明部301和设置于单元透镜的会聚点周围上的不透明部300以水平方向周期结构交替地排列而成的黑条部分34，因此可以获得能消除无效光束52的垂直方向成分和水平方向成分、能更细致地消除双重图像、幻像的效果。

另外，根据实施例4，由于杂散光消除板20以宽度沿菲涅尔透镜板10C的出射面15的法线n而变化的梯形状来形成百叶窗形不透明部25H的断面形状，因此可以获得能易于进行杂散光消除板20的模具成型和注入适合于百叶窗形不透明部的墨汁、墨水的效果。

另外，根据实施例4，由于杂散光消除板20整体成型在菲涅尔透镜板10C的出射面15上，因此可以获得能将菲涅尔透镜板10C的出射面上引起的反射无效光束的发生抑制在最小限度之内的效果。

另外，在图4～图8的各实施例中叙述了通过与折射全反射菲涅尔透镜板10C相组合来构成的透射型屏幕的结构和工作过程。但是也可采用将图4～图8的折射全反射菲涅尔透镜板10C置换为以下(1)～(3)的菲涅尔透镜板的透射型屏幕，可以获得相同的效果。

(1)置换为在入射面侧形成由折射斜面和无效小面构成的周期结构的折射菲涅尔面的折射菲涅尔透镜板(图1)的透射型屏幕。

(2)置换为在入射面侧形成由全反射斜面和透射斜面构成的周期结构的全反射菲涅尔面的全反射菲涅尔透镜板(图2)的透射型屏幕。

(3)置换为混合结构的折射全反射菲涅尔透镜板的透射型屏幕，由于折射全反射菲涅尔透镜板是同心圆结构，为了提高透射效率，在半径小的部分，增大由折射斜面和无效小面组成的折射菲涅尔部相对于由全反射斜面和透射斜面组成的全反射菲涅尔部的比例，在半径大的部分增大全反射菲涅尔部的比例，缓慢提高透射效率，在半径非常大的部分则仅在全反射菲涅尔部获得高透射效率。

(工业上的可利用性)

综上所述，本发明的透射型屏幕适用于显示高画质图像的投影装置。

Claims (22)

1.一种透射型屏幕，其特征在于设有：

将在入射面上成型的菲涅尔面的光学作用赋予被投影的光束且从出射面出射的菲涅尔透镜装置；

仅消除因所述菲涅尔面的光学作用的差异而具有不同角度的光束的杂散光消除装置；以及

使来自所述杂散光消除装置的光束散射而成像的成像显示装置。

2.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置是折射菲涅尔透镜装置，其入射面上形成以折射光束的折射斜面和无效小面的周期结构形成的折射菲涅尔面。

3.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置是全反射菲涅尔透镜装置，其入射面上形成以折射光束的透射斜面和反射在所述透射斜面上折射的所述光束的全反射斜面的周期结构形成的全反射菲涅尔面。

4.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置是折射全反射菲涅尔透镜装置，其入射面上形成以折射光束的折射斜面、无效小面、折射所述光束的透射斜面和反射在所述透射斜面上折射的所述光束的全反射斜面的周期结构形成的折射全反射菲涅尔面。

5.如权利要求2所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置在折射斜面上将投影的光束折射到与出射面的法线大致平行的方向上。

6.如权利要求3所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置在全反射斜面上将透射斜面上折射的光束反射到与出射面的法线大致平行的方向上。

7.如权利要求4所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置在折射斜面上将投射的光束折射到与出射面的法线大致平行的方向上，同时在全反射斜面上将透射斜面上折射的光束反射到与所述出射面的法线大致平行的方向上。

8.如权利要求4所述的透射型屏幕，其特征在于：

菲涅尔透镜装置使由透射斜面与全反射斜面组成的全反射菲涅尔部和由折射斜面和无效小面组成的折射菲涅尔部的比例按照和其旋转中心的距离而改变。

9.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于杂散光消除装置由以下部分构成：

在第一透射基板的入射面上以垂直方向周期结构排列单元透镜的会聚透镜阵列；以及

在所述第一透射基板的出射面上由设置于所述单元透镜的会聚点近旁的透明部、设置于所述单元透镜的会聚点周围的不透明部以垂直方向的周期结构交替排列而成的第一黑条部分。

10.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于：

成像显示装置是双凸透镜部分，在其使光束按照其散射特性而散射的第二透射基板的入射面上以水平方向的周期结构排列单元透镜。

11.如权利要求9所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置中设有保持第一透射基板、会聚透镜阵列和第一黑条部分的保持用透射基板。

12.如权利要求9所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置设有以相对于菲涅尔透镜装置的旋转中心成同心圆的周期结构成型的会聚透镜阵列和第一黑条部分。

13.如权利要求9所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置设有以直线状的周期结构成型的会聚透镜阵列和第一黑条部分。

14.如权利要求9所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置设有赋予散射特性的第一透射基板或赋予所述散射特性的会聚透镜阵列。

15.如权利要求10所述的透射型屏幕，其特征在于：

成像显示装置在第二透射基板与双凸透镜部分之间的第三透射基板的出射面上，设有将设置于所述双凸透镜部分的单元透镜的会聚点近旁的透明部和设置于所述单元透镜的会聚点周围的不透明部以水平方向的周期结构交替地排列而成的第二黑条部分。

16.如权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于杂散光消除装置由以下部分构成：

透过光束的透明部；

以垂直方向的周期结构分别间隔着所述透明部而排列的水平方向的百叶窗形不透明部；以及

以水平方向的周期结构分别间隔着所述透明部而排列的垂直方向的百叶窗形不透明部。

17.如权利要求10所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置由透过光束的透明部，以及以垂直方向周期结构分别隔着所述透明部而排列的水平方向百叶窗形不透明部构成；

成像显示装置在第二透射基板与双凸透镜部分之间的第三透射基板的出射面上设有由设置于所述双凸透镜部分的单元透镜的会聚点近旁的透明部和设置于所述单元透镜的会聚点周围上的不透明部以水平方向的周期结构交替地排列而成的第二黑条部分。

18.如权利要求16所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置以宽度沿菲涅尔透镜装置的出射面法线而变化的梯形状形成百叶窗形不透明部的断面形状。

19.如权利要求17所述的透射型屏幕，其特征在于：

杂散光消除装置以宽度沿菲涅尔透镜装置的出射面法线而变化的梯形状形成百叶窗形不透明部的断面形状。

20.如权利要求16所述的透射型屏幕，其特征在于：杂散光消除装置整体成型在菲涅尔透镜装置的出射面上。

21.如权利要求17所述的透射型屏幕，其特征在于：杂散光消除装置整体成型在菲涅尔透镜装置的出射面上。

22.一种投影型显示装置，其特征在于，设有透射型屏幕和投影光学系统：

所述透射型屏幕中设有使在入射面上成型的菲涅尔面的光学作用赋予被投影的光束后从出射面出射的菲涅尔透镜装置、仅消除因所述菲涅尔面的光学作用的差异而具有不同角度的光束的杂散光消除装置和使来自所述杂散光消除装置的光束散射而成像的成像显示装置；

所述投影光学系统将光束投影在所述透射型屏幕上、并在所述透射型屏幕上显示图像。

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