CN1815351A - 屏幕和图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够使入射的光有效地向规定的出射方向行进并且降低亮度不均的屏幕等。一种透过与图像信号对应的光的屏幕，具有角度变换部201，其具备设置在与图像信号对应的光的入射侧的第1面211和第2面212以及出射与图像信号对应的光的出射面213，并对与图像信号对应的光进行角度变换而出射，其中，第2面212将从第1面211入射的光向出射面213的方向反射，第1面211和第2面212中的至少一方具备使入射的光发散的光发散功能和使入射的光聚敛的光聚敛功能中的任一方。

Description

屏幕和图像显示装置

技术领域

本发明涉及屏幕和图像显示装置，特别地，涉及适合于通过使与图像信号对应的光透过而显示图像的图像显示装置的屏幕的技术。

背景技术

在通过使与图像信号对应的光透过而显示图像的所谓的背面投影机中，使用使光透过的透过型的屏幕。背面投影机通过形成为从相对屏幕倾斜的方向使与图像信号对应的光入射的结构，而实现薄型化。在从相对屏幕倾斜的方向使光入射的情况下，屏幕必须形成为将倾斜入射的光向观察者的方向进行角度变换的结构。另外，认为向屏幕入射的光的入射角越大，在屏幕的界面光越容易发生全反射。在光由于在屏幕的全反射而进入投影机的内部时，难于显示明亮的图像。此外，在光进入到投影机的内部时，有时也会由于杂散光的多重反射而产生虚像。因此，为了得到明亮的高品质的图像，屏幕必须形成为使倾斜入射的光有效地向观察者的方向行进的结构。用于使倾斜入射的光有效地向观察者的方向行进的屏幕的技术，例如在专利文献1中被提出。

[专利文献1]特开2003-149744号公报

费涅尔透镜从屏幕看从作为设置有光阀的一侧的下侧的斜面入射光，由上侧的斜面使入射的光全反射。但是，在专利文献1提出的技术中，从费涅尔透镜出射的光将极大地出现亮度不均。因此，即使通过在费涅尔透镜的出射侧设置扩散层等来实现光的均匀化，也难于消除来自屏幕的光的亮度不均。本发明就是鉴于上述问题而提出的，目的旨在提供可以使入射的光有效地向规定的出射方向行进并且可以降低亮度不均的屏幕和图像显示装置。

发明内容

为了解决上述问题而实现目的，根据本发明，可以提供一种屏幕，是透过与图像信号对应的光的屏幕，其特征在于，具有：角度变换部，其具备设置在与图像信号对应的光的入射侧的第1面和第2面以及出射与图像信号对应的光的出射面，并对与图像信号对应的光进行角度变换而出射；其中，第2面将从第1面入射的光向出射面的方向反射，第1面和第2面中的至少一方具备使入射的光发散的光发散功能和使入射的光聚敛的光聚敛功能中的任一方。

相对屏幕倾斜地行进的光入射到角度变换部的第1面。从第1面入射到角度变换部的光从第2面向出射面的方向反射。向出射面的方向行进的光从屏幕出射后，向观察者的方向行进。这样，可以使相对屏幕倾斜地入射的光有效地向观察者的方向行进。通过使与图像信号对应的光有效地向观察者的方向行进，也可以降低杂散光的产生。

入射到具备光发散功能的面的光发散着行进。入射到具备光聚敛功能的面的光在一旦聚敛后发散着行进。通过第1面和第2面中的至少一方具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方，可以使与图像信号对应的光发散着向出射面的方向行进。通过使与图像信号对应的光以在出射面变得大致均匀的方式发散，可以降低来自角度变换部的光的亮度不均。这样，得到能够使入射的光有效地向规定的出射方向行进并且能够降低亮度不均的屏幕。

另外，根据本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面中具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面是在与第1面和第2面的长边大体正交的剖面中由曲线表示的曲面。这样，可以形成为第1面和第2面中的至少一方具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的结构。

另外，根据本发明的优选形式，优选地，第1面是在剖面中由直线表示的平面，第2面是在剖面中由曲线表示的曲面。通过将第1面形成为平面，可以将第1面形成为相对来自投影镜头的光的行进方向接近垂直的面。相对第1面大体垂直地入射的光越多，越可以有效地使来自投影镜头的光进入角度变换部。另外，也可以降低第1面上与图像信号对应的光的反射。这样，可以使与图像信号对应的光有效地进入角度变换部。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，曲面具有凹面。通过将第1面和第2面中的至少一方形成为凹面，可以形成第1面和第2面中的至少一方具备光发散功能的结构。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，曲面具有凸面。通过将第1面和第2面中的至少一方形成为凸面，可以形成第1面和第2面中的至少一方具备光聚敛功能的结构。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面大体同心圆状地配置，曲面具有根据距配置第1面和第2面的同心圆的中心的距离而设定的曲率。例如，使与图像信号对应的光从投影镜头向屏幕入射时，向屏幕入射的光的入射角度以使投影镜头投影到屏幕上的位置为中心而变化。通过使用使第1面和第2面大体同心圆状地配置的角度变换部，可以将来自投影镜头的光向观察者的方向进行角度变换。向屏幕入射的入射角度变化时，角度变换后的各光的间隙大小也变化。通过根据距同心圆的中心的距离设定曲面的曲率，不论向屏幕入射的入射角度如何，都可以对于屏幕全体降低角度变换后的光之间的间隙和重叠。这样，可以对于屏幕全体降低亮度不均、噪音等，而得到高品质的图像。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，曲面具有随着从同心圆的中心离开而增大的曲率。在使与图像信号对应的光从投影镜头向屏幕入射时，向屏幕入射的光的入射角度随着从使投影镜头投影到屏幕上的位置离开而增大。随着向屏幕入射的入射角度增大，角度变换后的各光的间隙也增大。通过形成为越远离同心圆的中心越增大曲面的曲率的结构，不论向屏幕入射的入射角度如何，都能够对屏幕全体降低角度变换后的光之间的间隙和重叠。这样，可以对屏幕全体降低亮度不均、噪音等。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面中具备光聚敛功能的面在角度变换部的内部形成焦点，并且使光在出射面扩散。例如，利用具备光聚敛功能的面在角度变换部的出射面上或角度变换部的外侧形成焦点时，在出射面上，光成为比由具备光聚敛功能的面反射时更加集中的状态。因此，在出射面，在角度变换后的各光中形成间隙。特别是在形成为在角度变换部的出射面上形成焦点的结构时，因角度变换部的规则的结构引起的图像光的周期性被增强。这时，通过使光透过角度变换部和具有其他规则的构造的结构例如双凸透镜阵列，成为容易产生波纹的状态。通过形成为利用具备光聚敛功能的面在角度变换部的内部形成焦点并且使光在出射面扩散的结构，可以减小出射面上各光的间隙。这样，可以降低亮度不均、噪音等。另外，也可以避免容易产生波纹的状态。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面构成棱镜体，并且以来自彼此相邻的棱镜体的光所入射的出射面上的区域之间彼此连续而并列的方式配置。所谓区域之间彼此连续，指在区域间看不出间隙的状态，所谓区域之间并列，指看不出区域之间的重叠的状态。通过使来自彼此相邻的棱镜体的光所入射的出射面上的区域之间以无间隙的方式连续并且以不重叠的方式并列，可以使与图像信号对应的光在出射面变得均匀。通过以使出射面上来自彼此相邻的棱镜体的光所入射的区域之间彼此连续而并列的方式配置第1面和第2面，可以降低亮度不均、噪音等。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面中具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面设置在以相对于角度变换部被设置的基准面的法线大于等于40度小于等于85度的角度行进的光所入射的区域。角度变换后的各光的间隙特别是入射角度大于等于40度时容易变得明显。通过将具备光发散功能和光聚敛功能的任一方的面设置在入射角度大于等于40度小于等于85度的光所入射的位置，可以降低角度变换后的各光的间隙。这样，可以降低亮度不均、噪音等。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面构成棱镜体，棱镜体具有沿着向第1面入射的光的行进方向形成的第3面。例如，在将棱线部夹在中间配置第1面和第2面的结构中，考虑必须非常尖细地形成包含棱线部的前端部的情况。具备尖细的前端部的棱镜体，难于以高精度来制造。棱镜体通过具备第3面，可以省去制造困难的部分，并且可以形成为能够进行光的角度变换的结构。通过具备第3面，与设置尖细的前端部的情况相比，可以容易地制造棱镜体。这样，可以将屏幕形成为容易制造的结构，降低制造成本。另外，可以降低在屏幕的制造后棱镜体的破损，提高可靠性。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，第1面和第2面构成棱镜体，进一步具有设置在相邻的棱镜体之间的平坦部。例如，使棱镜体之间相邻时，考虑难于以高精度制造在棱镜体之间形成的沟部的情况。角度变换部通过具备平坦部，可以省去制造困难的部分，并且可以形成为也能够进行光的角度变换的结构。通过具备平坦部，与在棱镜体之间形成沟部的情况相比，可以容易地制造角度变换部。这样，可以将屏幕形成为容易制造的结构，降低制造成本。此外，通过使用了模具的模型复制，可以容易地形成具备平坦部的角度变换部，所以，通过使用了模具的角度变换部的形成，可以提高屏幕的批量生产效率。

另外，作为本发明的优选形式，优选地，具有将光扩散的扩散部。这样，将向观察者的方向行进的光扩散，可以得到良好的视角特性。另外，通过用扩散部使光扩散，可以缓和因角度变换部的规则的结构而引起的光的周期性，也可以降低波纹的产生。

此外，根据本发明，可以提供一种图像显示装置，特征在于，具有：供给光的光源部、根据图像信号调制来自光源部的光的空间光调制装置和透过来自空间光调制装置的光的屏幕，其中的屏幕是上述屏幕。通过具有上述屏幕，可以使入射的光有效地向规定的出射方向行进，并且可以降低亮度不均。这样，得到能够明亮地显示亮度不均被降低后的图像的图像显示装置。另外，通过形成为使与图像信号对应的光从相对屏幕倾斜的方向入射的结构，可以使图像显示装置实现薄型化。

附图说明

图1是本发明的实施例1的投影机的概略结构图；

图2是屏幕的主要部分剖面结构图；

图3是费涅尔透镜的平面结构图；

图4是说明费涅尔透镜中光的行为的图示；

图5是第2面为凸面的费涅尔透镜的主要部分剖面结构图；

图6是第1面为曲面的费涅尔透镜的主要部分剖面结构图；

图7是第1面和第2面为曲面的费涅尔透镜的主要部分剖面结构图；

图8是说明本实施例的优选的结构的图示；

图9是说明本发明的实施例2的屏幕的图示；

图10是示出区域AR3的最上部附近的结构的图示；

图11是示出区域AR3的最下部附近的结构的图示；

图12是说明本发明的实施例3的屏幕的图示；以及

图13是说明实施例3的变形例的屏幕的图示。

符号说明

100投影机，11超高压水银灯，12积分器，13偏振变换元件，14R R光透过分色镜，14G B光透过分色镜，15反射镜，16中继透镜，17R、17G、17B空间光变换装置，18交叉分色棱镜，18a、18b分色膜，20投影镜头，105反射镜，107机箱，110屏幕，201费涅尔透镜，202双凸透镜阵列，203扩散部，210棱镜体，211第1面，212第2面，213出射面，215棱线部，501费涅尔透镜，510棱镜体，512第2面，601费涅尔透镜，610棱镜体，611第1面，612第2面，701费涅尔透镜，710棱镜体，712第2面，801费涅尔透镜，210-1、210-2棱镜体，AR1、AR2区域，901费涅尔透镜，AR3、AR4区域，N法线，1201费涅尔透镜，1210棱镜体，1211第1面，1212第2面，1216第3面，1301费涅尔透镜，1310棱镜体，1311第1面，1312第2面，1315棱线部，1317平坦部。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。

[实施例1]

图1示出作为本发明的实施例1的图像显示装置的投影机100的概略结构。投影机100是将光投影到屏幕110的一面并通过观察从屏幕110的另一面出射的光来观看图像的所谓的背面投影机。作为光源部的超高压水银灯11供给包含作为第1色光的红色光(以下，称为R光)、作为第2色光的绿色光(以下，称为G光)和作为第3色光的蓝色光(以下，称为B光)的光。

积分器12使来自超高压水银灯11的光的照射强度分布大体均匀。照射强度分布被均匀化后的光由偏振变换元件13变换为具有特定的振动方向的偏振光，例如s偏振光。变换为s偏振光后的光入射到构成色分离光学系统的R光透过分色镜14R。R光透过分色镜14R透过R光，反射G光、B光。透过R光透过分色镜14R后的R光入射到反射镜15。反射镜15将R光的光路曲折90度。光路曲折后的R光入射到空间光调制装置17R。空间光调制装置17R是根据图像信号调制R光的透过型的液晶显示装置。此外，由于即使透过分色镜，光的偏振方向也不变化，所以，入射到空间光调制装置17R的R光仍然是s偏振光的状态。

入射到空间光调制装置17R的s偏振光入射到图中未示出的液晶面板。液晶面板在2个透明基板之间封入有用于图像显示的液晶层。入射到液晶面板后的s偏振光通过与图像信号对应的调制而变换为p偏振光。空间光调制装置17R出射通过调制而变换为p偏振光的R光。这样，由空间光调制装置17R调制后的R光入射到作为色合成光学系统的交叉分色棱镜18。

由R光透过分色镜14R反射后的G光和B光其光路被曲折90度。光路曲折后的G光和B光入射到B光透过分色镜14G。B光透过分色镜14G反射G光，透过B光。由B光透过分色镜14G反射后的G光入射到空间光调制装置17G。空间光调制装置17G是根据图像信号调制G光的透过型的液晶显示装置。入射到空间光调制装置17G的s偏振光通过由液晶面板的调制而变换为p偏振光。空间光调制装置17G出射通过调制而变换为p偏振光的G光。这样，由空间光调制装置17G调制后的G光入射到交叉分色棱镜18。

透过B光透过分色镜14G后的B光经由2个中继透镜16和2个反射镜15而入射到空间光调制装置17B。空间光调制装置17B是根据图像信号调制B光的透过型的液晶显示装置。此外，之所以使B光经由中继透镜16，是由于B光的光路比R光和G光的光路长。通过使用中继透镜16，可以将透过B光透过分色镜14G的B光直接向空间光调制装置17B引导。

入射到空间光调制装置17B的s偏振光通过由液晶面板的调制而变换为p偏振光。空间光调制装置17B出射通过调制而变换为p偏振光的B光。这样，由空间光调制装置17B调制后的B光入射到作为色合成光学系统的交叉分色棱镜18。构成色分离光学系统的R光透过分色镜14R和B光透过分色镜14G将从超高压水银灯11供给的光分离为R光、G光、B光。此外，空间光调制装置17R、17G、17B除了通过调制将s偏振光变换为p偏振光外，也可以将p偏振光变换为s偏振光。

作为色合成光学系统的交叉分色棱镜18以将2个分色膜18a、18b正交成X字型的方式配置而构成。分色膜18a反射B光，透过R光、G光。分色膜18b反射R光，透过B光、G光。这样，交叉分色棱镜18对由空间光调制装置17R、17G、17B分别调制后的R光、G光和B光进行合成。

投影镜头20将由交叉分色棱镜18合成后的光向反射镜105的方向投影。反射镜105是机箱107的内面，其设置在与屏幕110相对的位置。反射镜105将来自投影镜头20的投影光向屏幕110的方向反射。屏幕110是通过透过与图像信号对应的光而在观看者一侧的面显示投影像的透过型屏幕。屏幕110设置在机箱107的规定的一面。

屏幕110具有费涅尔透镜201、双凸透镜阵列202和扩散部203。费涅尔透镜201是对与图像信号对应的光进行角度变换而出射的角度变换部。双凸透镜阵列202使来自费涅尔透镜201的光向作为水平方向的X方向扩散。扩散部203利用扩散材料使来自双凸透镜阵列202的光进一步扩散。

机箱107将机箱107内部的空间密封。投影镜头20使光相对屏幕110从下侧的位置向倾斜的方向入射。投影机100通过形成为使与图像信号对应的光从相对屏幕110倾斜的方向入射的结构，可以使机箱107实现薄型化。

图2示出屏幕110的主要部分剖面结构。费涅尔透镜201具备设置在与图像信号对应的光的入射侧的第1面211和第2面212以及出射与图像信号对应的光的出射面213。费涅尔透镜201具有使切出凸透镜的凸面的轮状的切片高度一致而排列在平面上的形状。第1面211和第2面212构成棱镜体210。棱镜体210在图2所示的剖面中呈大致三角形形状。图2所示的剖面是与Y轴大致平行并且通过屏幕110的大致中心的剖面，是与第1面211和第2面212的长边大致正交的剖面。

如图3的平面结构所示，第1面211和第2面212大致同心圆状地配置。配置第1面211和第2面212的同心圆的中心是使投影镜头20投影到屏幕110的延长面的位置。配置第1面211和第2面212的同心圆的中心位于屏幕110的下侧。因此，费涅尔透镜201可以将相对屏幕110从下侧的位置向倾斜方向行进的光角度变换为向观察者的方向。此外，费涅尔透镜201不限于将第1面211和第2面212配置成大致同心圆状的结构。例如，也可以将第1面211和第2面212配置成在大致相同位置具有焦点的椭圆状。

费涅尔透镜201的入射侧的面以例如约0.1mm间距交替地配置第1面211和第2面212而构成。设置第1面211和第2面212的间距根据向屏幕110入射的光的入射角而被设定。作为配置第1面211和第2面212的同心圆的一部分的圆弧是第1面211和第2面212的长边。

返回到图2，第1面211从屏幕110看是作为投影镜头20(参见图1)被设置的一侧的下侧的面。第1面211在与第1面211和第2面212的长边大体正交的剖面中是由直线表示的平面。另外，费涅尔透镜201的第2面212是上侧的面。第2面212在与第1面211和第2面212的长边大体正交的剖面中是由曲线表示的凹面。第1面211和第2面212由棱线部215接合。

双凸透镜阵列202使图中未示出的双凸透镜并列而构成。双凸透镜在Y方向具有纵长方向，并且在X方向上并列。双凸透镜通过形成为在X方向具有曲率的形状，使来自费涅尔透镜201的光在X方向扩散。此外，屏幕110也可以形成为取代双凸透镜阵列202而使用微透镜阵列的结构。微透镜阵列可以形成为将在X方向和Y方向具有曲率的微透镜元件在X方向和Y方向阵列状地配置的结构。使用微透镜阵列时，可以使来自费涅尔透镜201的光在X方向和Y方向扩散。

扩散部203包含微粒子状的扩散材料。扩散部203进而使来自费涅尔透镜201的光扩散。另外，通过用扩散部203使光扩散，可以缓和因费涅尔透镜201、双凸透镜阵列202等的规则的结构而引起的光的周期性，也可以降低波纹的产生。通过在费涅尔透镜201、双凸透镜阵列202等之外另外设置扩散部203，与使扩散材料分散到费涅尔透镜201、双凸透镜阵列202等的情况相比，可以防止由于发生体积散射而引起的分辨率的降低。

此外，作为扩散部203，也可以使用具备有形成有微小的凹凸的扩散面的片状的构造物。屏幕110不限于图2所示的结构，例如，也可以形成为将扩散部203置换为其他的结构的结构、增加了其他的结构的结构等。例如，也可以取代设置扩散部203，使扩散材料分散到费涅尔透镜201、双凸透镜阵列202等中。

图4是说明费涅尔透镜201中光的行为的图示。来自投影镜头20的光首先入射到费涅尔透镜201的第1面211。入射到第1面211的光中相对第1面211大致垂直地入射的光按原行进方向行进。另外，以相对第1面211垂直以外的方向入射的光在第1面211受到折射作用。这里，第1面211以向屏幕110入射的光以相对第1面211大致正交的角度入射的方式形成。相对第1面211大致垂直地入射的光越多，越可以使来自投影镜头20的光有效地进入费涅尔透镜201。另外，也可以降低第1面211上与图像信号对应的光的反射。这样，可以使与图像信号201对应的光有效地进入费涅尔透镜201。

来自第1面211的光由第2面212全反射后，向出射面213的方向行进。第2面212通过形成为凹面，具备有使入射的光发散的光发散功能。通过第2面212具备光发散功能，由第2面212全反射的光发散着向出射面213的方向行进。另外，第2面212以使来自第1面211的光在出射面213大致均匀地发散的形状形成。通过使与图像信号对应的光以在出射面213变得大致均匀的方式发散，可以降低来自费涅尔透镜201的光的亮度不均。

例如，形成为在出射面213上形成焦点的结构时，因费涅尔透镜201的规则的结构引起的图像光的周期性被增强。这时，通过使光透过费涅尔透镜201和具有其他规则的构造的结构例如双凸透镜阵列202，就成为容易产生波纹的状态。通过使与图像信号对应的光在出射面213变得大致均匀，可以减弱图像光的周期性，降低波纹的产生。此外，也可以在第2面212形成反射光的反射部。在第2面212形成反射部时，来自第1面211的光由反射部反射后向出射面213的方向行进。

从第2面212向出射面213的方向行进的光透过双凸透镜阵列202和扩散部203(参见图2)后，从屏幕110出射。来自屏幕110的光向观察者的方向行进。另外，通过利用费涅尔透镜201、双凸透镜阵列202和扩散部203使光在观察者侧扩散，可以得到良好的视角特性。这样，可以使相对屏幕110倾斜地入射的光有效地向观察者的方向行进。通过使与图像信号对应的光有效地向观察者的方向行进，也可以降低杂散光的产生。

这样，可以使入射的光有效地向规定的出射方向行进并且可以降低亮度不均这种效果奏效。另外，投影机100通过具备屏幕110，可以明亮地显示亮度不均被降低后的图像。此外，通过形成为使与图像信号对应的光从相对屏幕110倾斜的方向入射的结构，可以使投影机100实现薄型化。

屏幕110不限于使用将第2面212形成为凹面的费涅尔透镜201的结构。例如，屏幕110可以使用如图5的主要部分剖面结构所示的那样将第2面512形成为凸面的费涅尔透镜501。图5所示的费涅尔透镜501具有由第1面211和第2面512构成的棱镜体510。第2面512通过形成为凸面，具备有使入射的光聚敛的光聚敛功能。通过使第2面512具备光聚敛功能，由第2面512全反射后的光在一旦聚敛之后发散着向出射面213的方向行进。另外，第2面512以使来自第1面211的光在出射面213大致均匀地发散的形状形成。因此，通过在屏幕110中使用费涅尔透镜501，与使用上述费涅尔透镜201的情况一样，可以使入射的光有效地向规定的出射方向行进，并且可以降低亮度不均。

具备光聚敛功能的第2面512具有在作为角度变换部的费涅尔透镜501的内部形成焦点F，并且使光在出射面213扩散的形状。例如，利用第2面512在出射面213上或费涅尔透镜501的外侧形成焦点时，在出射面213上光成为比由第2面512反射时更加集中的状态。因此，在出射面213，在角度变换后的各光中形成间隙。特别地，在形成为在出射面213上形成焦点的结构时，也成为容易产生波纹的状态。

通过形成为利用第2面512在费涅尔透镜201的内部形成焦点F并且使光在出射面213扩散的结构，可以减小角度变换后的各光的间隙。这样，可以降低亮度不均、噪音等。另外，也可以避免容易产生波纹的状态。此外，在形成为在第1面211具有光扩散功能的结构时，对于第1面211，可以形成为在费涅尔透镜201的内部形成焦点F并且使光在出射面213扩散的结构。

屏幕110不限于具备将第2面形成为曲面的费涅尔透镜的结构。屏幕110只要是具备第1面和第2面中的至少一方是曲面的费涅尔透镜的结构即可。例如，屏幕110也可以使用如图6的主要部分剖面结构所示的那样将第1面611形成为曲面而将第2面612形成为平面的费涅尔透镜601。例如，费涅尔透镜601的第1面611可以形成为具备光发散功能的凹面。图6所示的费涅尔透镜601具有由第1面611和第2面612构成的棱镜体610。入射到第1面611的光受到发散着向第2面612的方向行进的折射作用。另外，来自第1面611的光由第2面612全反射后按原样发散着向出射面213的方向行进。

此外，屏幕110也可以使用如图7的主要部分剖面结构所示的那样第1面611和第2面712中的任意一方都为曲面的费涅尔透镜701。例如，费涅尔透镜701的第1面611和第2面712可以形成为具备光发散功能的凹面。图7所示的费涅尔透镜701具有由第1面611和第2面712构成的棱镜体710。从第1面611入射的光通过第1面611和第2面712的角度变换，发散着向出射面213的方向行进。因此，使用费涅尔透镜601和701时也和使用上述费涅尔透镜201时一样，可以使入射的光有效地向规定的出射方向行进，并且可以降低亮度不均。

图8是说明在本实施例中说明的各费涅尔透镜的进一步优选的结构的图示。图8所示的费涅尔透镜801具有与使用图4说明的费涅尔透镜201相同的结构。这里，由费涅尔透镜801的1个棱镜体210-1角度变换后的光入射到出射面213上的区域AR1，由与一个棱镜体210-1的下侧相邻的棱镜体210-2角度变换后的光入射到出射面213上的区域AR2。这时，区域AR1和区域AR2彼此连续而并列。费涅尔透镜801以来自彼此相邻的棱镜体210的光所入射的出射面213上的区域之间彼此连续而并列的方式配置第1面211和第2面212。此外，所谓区域之间彼此连续，即在区域之间看不到间隙的状态，所谓区域之间并列，即看不到区域之间的重叠的状态。

通过使来自彼此相邻的棱镜体210的光所入射的出射面213上的区域之间以无间隙的方式连续并且以不重叠的方式并列，可以使与图像信号对应的光在出射面213变得均匀。通过以使来自彼此相邻的棱镜体的光所入射的区域之间彼此连续而并列的方式配置第1面211和第2面212，可以得到亮度不均、噪音等被降低后的高品质的图像。此外，对于使用图4说明的费涅尔透镜201以外的费涅尔透镜，通过也形成为同样的结构，可以得到亮度不均、噪音等被降低后的高品质的图像。

此外，费涅尔透镜不限于第1面和第2面的至少一方为曲面的结构。只要第1面和第2面至少一方是具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面即可。例如，作为具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面，也可以使用将多个平面接合的多面体形状的面。另外，利用对面实施凹凸处理的结构，应用由衍射、全息图等引起的光的干涉的结构等，也可以使之具有光发散功能、光聚敛功能等。

[实施例2]

图9是示出本发明的实施例2的屏幕中的费涅尔透镜901的剖面结构的图示，其说明向屏幕入射的与图像信号对应的光的入射角度。本实施例的屏幕可以应用于上述实施例1的投影机100。这里，所谓入射角度，是指作为费涅尔透镜901被设置的基准面的出射面213的法线N与入射光线构成的角度。对于从图中未示出的投影镜头入射到屏幕的最上部的光和入射到最下部的光，若设入射角度分别为θ1、θ3，则θ1＞θ3。入射到屏幕的最上部的光的入射角度θ1是例如85度。

设入射到费涅尔透镜901的最上部与最下部之间的位置P的光的入射角度θ2为40度。在图9所示的剖面结构中，入射角度为大于等于40度小于等于85度的光入射到屏幕901的最上部到位置P的部分。费涅尔透镜901的第1面和第2面中具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面设置在屏幕901中入射角度为大于等于40度小于等于85度的光入射的区域AR3。

角度变换后的各光的间隙在入射角度大于等于40度时容易变得明显。通过在入射角度大于等于40度小于等于85度的光入射的区域设置具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面，可以降低角度变换后的各光的间隙。这样，可以降低亮度不均、噪音等。此外，在图9所示的剖面结构中，入射角度小于40度的光入射到从位置P到费涅尔透镜901的最下部的部分。设置在费涅尔透镜901中入射角度小于40度的光入射的区域AR4的第1面和第2面也可以是具备光发散功能和光聚敛功能中的任一方的面，也可以是没有这些功能中任一方的面。例如，设置在区域AR4的第1面和第2面可以形成为平面。

图10示出图9所示的费涅尔透镜901的剖面结构中区域AR3的最上部附近的结构。图11示出图9所示的费涅尔透镜901的剖面结构中区域AR3的最下部附近的结构。如果将图10所示的棱镜体210与图11所示的棱镜体210进行比较，则图10所示的棱镜体210的第2面212的曲率一方比图11所示的棱镜体210的要大。本实施例的屏幕，以费涅尔透镜901的第2面212随着从配置第1面211和第2面212的同心圆的中心离开而曲率增大的方式构成。

在使与图像信号对应的光从投影镜头20(参见图1)向屏幕入射时，向屏幕入射的光的入射角度随着从使投影镜头20投影到屏幕上的位置离开而增大。随着向屏幕入射的入射角度增大，角度变换后的各光的间隙也增大。通过形成为越远离同心圆的中心越增大第2面212的曲率的结构，不论向屏幕入射的入射角度如何，都可以对于屏幕全体降低角度变换后的光之间的间隙和重叠。这样，可以对于屏幕全体降低亮度不均、噪音等，从而可以得到高品质的图像。此外，将第2面形成为凸面时、将第1面形成为曲面时，都可以形成为越远离同心圆的中心越增大曲率的结构。

[实施例3]

图12示出本发明的实施例3的屏幕中费涅尔透镜1201的主要部分剖面结构。本实施例的屏幕可以应用于上述实施例1的投影机。费涅尔透镜1201具有除了第1面1211和第2面1212外还具备第3面1216的棱镜体1210。棱镜体1210中的第3面1216设置在第1面1211和第2面1212之间。

第3面1216是沿着向屏幕入射的与图像信号对应的光的行进方向形成的平面。棱镜体1210成为上述实施例1的费涅尔透镜201的棱镜体210(参见图4)中切除包含棱线部215的棱镜体210的前端部的形状。使用本实施例的费涅尔透镜1201的情况，也和上述实施例1的费涅尔透镜201一样，可以对光进行角度变换。

在将棱线部夹在中间配置第1面和第2面的结构中，考虑必须尖细地形成前端部的情况。以高精度制造具备这样的尖细的前端部的棱镜体是困难的。特别地，由于伴随着图像的高精密化而使设置在费涅尔透镜中的棱镜体的间距减小的倾向，制造具备尖细的前端部的棱镜体更加困难。本实施例的费涅尔透镜1201通过使用具备第3面1216的棱镜体1210，可以省去制造困难的部分，并且可以形成可进行光的角度变换的结构。通过具有第3面1216，与设置尖细的前端部的情况相比，可以容易地制造棱镜体。

这样，可以将屏幕形成为容易制造的结构，并且可以降低制造成本。另外，通过形成为省去尖细的前端部的结构，也可以降低在屏幕的制造后棱镜体1210的破损，提高可靠性。此外，第1面1211、第2面1212和第3面1216在棱镜体1210中所占的比例并不限于图示的情况，而可以适当设定。

图13示出本实施例的变形例的屏幕中费涅尔透镜1301的主要部分剖面结构。费涅尔透镜1301具有平坦部1317。平坦部1317设置在彼此相邻的棱镜体1310之间。棱镜体1310具有将棱线部1315夹在中间而设置的第1面1311和第2面1312。

平坦部1317是与出射面213大致平行地设置的平面。费涅尔透镜1301成为上述实施例1的费涅尔透镜201中使彼此相邻的棱镜体210(参见图4)之间的沟部填补的形状。使用本实施例的费涅尔透镜1301的情况也与上述实施例1的费涅尔透镜201一样，可以对光进行角度变换。

在将沟部夹在中间而使棱镜体并列的结构中，考虑必须尖细地形成沟部的情况。以较高的精度制造具备尖细的沟部的费涅尔透镜是困难的。本实施例的费涅尔透镜1301通过具备平坦部1317，可以省去制造困难的部分，并且可以形成也可进行光的角度变换的结构。通过具备平坦部1317，与设置尖细的沟部的情况相比，可以容易地制造费涅尔透镜1301。这样，可以将屏幕形成为可以容易制造的结构，可以降低制造成本。此外，由于具备平坦部1317的费涅尔透镜1301通过使用了模具的模型复制可以容易地形成，所以通过使用了模型复制的费涅尔透镜1301的形成，也可以提高屏幕的批量生产率。费涅尔透镜也可以形成为具备图12所示的第3面1216和图13所示的平坦部1317的结构。

上述实施例的投影机100作为光源部使用了超高压水银灯，但是，并不限于此。例如，也可以使用发光二极管元件(LED)等固体发光元件。另外，不限于设置3个透过型液晶显示装置的所谓的3板式的投影机，例如，也可以是使用反射型液晶显示装置的投影机、使用倾斜反射镜器件的投影机等。

如上所述，本发明的屏幕在作为使与图像信号对应的光透过的投影机的屏幕使用时是有用的，特别适合于用于薄型的投影机的情况。

Claims (14)

1.一种屏幕，是透过与图像信号对应的光的屏幕，其特征在于，具有：

角度变换部，其具备设置在上述与图像信号对应的光的入射侧的第1面和第2面以及出射与上述图像信号对应的光的出射面，并对与上述图像信号对应的光进行角度变换而出射；

其中，上述第2面将从上述第1面入射的光向上述出射面的方向反射，

上述第1面和上述第2面中的至少一方具备使入射的光发散的光发散功能和使入射的光聚敛的光聚敛功能中的任一方。

2.权利要求1所述的屏幕，其特征在于：上述第1面和上述第2面中具备上述光发散功能和上述光聚敛功能中的任一方的面是在与上述第1面和上述第2面的长边大体正交的剖面中由曲线表示的曲面。

3.权利要求2所述的屏幕，其特征在于：

上述第1面是在上述剖面中由直线表示的平面；以及

上述第2面是在上述剖面中由曲线表示的曲面。

4.权利要求2或3所述的屏幕，其特征在于：上述曲面具有凹面。

5.权利要求2～4中任意一项所述的屏幕，其特征在于：上述曲面具有凸面。

6.权利要求2～5中任意一项所述的屏幕，其特征在于：

上述第1面和上述第2面大体同心圆状地配置；以及

上述曲面具有根据从配置上述第1面和上述第2面的同心圆的中心开始的距离而设定的曲率。

7.权利要求6所述的屏幕，其特征在于：上述曲面具有随着从上述同心圆的中心离开而增大的曲率。

8.权利要求1～7中任意一项所述的屏幕，其特征在于：上述第1面和上述第2面中具备上述光聚敛功能的面在上述角度变换部的内部形成焦点，并且使光在上述出射面扩散。

9.权利要求1～8中任意一项所述的屏幕，其特征在于：上述第1面和上述第2面构成棱镜体，并且以来自彼此相邻的上述棱镜体的光所入射的上述出射面上的区域之间彼此连续而并列的方式配置。

10.权利要求1～9中任意一项所述的屏幕，其特征在于：上述第1面和上述第2面中具备上述光发散功能和上述光聚敛功能中的任一方的面设置在相对于上述角度变换部被设置的基准面的法线以大于等于40度小于等于85度的角度行进的光所入射的区域。

11.权利要求1～10中任意一项所述的屏幕，其特征在于：

上述第1面和上述第2面构成棱镜体；以及

上述棱镜体具有沿着向上述第1面入射的光的行进方向形成的第3面。

12.权利要求1～11中任意一项所述的屏幕，其特征在于：

上述第1面和上述第2面构成棱镜体；以及

进一步具有设置在上述相邻的上述棱镜体之间的平坦部。

13.权利要求1～12中任意一项所述的屏幕，其特征在于：具有将光扩散的扩散部。

14.一种图像显示装置，其特征在于，具有：

供给光的光源部；

根据图像信号调制来自上述光源部的光的空间光调制装置；以及透过来自上述空间光调制装置的光的屏幕；

其中，上述屏幕是权利要求1～13中任意一项所述的屏幕。

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