CN1892415A - 屏幕和使用屏幕的图像显示装置 - Google Patents

Abstract

在菲涅尔中心处于菲涅尔透镜薄片的外侧或下端附近的情况下，设定共轭点为无限远。因此，存在因从画面的4个边角射出的图像光不朝向观察者的方向而变暗的问题，而且与该菲涅尔中心相对侧，由于投影光学系统的图像角度大而变得更暗。菲涅尔透镜薄片(31)具备菲涅尔中心(o)位于菲涅尔透镜薄片(31)的下端附近，且位于基准圆周n的内侧的同心圆状的第1菲涅尔透镜和位于其外侧的同心圆状的第2菲涅尔透镜。此外，本发明形成第2菲涅尔透镜的共轭点距离小于第1菲涅尔透镜的共轭点距离。该基准圆周(n)为，在上下2等分菲涅尔透镜薄片(31)的水平中心线(m)与菲涅尔透镜薄片的左右端的交点附近通过的菲涅尔透镜的圆周。

Description

屏幕和使用屏幕的图像显示装置

技术领域

本发明涉及对图像发生源的图像进行放大投影，并显示在透过型的屏幕上的图像显示装置。特别是涉及相对屏幕的法线对图像进行倾斜投影，并在透过型屏幕上形成图像的图像显示装置和该图像显示装置所使用的屏幕以及菲涅尔透镜薄片。

背景技术

在利用投影光学单元将形成在液晶显示元件等的图像发生源中的图像放大投影到屏幕上的，所谓投影式图像显示装置中，要求在该屏幕上得到足够尺寸的放大图像。与此同时，还要求缩短装置的厚度尺寸。用来实现上述要求的技术，公知有例如在专利文献1(特开2001-264627号公报)中记载的技术。其公开了相对屏幕从倾斜方向进行放大·投影的结构的投影光学单元。另一方面，公知有例如在下述的专利文献2中记载的使投影到透过式屏幕上的图像的亮度均匀的技术。其公开了使形成在透过型屏幕的菲涅尔透镜薄片上的菲涅尔透镜的焦距为多个的技术。

在上述专利文献1中记载的技术，如图2～图7所示，投影透镜装置的光轴中心位于屏幕的下端附近(或者下端的外侧)。在这样的光学系统中，必须将菲涅尔透镜薄片的菲涅尔中心(同心圆状的菲涅尔透镜的中心点)设置在菲涅尔透镜薄片的下端附近，以使其与投影透镜装置的光轴中心一致。

专利文献1，没有考虑在上述情况下明亮地显示屏幕上方的图像的问题。特别是由于使装置的深度缩短，在从下方向屏幕倾斜地投影图像的情况下，使入射到屏幕上部的左右端部附近的光线入射角增大，该端部附近的图像变暗。

为了明亮地显示屏幕上的图像，如专利文献2(特开平10-282310号公报)所示，在菲涅尔透镜薄片的像侧设置共轭点使得光线朝向观察者的方向。在这里，所谓共轭点，是指可利用菲涅尔透镜对投影的图像光进行聚光的点。但是，如上所述，专利文献2却没有考虑菲涅尔中心位于菲涅尔透镜薄片的下端附近的情况。

发明内容

本发明，就是鉴于上述课题而完成的，目的在于提供适用于减小装置的厚度且可明亮显示屏幕上边的图像的技术。

为了实现上述目的，在本发明中，在菲涅尔中心位于菲涅尔透镜薄片的下端附近或下端外侧/上端附近或上端外侧的情况下，使用至少两种的菲涅尔透镜。即，使用在以菲涅尔中心为中心点的基准圆周内侧形成的第1菲涅尔透镜，和在上述基准圆周外侧形成的第2菲涅尔透镜。此外，本发明的特征在于，使上述第2菲涅尔透镜的像侧的共轭点的距离比第1菲涅尔透镜的像侧的共轭点的距离短。该基准圆周可以是，通过在上下方向上2等分菲涅尔透镜薄片的水平中心线与菲涅尔透镜薄片的左右端的交点附近的菲涅尔透镜的圆周。

此外，也可使上述第2菲涅尔透镜具有多个像侧共轭点的距离，并使该像侧共轭点的距离从上述基准圆周向外侧逐渐变短。此外，在设上述屏幕的对角尺寸为W时，可使上述像侧共轭点的距离为大致10W以上，或者为大致10W以上到大致25W的范围。而且，在设入射到第2菲涅尔透镜的任意点的光与上述屏幕的法线所成角度(菲涅尔入射角)为δ时，也可使在该点上的上述像侧共轭点的距离L满足如下条件。

L≥1.0583exp(0.0387×δ)

利用如上所述结构，可使以较大的入射角使光线入射的屏幕的边角部分的图像光朝向观察者的方向前进，可以明亮地显示图像。

利用本发明，则可以使图像显示装置薄型化，同时，明亮地显示图像。

附图说明

图1是图像显示装置的局部剖面立体图。

图2是表示图像显示装置的构成和光路的YZ方向剖面图。

图3是表示透过型屏幕的位置的实施方式的模型图。

图4是从图像观察一侧观看菲涅尔透镜薄片31的模型图。

图5是从侧向观看图4所示菲涅尔透镜薄片31的图。

图6是表示一般的透过式屏幕的垂直方向的视野角的图。

图7是表示共轭点距离与屏幕的左(右)上端的亮度比率的关系的图。

图8是表示具有共轭点的菲涅尔透镜的反射损失的增加的特性图。

图9是表示菲涅尔透镜薄片的另一实施例的图。

具体实施方式

下面，将结合附图对发明的实施方式进行说明。

图1是本实施方式的图像显示装置的局部剖面立体图。图像发生源1显示小型的图像。图像发生源1包括反射型或透过型的液晶面板，或具有多个微小的反射镜的显示元件等的光调制元件。此外，图像发生源1也可以包括投影式阴极射线管。作为第1光学系统的构成要素的投影透镜2向屏幕3投影图像发生源1的图像。为了减小图像显示装置的厚度，在从投影透镜2到屏幕3的光路中部设置有的平面反射镜4。作为第2光学系统的构成要素的自由曲面反射镜5，设置在上述投影透镜2与平面反射镜4之间。来自投影透镜的光由自由曲面反射镜5反射并导向平面反射镜4，然后，由平面反射镜4反射并导向屏幕3。这些要素，被收纳于框体6的内部，固定在规定的位置上。此外，上述图像发生源1、投影透镜2、自由曲面反射镜5，已被固定到光学系统基座7上，进行了一体化。

以下，使用图2对本实施方式的投影光学单元的构成部件的特征进行说明。

图2是表示使用本实施方式的投影光学单元的背投式图像显示装置的基本的光学构成的图。在图2中，用XYZ正交坐标系的YZ剖面进行表示。在这里，将XYZ正交坐标系的原点，作为构成图像发生源1的图像显示元件11的显示画面的中央，使Z轴与屏幕3的法线平行。Y轴为与屏幕的画面的短边平行，与屏幕的垂直方向相同。X轴则与屏幕的画面的长边平行，与屏幕的水平方向相同。

如图2所示，从图像显示元件11射出的光，在由透过型透镜群构成的投影透镜2中，首先通过前群12，该前群12包括，具有旋转对称的面形状的多个折射透镜。然后，再通过投影透镜的后群13，该后群13包括至少一个的面是具有旋转非对称的自由曲面的形状的透镜(以下，称为‘自由曲面透镜’)。然后，利用具有旋转非对称的自由曲面形状的反射面的至少一个反射镜(以下，称为自由曲面反射镜)5进行反射。该自由曲面反射镜5的反射光，由平面反射镜4反射后，向屏幕3入射。

在这里，在上述图像显示元件11是上述光调制元件的情况下，对该光调制元件进行照射的灯泡等的照明系统是必须的，但省略其图示。此外，图像显示元件11，也可以是如所谓的3板式的对多个的画面进行合成的方式。在此情况下，就连对于变成为必须的合成用棱镜等的合成光学系统，也省略了其图示。

在图2所示的实例中，由于投影透镜2的光行进方向的尺寸比较长，故可看成是上述图像显示元件11的位置对于屏幕的法线方向变远，深度变大。但是，在本实施方式中，在上述自由曲面反射镜5与上述投影透镜2的后群13之间，在上述投影透镜2的前群12与后群13之间，或在前群12的途中，配置有反射镜(未画)。由此，可使投影透镜2的光轴相对图2所示的剖面大致垂直的方向弯曲，就可以防止厚度的增大。

在本实施方式中，如图2所示，上述图像显示元件11，其显示画面的中央配置在上述投影透镜2的光轴上。因此，从上述图像显示元件11的显示画面的中央射出通过上述投影透镜2的入射光瞳的中央，并向屏幕3上的画面中央前进的光线21，大致沿着上述投影透镜的光轴前进(以下，称之为画面中央光线)。该画面中央光线，由自由曲面反射镜5的反射面上的点P2反射后，由平面反射镜4上的点P5反射，相对屏幕的法线8以规定的角度(即倾斜地)向屏幕3上的画面中央的点P8入射。以下，将该角度称为“斜向入射角”，并用θs表示。此外，以下，将来自上述图像显示元件11的显示画面中央的光线相对屏幕的法线8从倾斜方向进行入射，也可称为“斜向入射”或“斜向投影”。

如上，即，沿着上述投影透镜2的光轴通过的光线相对屏幕倾斜入射，实质上形成使投影透镜2的光轴设置为相对屏幕倾斜入射。利用如上方法向屏幕斜向入射时，除了发生投影的长方形的形状会变成为梯形的所谓的梯形失真之外，还会产生相对光轴非旋转对称的种种的像差。在本实施方式中，用上述投影透镜2的后群13和上述第2光学系统的反射面对其进行了修正。

在图2所示的剖面内，将从上述图像显示元件11的画面下端通过该画面下端和投影透镜2的入射光瞳的中央而射出，向与之对应的屏幕上的画面上端的点P9入射的光线设为光线22。此外，将从上述图像显示元件11的画面上端通过该画面上端和投影透镜2的入射光瞳的中央而射出，向与之对应的屏幕上的画面下端的点P7入射的光线设为光线23。参照图2，从点P3经由点P6到达点P9的光路长度，大于从点P1经由点P4到达点P7的光路长度。这意味着从投影透镜2来看，屏幕上的像点P9处于比像点P7更远的位置。因此，如果与屏幕上的像点P9相对应的物点(显示画面上的点)位于距投影透镜2较近的点，或与像点P7对应的物点位于距投影透镜2较远的点，则可以修正像面的倾斜。因此，就要使上述图像显示元件11的显示画面的中央的法线向量相对于光轴向上述投影透镜2倾斜。具体地说，在YZ平面内，可使上述法线向量朝向屏幕的位置的一方倾斜。为了得到相对于光轴倾斜的像平面，公知有使物平面倾斜的方法。但是，在所实用的尺寸的画面角部上，产生因物平面的倾斜而导致的图像面相对于光旋转非对称的变形，难以利用旋转对称的投影透镜进行修正。在本实施方式中，由于使用的是非旋转对称的、即旋转非对称的自由曲面，故可以应对非对称的像面的变形。为此，通过使物平面倾斜可大大减小低位的图像面失真，在辅助进行利用自由曲面的像差修正上具有良好的效果。

下面，对各个光学要素的作用进行说明。作第1光学系统的投影透镜2，其前群12是用来向屏幕3投影上述图像显示元件11的显示画面的主透镜，修正旋转对称的光学系统中的基本像差。投影透镜2的后群13，包括有旋转非对称的自由曲面透镜。在这里，在本实施方式中，将自由曲面透镜弯曲以使其相对其光出射方向凹陷。此外，使自由曲面透镜的朝向屏幕3的下端前进的光线所通过的部分的曲率，比朝向上述屏幕上端前进的光线所通过的部分的曲率更大。而且，第2光学系统具有，具有旋转非对称的自由曲面形状的自由曲面反射镜。在此，在本实施方式中，该自由曲面反射镜，形成使其一部分弯曲以使之相对于光的反射方向凸出的，旋转非对称的凸面反射镜。具体地说，将自由曲面反射镜的、对朝向屏幕3的下方的光进行反射的部分的曲率，比对朝向屏幕的上方的光进行反射的部分的曲率更大。此外，还可将自由曲面反射镜的、对朝向屏幕的下方的光进行反射的部分，形成向该光的反射方向凸出的形状；将对朝向屏幕的上方的光进行反射的部分，形成向光的反射方向凹陷的形状。利用上述自由曲面透镜和自由曲面反射镜的作用，主要是对因斜向入射而产生的像差进行修正。即，在本实施方式中，第2光学系统主要对梯形失真进行修正，第1光学系统的投影透镜2的后群13主要对图像面的失真等的非对称像差进行修正。

如上所述，本实施方式，第1光学系统至少包括有一个旋转非对称的自由曲面透镜，第2光学系统至少包括有一个旋转非对称的自由曲面反射镜。由此，可修正因倾斜投影而产生的梯形失真和像差。

此外，利用上述结构，在具有折射面的投影透镜2中，就可以实现对因斜向入射而产生的梯形失真的修正，而不会招致透镜的偏心或透镜直径的增大、且无须增加透镜个数。而且，还可以实现深度小且制造容易的投影光学单元。再有，利用本实施方式，可以提供使厚度和屏幕下部的高度减小的紧凑的设备，可以较小的自由曲面反射镜来提供制造容易的光学系统。

以上所说明的本实施方式的结构，通过使用自由曲面透镜和自由曲面反射镜来实现使厚度和屏幕下部的高度减小的紧凑的设备，但是本质上仍是偏心投影光学系统的一种。因此，向屏幕3入射的投影图像相对屏幕3偏心，在图2的实施方式中，其中心位于屏幕3的下端P7的下侧。

图3以模型表示本实施方式的透过型屏幕3的构造。从箭头b的方向投影的放大投影图像，由菲涅尔透镜薄片31变换成大体上平行光或若干朝向内侧的光，并入射至双凸透镜透镜薄片32。双凸透镜透镜薄片32的光入射面，如图3所示，形成将多个以屏幕画面垂直方向为长方向的双凸透镜透镜在屏幕画面水平方向上进行排列的形状。因此，双凸透镜透镜薄片32，发挥使上述图像光在屏幕画面水平方向上扩散的作用。此外，在双凸透镜透镜薄片32的出射面上，形成有在画面垂直方向上延伸的黑色条带33。该黑色条带33，吸收从屏幕出射一侧入射的外光。此外，在双凸透镜透镜薄片32内混入扩散材料34。扩散材料34，发挥使上述图像光在屏幕画面水平方向和垂直方向上扩散的作用。

图3所示本实施方式的透过型屏幕，上述菲涅尔透镜薄片31的图像发生源一侧是平面，在图像观察侧设置有菲涅尔透镜部分35。该菲涅尔透镜部分35，形成以菲涅尔中心为中心点的同心圆状或弧状。在这里，所谓弧状，表示以菲涅尔中心为中心点的同心圆的一部分的弧。以下，包含同心圆状和弧状在内，称之为“同心圆状”。在本实施方式中，同心圆状的菲涅尔透镜部分35的菲涅尔中心，存在于菲涅尔透镜薄片31的下端部分附近或下端部分以下(菲涅尔透镜薄片31之外)。本实施方式，在如上所述菲涅尔中心位于菲涅尔透镜薄片的下端或下端的外侧的情况下，将共轭点设置在菲涅尔透镜薄片的像侧，即设置在图像观察侧。在此，所谓共轭点，是指由菲涅尔透镜对从投影透镜装置等投影光学单元投影的图像光进行聚光的点。此外，本实施方式，其特征在于，根据菲涅尔透镜的位置合适地设定该像侧共轭点(以下，简称为‘共轭点’)的距离，即从屏幕到共轭点的屏幕法线方向的距离。以下，简称该距离为‘共轭点距离’。以下，边参看图4～图7对本实施方式的透过型屏幕3的菲涅尔透镜薄片31的共轭点的设定进行说明。

图4以模型表示从图像观察侧观看菲涅尔透镜薄片31的构造。在图4中，以在水平方向上延伸的点划线表示的水平中心线m，表示在上下方向上2等分菲涅尔透镜薄片31的线。另外，位于屏幕下端的点o表示菲涅尔中心。从图像观察侧观看水平菲涅尔透镜薄片31时，如图4所示，在其整个面上都形成有以构成菲涅尔透镜的菲涅尔中心o为中心点的同心圆状的棱镜。在如上所述菲涅尔透镜全体上都设置共轭点时，从菲涅尔透镜的各个部分射出的光朝向具有菲涅尔中心的菲涅尔透镜薄片31的下端部中央的延长。因此，特别是由于菲涅尔透镜薄片31的水平中心线m以下部分的图像光朝向观察者的视线以下，故该部分的图像会变暗。于是，在本实施方式中，决定以菲涅尔中心o为中心点的基准圆周n，与形成在基准圆周n内侧(基准圆周n的半径以内)的第1菲涅尔透镜的共轭点距离相比，使形成在该基准圆周n外侧(基准圆周n的半径以外)的第2菲涅尔透镜的共轭点距离较短。在本实施方式中，使第1菲涅尔透镜的共轭点距离为无限远，即，使从第1菲涅尔透镜向与屏幕法线大体上平行的方向射出光。在本实施方式中，基准圆周n为，从水平中心线与菲涅尔透镜薄片31的左右两端的交点附近通过的菲涅尔透镜的圆周。即，在本实施方式中，仅在菲涅尔透镜薄片31的水平中心线m以上的区域设置菲涅尔透镜的共轭点。由于菲涅尔透镜为同心圆状，故仅在基准圆周n外侧的部分设置共轭点。该部分为存在菲涅尔中心o的一侧的相反一侧，即相当于从菲涅尔中心o离开一方的区域，由于投影光学系统的图像角度大，故光量减少、且发暗的部分。即，该区域是从投影光学系统投影的光向屏幕入射的入射角最大的部分，是光的损耗增大的部分。根据本实施例，使基准圆周n外侧，即光量比较少的部分的光线朝向观察者的方向前进。因此，可明亮显示屏幕上部的图像，特别是屏幕信息的左右两端附近的图像。

为了使位于基准圆周n外侧的第2菲涅尔透镜的共轭点距离小于位于基准圆周n内侧的第1菲涅尔透镜的共轭点距离，而使第2菲涅尔透镜的折射面的棱镜角度(折射面与屏幕法线所构成的角度)大于第1菲涅尔透镜的折射面的棱镜角度。

在上述的实例中，使第1菲涅尔透镜的共轭点为无限远，但是，也可以只是大于第2菲涅尔透镜的共轭点距离，而非无限远。另外，在上述的实例中，使处于同一圆周上的菲涅尔透镜的折射面的棱镜角度为一定，但是，也可以根据该同一圆周上的位置而改变折射面的棱镜角度。

下面用图5对共轭点距离进行说明。图5是从横向观看图4所示本实施方式的菲涅尔透镜薄片31的图。在图4中，纵向方向不是菲涅尔透镜薄片31的纵向尺寸，而是连接菲涅尔透镜薄片31的菲涅尔中心(图4的点o)与上端左侧(图4的点q)或上端右侧(图4的点s)的线段。因此，当菲涅尔透镜薄片31的对角尺寸为W、长宽比为16∶9时，纵向方向则为0.656W。观察点一般为，正对着屏幕在屏幕中央的延长线上而且距离屏幕5倍的纵向尺寸H(5H，如果用菲涅尔透镜薄片31的对角尺寸W表示则为2.45W)。在这里，由于未将纵向方向设定为菲涅尔透镜薄片31的纵向尺寸，故产生了很小的偏差。但是，由于不会在使用上产生大的影响，故为了便于说明，而从便利的角度出发，将图5所示的点定为观察点。

在图5中，从观察点观看屏幕的左(右)上端时，从屏幕法线产生7.6°的倾斜。图6表示一般的透过型屏幕的垂直方向的视野角的特性。在图6的特性曲线中，可知横轴表示角度，纵轴表示亮度比率。在设屏幕法线的亮度为1.0时，在7.6°的角度处亮度会劣化到0.63。如图4中的说明，若将共轭点设置在基准圆周n外侧的区域上则可以抑制亮度劣化，但是，当共轭点设置得过近时，虽然在上述观察点处是明亮的，但是存在从稍微偏移的点处观看反而会变暗的可能。因此必须正确地决定到共轭点的距离。在图4中，对在菲涅尔透镜上设置共轭点的范围是基准圆周n的外侧进行了说明。基准圆周n的位置为距菲涅尔中心0.5W。因此，在从图5的观察点看该基准圆周n时，连结基准圆周n和观察点的线段从屏幕法线倾斜4.0°。由图6可知，由于求得该点的亮度比率为0.87，故，若使屏幕的左(右)上端是亮度比率不超过0.87以上则可形成自然的亮度分布。

图7表示使菲涅尔透镜薄片31的对角尺寸为60英寸(1.52m)、横纵比为16∶9时的共轭点距离与屏幕的左(右)上端的亮度比率的关系。由图7可知，亮度比率为0.87的共轭点距离是15.8m。用菲涅尔透镜薄片31的对角尺寸W使之简化为10.3W。在本实施方式中，在设菲涅尔透镜薄片31的对角尺寸为W，系数为k时，可用下式表示共轭点距离的长度L。

(式1)L＝kW

在上述实例中，使k为10.3。此外，当设亮度比率的最低提升率为15％时，则亮度比率为0.76，由图7可以理解共轭点距离是32.5m。在本实例中，上述系数k的值是21.3。

如上所述，本实施方式的菲涅尔透镜薄片31，仅仅在基准圆周n的外侧，换句话说，仅仅在形成于水平中心线m以上的部分的菲涅尔透镜上设置共轭点。而且，在用菲涅尔透镜薄片31的对角尺寸W与系数k之积表示共轭点距离的长度L时，使该k处于10.3～21.3的范围内。共轭点距离也会随着图6的垂直方向的视野角的变化而变化，但是，根据上述，可设定在大致10W以上，更优选设定在从10W～25W的范围内。在上所实施例中，如图2所示，以对透过型屏幕3从下方投影图像的情况为例进行的说明。但是，即使在对透过式屏幕3从上方投影图像的情况，本实施方式的构成也可以适用。在该情况下，使菲涅尔透镜薄片31上下颠倒，在菲涅尔透镜薄片31的水平中心线以下的范围设置菲涅尔透镜的共轭点。该情况下的共轭点距离，与先前所说明的对透过型屏幕3从下方投影图像的情况下是同样。

将共轭点设置在菲涅尔透镜薄片31上时，则菲涅尔角变大，由菲涅尔透镜产生的反射损失将变大。图8所示的曲线的横轴表示菲涅尔入射角。而且，该曲线表示具有与菲涅尔入射角的变化(增加)相对的共轭点的菲涅尔透镜的反射损失增加的特性。在这里，所谓菲涅尔入射角是，从图像发生源向屏幕投影的光和屏幕法线所构成的角度。图8的实线表示在将上述系数k设定为10.3的情况，虚线将上述系数k设定为21.3的情况。由图可知，在将共轭点设置在接近距菲涅尔透镜薄片31的位置上的情况下，反射损失增大。而且，当超过了4％时反射损失急剧增加。因此，若将反射损耗的增加的界限设定成4％，则将系数k设定为10.3的情况下，菲涅尔入射角必须限制在58°以下，在将系数k设定为21.3的情况下，菲涅尔入射角必须限制在76°以下。同样求得的产生4％的反射损失的增加的菲涅尔入射角(δ)与共轭点距离(L＝kW)之间的关系，由如下的近似式来表示。

(式2)kW＝1.0583exp(0.0387×δ)

在这里，系数k变为1.0583exp(0.0387×δ)/W。即，在菲涅尔的最大入射角为δ(度)时，必须将共轭点距离L设定为kW以上，即设定为满足下式。

(式3)L≥1.0583exp(0.0387×δ)

在以上所述的实施方式中，将第2菲涅尔透镜的共轭点做成为一点，但是也可以把共轭点做成为多个。图9是本发明的菲涅尔透镜薄片的除此之外的实施例。图9是从横向观看菲涅尔透镜薄片31的图，但是，与图5同样，纵向方向并不是菲涅尔透镜薄片31的纵向尺寸。即，纵向方向是连接菲涅尔透镜薄片31的菲涅尔中心(图4的点o)和上端左侧(图4的点q)或上端右侧(图4的点s)的线段。各个部分的位置尺寸都与图5是相同的。与图5不同的点在于在图5中将第2菲涅尔透镜的共轭点做成为一点，但是在图9的实施例中却设置有多个第2菲涅尔透镜的共轭点。如图5的说明所述，从菲涅尔透镜薄片31的下端中心位置算起的高度0.5W(即，基准圆周n)的位置开始设置共轭点。最初的共轭点，与到0.5W为止的高度同样，要把共轭点距离设定为无限大(出射光，垂直于菲涅尔透镜薄片31)。而且，还要设定为使得在菲涅尔透镜薄片的上端左侧或上端右侧，即在入射光线相对菲涅尔为最大入射角的点上形成最短的共轭点距离，即，在本实施例中，第2菲涅尔透镜的共轭点距离随着从基准圆周n向外侧前进而渐渐变短。这时，第2菲涅尔透镜的共轭点的个数是2个以上即可，也可以对第2菲涅尔透镜的每一个步距进行改变。由此，与图5的实施例比，可使屏幕上部的亮度的连接变得更加平滑。

Claims (19)

1.一种对来自图像发生源的光进行放大投影的屏幕，其特征在于，具有下述的结构：

菲涅尔透镜薄片，在光出射面上以菲涅尔中心为中心点按照同心圆状或弧状形成多个菲涅尔透镜，所述菲涅尔中心，位于所述菲涅尔透镜薄片的下端附近或下端外侧，或者所述菲涅尔透镜薄片的上端附近或上端外侧，所述菲涅尔透镜，包括形成于相比以所述菲涅尔中心为中心点的基准圆周更向内侧的第1菲涅尔透镜，和形成于相比所述基准圆周更向外侧的第2菲涅尔透镜，所述第2菲涅尔透镜的像侧共轭点距离，比所述第1菲涅尔透镜的像侧共轭点距离更短；和

配置在所述菲涅尔透镜薄片的图像观察侧，至少使图像光在画面水平方向上扩散的扩散薄片。

2.如权利要求1所述的屏幕，其特征在于：来自所述图像发生源中心的光线，相对于所述菲涅尔透镜薄片的光入射面的法线从倾斜方向投影。

3.如权利要求1所述的屏幕，其特征在于：所述第1菲涅尔透镜的像侧共轭点的距离为大致无限远。

4.如权利要求1所述的屏幕，其特征在于：所述第2菲涅尔透镜，具有多个像侧共轭点的距离。

5.如权利要求4所述的屏幕，其特征在于：所述第2菲涅尔透镜的像侧共轭点的距离，从所述基准圆周向外侧逐渐变短。

6.如权利要求4所述的屏幕，其特征在于：在设所述屏幕的对角尺寸为W时，所述第2菲涅尔透镜中的多个像侧共轭点中最短的共轭点距离为大致10W以上。

7.如权利要求4所述的屏幕，其特征在于：在设所述屏幕的对角尺寸为W时，所述第2菲涅尔透镜的多个像侧共轭点中最短的共轭点距离处在从大致10W以上至大致25W的范围内。

8.如权利要求4所述的屏幕，其特征在于：在设入射到所述第2菲涅尔透镜的任意点的光与所述屏幕法线所成角度(菲涅尔入射角)为δ时，在该点上的所述像侧共轭点的距离L满足如下条件。

L≥1.0583exp(0.0387×δ)

9.一种在投影式图像显示装置中使用的屏幕，其特征在于，具有下述的结构：

菲涅尔透镜薄片，在光出射面上以菲涅尔中心为中心点按照同心圆状或弧状形成多个菲涅尔透镜，所述菲涅尔中心，位于所述菲涅尔透镜薄片的下端附近或下端外侧，或者所述菲涅尔透镜薄片的上端附近或上端外侧，以在上下方向上二等分所述菲涅尔透镜薄片的水平中心线为基准，在距所述菲涅尔中心较远的一方区域上形成的菲涅尔透镜的至少一部分具有像侧共轭点；和

配置在所述菲涅尔透镜薄片的图像观察侧，使图像光至少在画面水平方向上扩散的扩散薄片。

10.如权利要求9所述的屏幕，其特征在于：在所述菲涅尔中心所不存在的一方区域上形成的菲涅尔透镜中，位于相比从所述水平中心线与所述菲涅尔透镜薄片左右端相交的点附近通过的菲涅尔透镜的圆周更向外侧的菲涅尔透镜，具有共轭点。

11.如权利要求10所述的屏幕，其特征在于：在设所述屏幕的对角尺寸为W时，从所述屏幕到所述像侧共轭点的距离为大致10W以上。

12.如权利要求10所述的屏幕，其特征在于：在设所述屏幕的对角尺寸为W时，从所述屏幕到所述菲涅尔透镜薄片的像侧共轭点的距离处在从大致10W到大致25W的范围内。

13.如权利要求10所述的屏幕，其特征在于：在设入射到所述第2菲涅尔透镜的任意点的光与所述屏幕法线所成角度(菲涅尔入射角)为δ时，在该点上的所述像侧共轭点的距离L满足如下条件。

L≥1.0583exp(0.0387×δ)

14.一种图像显示装置，其特征在于，具有下述的结构：

图像发生源；

透过式屏幕，至少包括，在光出射面上以菲涅尔中心为中心点按照同心圆状或弧状形成有多个菲涅尔透镜的菲涅尔透镜薄片，和配置在所述菲涅耳透镜薄片的图像观察侧、至少使图像光在画面水平方向上扩散的扩散薄片，并且

所述菲涅尔中心位于所述菲涅尔透镜薄片的下端附近或下端外侧，或者所述菲涅尔透镜薄片的上端附近或上端外侧，所述菲涅尔透镜，包括形成于相比以所述菲涅尔中心为中心点的基准圆周更向内侧的第1菲涅尔透镜，和形成于相比所述基准圆周更向外侧的第2菲涅尔透镜，所述第2菲涅尔透镜的像侧共轭点距离，比所述第1菲涅尔透镜的像侧共轭点的距离短；和

向所述透过式屏幕上放大投影所述图像发生源的图像，从相对于所述屏幕法线倾斜方向投影来自所述图像发生源的中心的光线的光学部件。

15.如权利要求14所述的图像显示装置，其特征在于：所述第2菲涅尔透镜，具有多个像侧共轭点的距离。

16.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于：所述第2菲涅尔透镜的像侧共轭点的距离，从所述基准圆周向外侧逐渐变短。

17.如权利要求14所述的图像显示装置，其特征在于：所述基准圆周是，从在上下方向上2等分所述菲涅尔透镜薄片的水平中心线与所述菲涅尔透镜薄片左右端相交的点附近通过的菲涅尔透镜的圆周。

18.如权利要求14所述的图像显示装置，其特征在于：在设所述屏幕的对角尺寸为W时，从所述屏幕到所述菲涅尔透镜薄片的像侧共轭点的距离，为处在大致10W到大致25W的范围内。

19.如权利要求14所述的图像显示装置，其特征在于：在设入射到所述第2菲涅尔透镜的任意点的光与所述屏幕法线所成的角度(菲涅尔入射角)为δ时，在该点上的所述像侧共轭点的距离L满足如下条件。

L≥1.0583exp(0.0387×δ)

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