TWI241417B - Fresnel lens, display screen, image display device, manufacturing method of lens-forming mold and manufacturing method of lens - Google Patents

Description

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致上不需要光的入出射點間距 能的菲涅耳透鏡。又，本發明 鏡的背面投影型的螢幕，且係 不裝置’更係有關於透鏡成型 本發明係有關於一種大 離，而與凸透鏡具有同等功 係有關於一種使用菲涅耳透 有關於使用此螢幕的影像顯 模製造方法及透鏡製造方法 背景技術 -署ΐ Γ表背投影型的投影式電視機之影像顯示裝置上， ϊίΐ射自影像光源發出地影像光之螢幕。—般，此影 攄吟：ΐ ΐ的螢幕係由做為使影像光散射而形成影像之光 巫一 ^雙凸透鏡，及折射來自影像光源的影像光並大略 平灯地射出向雙凸透鏡的菲涅耳透鏡所組成。 第1圖係繪不習知的菲涅耳透鏡之概觀的圖式。 f第1圖中，1〇1係斜向觀看的菲涅耳透鏡，102係菲 涅耳透鏡101的斷面形狀，1〇3係菲涅耳透鏡1〇1的光 軸’1〇4係在菲涅耳透鏡1〇1的每個節距（pitch)上被形成 的棱鏡部。 圼耳透鏡1 01係以光軸1 〇 3作為中心，將合成樹脂 ^入迴轉形成的金屬模（透鏡成型模），在合成樹脂硬化 後，卸下金屬模（透鏡成型模）而完成。在完成的菲涅耳透 鏡101的一面上，以光軸103為中心形成複數個同心圓狀 的輪帶。觀看斷面形狀1〇2可知，此圓狀的輪 數個稜鏡部104。 复 換吕之’在菲淫耳透鏡101上，斷面形狀1〇2為鋸齒 ^棱鏡部104係以節距週期分別被形成。實際的菲涅耳

第5頁 1241417 年 修正 月 曰 案號 90124097 五、發明說明（2) '~ 透鏡1 0 1的1個節距的寬度為〇 · 1 mni的程度，即使與經由菲 >圼耳透鏡1 0 1被投影的影像的最小畫素相比，仍是微小的 大小。 由於菲涅耳透鏡1 〇 1係以全體作為一個凸透鏡來作 用，可以很薄的構成稜鏡部1 〇4，大體上不需要菲涅耳透 鏡1 0 1的入出射光的入射點與出射點之距離，就可以改變 光線的方向。 因此，在影像顯示裝置上，再三地對螢幕的菲涅耳透 鏡1 01投射盡量傾斜的影像光。這是用以縮短影像顯示裝 置的深度，如此可使影像顯示裝置薄型化。 第2圖係繪示習知的將菲涅耳透鏡適用於螢幕上之影 像顯示裝置的構成之圖式。箭號係表示光線。 在第2圖中’ 1 1 1係發出光線的發光體（照明光源裝 置）、11 2係將發光體111具備至焦點上的拋物面鏡（照明光 源裝置）、11 3係收集拋物面鏡1丨2所反射的光之集光透鏡 (集光光學裝置）、114係液晶等的光閥（光調變裝置）。光 閥11 4將集光透鏡丨丨3所收集的光根據顯示内容進行空間的 強度調變。 Π 5係將由光閥丨丨4強度調變的光成像之投影光學透鏡 (扠&光、學裝置）、Π6係從背面接受由投影光學透鏡115成 像的光並顯不影像的背面投影型之螢幕。螢幕丨丨6係使擴 月欠的光線大致上變成平行光後，顯示被成像的影像，將光 擴散至寬廣的範圍，使視野範圍便得寬廣。 在螢幕11 6中，Π 7係前述的菲涅耳透鏡，丨丨8係雙凸 透鏡。

B 1241417 —---案號 90124097 _年 月_日絛正_ 五、發明說明（3) " 菲淫耳透鏡11 7係在入射面1 1 7A上接收來自投影光學 透鏡11 5的光’各節距（p丨t ch)經由每個稜鏡部丨丨以既定 的出射角射出光線。換言之，菲涅耳透鏡丨丨7係用以使在 投影光學透鏡11 5的擴散光線大致上平行化。雙凸透鏡丨J 8 係在將來自菲涅耳透鏡丨丨7的出射光成像後擴散。 11 9係光軸。光軸11 9係由拋物面鏡11 2、集光透鏡 11 3、光閥11 4、投影光學透鏡丨丨5、菲涅耳透鏡工丨7及雙 凸透鏡118所共有，而與菲涅耳透鏡η?的入射面Hu正 交。 接著說明其動作。 由於被設置在拋物面鏡112的焦點之發光體U1大致上 可被視為點光源，發光體111所發出的光在拋物面鏡112處 被反射而大略成為平行光，並且射向集光透鏡113。集光 透鏡113收集射向光閥丨14的平行光，光閥114根據顯^内 容將光進行空間中的強度調變。

被強度調變的光透過投影光學透鏡115，向著螢幕116 廣角地背面投影而被成像。包含投影光的各光線與光轴 Η 9構成的角為投影角。如第2圖所示，相對於菲涅耳透鏡 117的各節距的投影角各自不同，由於從投影光學透鏡丨^ 或螢幕11 6的大小來看，節距的長度係微小的長度，向同 一節距入射的複數光線可大略視為平行光。 X

2103-4374-PFl.ptc 第7頁 入射面11 7Α的法線mil與各入射光線構成的角為入射 角。由於根據相交於兩平行線（光軸119，法線mU)的直線 (各光線）做出的錯角的關係，入射角與投影角相等 " 光軸119的光線之入射角較小，遠離光軸119的光線 1241417 -----tjfe 90124097 _年月曰 铬,τ,__ 五、發明說明（4) 較大。特別的，向著螢幕π 6的最旁邊的節距之光線係以 最大的入射角入射。 此最大入射角，也就是投影光學透鏡丨丨5的最大投影 角’利用從投影光學透鏡1 1 5至螢幕1 1 6的投影距離，決 定螢幕116的大小。反過來說，在螢幕116的大小被決定 時’最大投影角變大時，可縮短投影距離。因此，可構成 在光軸1 1 9方向上距離短的光學系統，可使影像顯示裝置 薄型化。 菲淫耳透鏡丨丨7係將透過入射面丨丨7 A以各個入射角接 收的光線，經由各節距的稜鏡部1178，以既定的出射角射 向雙凸透鏡118。此出射角係與菲涅耳透鏡117的光轴ι19 平行的直線和出射光線所構成的角，通常是從〇至數度的 微小角度。換言之，菲涅耳透鏡117的出射光線與光轴 11 9的關係為大體上平行（在第2圖為出射角〇。）。當然， 菲涅耳透鏡117的光的穿透率（入射光功率對出射光功率 的比）报高，高穿透率可顯示明亮的影像。 “雙凸透鏡118係從菲涅耳透鏡丨17的各棱鏡部丨17β受 =，透過投影光學透鏡丨丨5使光閥丨丨4上的顯示内容被成像 後，將光向使用者的方向（第2圖的螢幕116的右方）擴散。 Ϊ Ϊ顯示*置的使用㈣來自▲像點的擴臂欠光視為影像。 ;光，透過雙凸透鏡118被擴散，使用者可在一定程度 、視野範圍下識別保持有必要的明亮度之影像。 t如上所述，投影光學透鏡11 5的最大投影角大時，換 二^二對菲涅耳透鏡U 7的最大入射角大時，可提供投影 —^的薄型影像顯示裝置給使用者。

2103-4374.PFl.ptc 1241417 ___案號90124097_ 年月日 條正 _ 五、發明說明（5) 螢幕1 1 6的大小是由規格書等來決定時，即使透過投 影光學透鏡115或其他的光學架構，實現大的最大投影 角’右非涅耳透鏡不能接收最大投影角的光線，則投影距 離不能縮短。總言之，在菲涅耳透鏡11 7的設計中，可以 高穿透率射出盡可能大的入射角的入射光是一項重點。 接著說明有關習知的菲涅耳透鏡的各種原理。 第3 A圖、第3 B圖係繪示習知的菲涅耳透鏡的複數節距 的斷面形狀的擴大圖。第3 A圖係表示入射角小的情況，第 3B圖是表示入射角大的情況。箭號表示光線。 在第3A圖、第3B圖中，121係菲涅耳透鏡、121A係形 成在菲涅耳透鏡1 2 1的每個節距上的折射型棱鏡部。 121B係折射型稜鏡部121A的入射面，與形成為平面形 狀的菲涅耳透鏡121之未圖示的光轴正交。121C係折射型

稜鏡部121的出射面，121Z係與入射面121B及出射面121C 共同構成折射型稜鏡部1 2 1 A的無效面。在此，無效面1 21 Z 與光的入出射沒有關係。 又’li係向入射面121B的入射光線，lr係在入射面 121B上的反射光線，11:係在入射面121B上折射且穿透折射 型稜鏡部1 2 1 A内部的穿透光線，1 〇係在出射面丨2 1 c上折射 且射向空氣中的出射光線。、ml3分別是入射面121B及 出射面121C的法線。 接者說明相關的動作。 在第3 A圖中，從折射率1的空氣中入射光線丨丨到達折 射率η(η>1)的菲涅耳透鏡ι21，而與法線ml2構成實入

1241417 曰 修正 _ 案號 90124097 五、發明說明（6) 反射光線1 r為菲涅耳透 光線1 t及反射角a的反射光線1 鏡1 2 1的損失。 在入射面121B折射並透過折射型稜鏡部121A的穿透光 線與法線m 1 3構成角度Ψ，並到達出射面丨2丨c。部分的穿 透光線It會變成反射光線（未圖示），剩下的則從出射面 121C射出為具有出射角f的出射光線1〇。 * 如上所述’菲 >圼耳透鏡1 2 1係將入射角a的入射光線 1 i往出射角f的方向曲折。由於係透過平面形狀的入射面 121B受光，菲淫耳透鏡121的特點為可實現高的受光效 率。 當入射角變小時，入射面的穿透率增加且反射率減 少，反之，當入射角變大時，入射面的穿透率減少且反射 率增加，這從光學理論中可以得知。因此，當第3β圖所示 的入射角a變大時，穿透光線it的比例減少，且反射光線 1 r的比例增加，菲涅耳透鏡1 2 1的穿透率會減少。 也就是說，菲涅耳透鏡121的穿透率具有入射角依存 性，入射角a變得愈大，穿透率就愈減少。又，使用在大 小被決定的螢幕上時，從最大入射角的界限控制影像顯示 裝置的薄型化。 在具備折射型稜鏡部的菲涅耳透鏡上，也可為如下所 不，更換第3A圖、第3B圖的折射型稜鏡部121A的入射侧與 出射側的構成。 第4 A圖、第4B圖係繪示習知的菲涅耳透鏡的複數個節 距之斷面形狀的擴大圖，第4A圖係表示入射角小的情況， 第4B圖是表示入射角大的情況。箭號表示光線。 ^_ m

IIH 2103-4374-PFl.ptc 第10頁 1241417 一丨丨丨 __案號 90124097_年月日_修正 _ 五、發明說明（7) 在第4A圖、第4B圖中，131係菲涅耳透鏡、131A係形 成在菲涅耳透鏡1 3 1的每個節距上的折射型稜鏡部。 1 3 1 B係折射型稜鏡部1 3 1 A的入射面，1 3 1 C係折射型稜 鏡部131A的出射面，131Z係與入射面131B及出射面131C共 同構成折射型棱鏡部131A的無效面。出射面131C與形成為 平面形狀的菲涅耳透鏡131之未圖示的光軸正交。無效面 1 31 Z與接收的光從出射面1 3 1 C之光的出射沒有關係。 又’ 1 i係向入射面1 3 1 B的入射光線，1 r係在入射面 131B上的反射光線，It係在入射面131B上折射且穿透折射 型稜鏡部131A内部的穿透光線，1〇係在出射面131C上折射 且射向空氣中的出射光線。le係在無效面131Z被接收的無 效光線。ml4、ml5分別是出射面131C及入射面131B的法 線0 接著說明相關的動作。 在第4 A圖中，從折射率1的空氣中入射光線1丨到達折 射率η(η>1)的菲涅耳透鏡131，而與法線mi4構成入射角a 時’入射光線li射向入射面131B，而與法線ml5構成實入 射角b，並分離為折射角的穿透光線11及反射角b的反射 光線lr。反射光線lr為菲涅耳透鏡ι31的損失。 在入射面131B折射並透過折射型棱鏡部131人的穿透光 線11與法線m 14構成角度ψ，並到達出射面i3ic。部分的 穿透光線11會變成反射光線（未圖示），剩下的則從出射面 131C射出為具有出射角f的出射光線ι〇。 在無效面131Z接收的無效光線ie，因為以與出射角f

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修正 •如上所述’菲淫耳透鏡1 3 1係將入射角a的入射光線 11往出射角f的方向曲折。由於具備有平面形狀的出射面 1 31C ’在使用於螢幕上時，菲涅耳透鏡1 3丨的特點為可在 出射面131C上一體成形雙凸透鏡。 然而’根據與菲淫耳透鏡1 2丨同樣的理由，如第4B圖 所不’當入射角a變大時，入射面1316上的反射光線卜的 比例增加’同時’在無效面丨3丨z上被接收的無效光線的區 域（第4A圖、第4B圖的斜線部分）會變大。結果，損失會變 大’使％菲涅耳透鏡1 31的穿透率減少。 因此’與菲埋耳透鏡1 21 —樣，菲涅耳透鏡1 31的穿 透率具有入射角依存性，入射角愈大，穿透率愈小。 如上所述’具備折射型稜鏡部的菲涅耳透鏡在入射角 變大時’穿透率會下降。又，在使用於大小已被決定的螢 幕上時’這成為控制影像顯示裝置薄型化的要因。 接著說明解決具備折射型稜鏡部的菲涅耳透鏡之上述 缺點’相對於大入射角，實現高穿透率的習知的菲涅耳透 鏡。 第5 A圖、第5B圖係繪示習知的菲涅耳透鏡的複數個節 距之斷面形狀的擴大圖，第5A圖係表示入射角大的情況， 第5 B圖是表示入射角小的情況。箭號表示光線。 在第5A圖、第5B圖中，141係菲涅耳透鏡、141A係形 成在菲涅耳透鏡1 41的每個節距上的全反射型稜鏡部。 141B係全反射型稜鏡部141A的入射面，141C係全反 射型稜鏡部1 41 A的全反射面，1 41 D係與入射面1 41 B及全 ΙΜΙΙ Ι·ϋ 2103-4374-PFl.ptc 第12頁 1241417 -111.^012409^ 年月 日 修正 五、發明說明（9) 反射面1 4 1 C共同構成全反射型稜鏡部1 4丨a的出射面。出 射面1 4 1 D係與被形成為平面形狀的菲涅耳透鏡1 4丨之未圖 不的光軸正交。在全反射面丨4 1 c上，係利用從高折射率的 介質入射至低折射率的介質之光在入射角大於臨界角時會 全反射的現象。 1 i是對入射面141B的入射光線，ltl是在入射面141B 上折射並且透過全反射面141C的穿透光線，it2係在全反 射面141C上全反射並且透過出射面141C的穿透光線，1〇係 在出射面141D折射並且射出至空氣中的出射光線，le係在 入射面141B上被接收的無效光線。ml6、ml7、ml8係分別 為出射面141D、入射面141B、全反射面141C的法線。 接著說明其動作。 在第5A圖中，入射光線1 i從折射率1的空氣中到達折 射率η(η>1)的菲涅耳透鏡141，並與法線„!16構成入射角a 時’入射光線1 i與法線m 1 7構成實入射角b，並入射至入射 面141B，而分離為折射角的穿透光線lti及反射光線（未 圖示）。入射面141B的反射光線為菲涅耳透鏡141的損 失。 ' 在入射面141B上折射且透過全反射型稜鏡部141A的 穿透光線ltl，在其與法線ml8構成的角比臨界角大的角度 下’到達全反射面141C，在全反射面141C上全反射而形成 穿透光線112。由於利用全反射現象，將光路徑折彎，因 此不存在有從全反射面141C射出的光線，在全反射面141C 上幾乎沒有損失。 在全反射面141C上被全反射的穿透光線11；2與法線m16

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構成角度Ψ(在第5A圖中為0。），而到達出射面1411)。部 分的穿透光線lt2變為反射光線（未圖示），剩下的則從出 射面141D射出為具有出射角f(在第5A圖中為〇。）的出射光 線1〇 〇 由於分別具有折射型稜鏡部12U ' 131A的菲涅耳透鏡 1 2 1、1 3 1利用折射現象折彎光路徑，為了大幅地折彎光路 徑’有必要在大的實入射角a、b接收入射光線丨丨。因此， 在入射面1 2 1 B、1 3 1 B的反射光線1 Γ的比例增加，成為穿透 率減少的要因。 相對於此’具備全反射型稜鏡部141Α的菲涅耳透鏡 141，由於係利用全反射現象進行光路徑的折彎，可減少 利用折射現象之光路徑折彎的程度。因此，相對於入/射面 141Β，可以小的實入射角b射入入射光線u，以控制反射 率的增加，達成高穿透率。 如上所述，具備全反射型稜鏡部141A的菲涅耳透鏡 141係與菲涅耳透鏡i 21、131不同，具有相對於大入射角 可實現高穿透率的特點。 不過，菲淫耳透鏡141在第5B圖所示之入射角&變小 時’在入射面1 41 B上被接收的入射光線丨丨減少，且在全反 射面141C上被全反射的穿透光線的比例減少，而產生了 無效光線1 e。 由於無效光線1 e是即使透過全反射型稜鏡部丨4丨A的内 在王反射面i4ic上也不全反射的光線，所以合成為並 淫耳透鏡141的損失。換言之，菲料透鏡二二= 也具有入射角依存性，其可以對應於大的入射角&，而在

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2103-4374-PFl.ptc 1241417 號 90124nQ7 五、發明說明（11) 小的入射角a時，穿透率會減少。 由於餐知的菲涅耳透鏡係如上之構成，所以具有所謂 穿透率的入射角依存性太大的問題。 也就疋說’有關於在最大投影角以上被傾斜地投影之 部分影像光，使用習知的菲涅耳透鏡無法偏向希望的方 向，其穿透率低。 在此’再一次簡單地說明習知的菲涅耳透鏡。 /第6圖係繪示到習知的菲涅耳透鏡的影像光被傾斜地 投影時的圖式，其顯示了習知菲涅耳透鏡的部分剖面圖。 在第6圖中，1〇〇是在各節距上具備折射型棱鏡部的習 知的菲涅耳透鏡、100&係在菲涅耳透鏡1〇〇的入光側之入 光面，i、〇〇b係在菲涅耳透鏡100的入光侧之無效面，1〇〇c 係在菲涅耳透鏡1 0 〇的出光側的出射面，R i i η係入射至入 射面l〇〇a的光束，R2in係入射至無效面1〇〇1)的光束。 第6圖的菲涅耳透鏡100具備有將因為入射至入射面 100a而傾斜的光束Rlin偏向，並從出射面1〇〇c射出為光束 R1 out的微小的折射型稜鏡部，以作為單位稜鏡部。 然而，入射至入射面l〇〇a以外的無效面1〇〇b之光束 R2 π不射出至希望的方向，而變成迷失的光線，此光束 R2in無法有效的利用，其穿透率低。 具備有將利用全反射的光偏向的全反射型稜鏡部的菲 ✓圼耳透鏡，被提出以作為解決此問題的手段。 例如在特開昭6 1 -5260 1號公報上’提交互配置折 鏡部與全反射型稜鏡部的菲淫耳透鏡。X，特開昭

2103-4374-PFl.ptc 1241417 修正 曰 ^ϋ-9〇124097_年月 五、發明說明（12) 射的4刀與利用全反射的部分之菲涅耳透鏡。 可疋，在特開昭61—5260 1號公報上記載的菲涅耳透鏡 在折射型稜鏡部並非有效地作用的區域上也存在4 Πί鏡部’相反地，在全反射型棱鏡部並非有效地作用 沾二At也存在有全反射型棱鏡部。因此，具有不從希望 的方向射出的光還是很多的問題。 望 透鏡面，在特開昭62-1 9837號公報上記載的菲淫耳 面形狀為多角形的形狀，在製造用以形成 模的製造會非常_。：ίϊί:狀的飽刀透鏡成型 不容易進行 使仵菲'圼耳透鏡本身的製造也 時，$漆Γ知的菲涅耳透鏡在使用於背面投影型的螢幕 ' 產生螢幕影像的明亮度不均的問題。 暮上Ϊ言ίι#使用具備折射型稜鏡部的菲埋耳透鏡於普 幕上時，ϋ為不能對應於大的投影角 於螢 者你田像顯示裝置的薄型化。 時，：i 反射型稜鏡部的菲涅耳透鏡於螢幕上 明亮度會較低。 榮幕衫像的光軸附近的 入射角依問題’構成降低穿透率的 均，，可對的明亮度不 幕的影像顯示裝置。 、螢幕，及使用此螢 ^_本發明之目的在於提供 造上述菲涅耳透 第16頁 2103-4374-PFl.ptc 1241417

發明之說明 及使用此透鏡成 本發明之菲淫耳透鏡係具備具有混合型稜鏡部的節

據此，得到可構成降低入射角依存性之高穿透率的菲 涅耳透鏡的效果。 本發明之菲涅耳透鏡在至少2以上的複數節距上具有 混合型稜鏡部，相對於混合型稜鏡部之折射型稜鏡部的 比例在每個節距上均不同。 據此’得到可改善穿透率的效果。 本發明之菲淫耳透鏡具備具有混合型稜鏡部的節距， 該混合型稜鏡部係接收不為第3穿透光線之部分第2入射光 線以作為第1入射光線，將折射型稜鏡部一體化形成於全 反射型稜鏡部上，其係由折射型棱鏡部與全反射型稜鏡部 構成’其中’折射型稜鏡部係具有由使以既定入射角入射 之第1入射光線透過第1折射現象成為第1穿透光線的第1入 射面，將第1穿透光線透過第2折射現象成為具既定出射角 的第1出射光線之平面形狀的出射面，及與第1入射面及相

第17頁 1241417 _ 案號90124097_年月 日 | $ 五、發明說明（14) 鄰的節距連接的無效面所構成的斷面形狀，全反射型棱鏡 部則具有由以既定入射角入射之第2入射光線透過第3折射 現象成為第2穿透光線的第2入射面，使第2穿透光線透過 全反射現象成為第1穿透光線與平行的第3穿透光線之全反 射面’及折射型稜鏡部的出射面所構成的斷面形狀，其使 第3穿透光線透過在出射面之第4折射現象成為具有既定出 射角的第2出射光線。 據此’得到可構成降低入射角依存性之高穿透率的菲 >圼耳透鏡的效果。 本發明之菲涅耳透鏡從入射至在相鄰的節距上具備的 混合型棱鏡部的無效面之無效光線的方向觀看，在遮住無 效面的斷面形狀上形成第2入射面，在補償第2入射面的斷 面形狀之第2入射面補償形狀上形成全反射面。 據此’得到可減少無效區域，並增加菲涅耳透鏡的受 光效率之效果。 人，^發明之菲涅耳透鏡在根據相等的特性變化角決定混 棱鏡部的穿透率與折射型稜鏡部的穿透率之小入射 區域的各節re u 、 即距上’分別具備折射型稜鏡部。 據此’得到可改善小入射角區域之穿透率特性的效 1人11明之菲淫耳透鏡係在根據相等的特性變化角決定 Γ二^ ^鏡部的穿透率與折射型稜鏡部的穿透率之小入射 角區域的各銘π 1 4 即距上，分別具備折射型稜鏡部。 #此’得到可改善小入射角區域之穿透率特性的效

1241417 修正 一月 銮號 90124097 曰 五、發明說明（15) 本發明之菲涅耳透鏡係在特性變化角附近的特性變化 區域的各節距中，根據入射角的減少，增加相對於混合型 稜鏡部的折射型稜鏡部之混合比_。 據此，得到可改善小入射角區域的穿透率特性，且在 特性變化角附近的穿透率變化順暢的效果。 本發明之菲〉里耳透鏡係在特性變化角附近的特性變化 區域的各節距中，根據入射角的減少，增加相對於混合型 棱鏡部的折射型稜鏡部之混合比率。 據此，得到可改善小人私p t ^ ^ ..^ ^ 』入射角區域的穿透率特性，且在 特性變化角附近的穿透率變化順暢的效果。 本發明之菲涅耳透鏡伤Α杜kiL _ 區域的各節距中，具“ 變化角附近的特性變化 筮？入射而沾品达 根據入射角的減少’稱微減少 ;部的面積，並稍微增加第1入射面的面積的媒介棱 性變:ί角的ί ^:::小入射角區域的穿透率特性，且特 r王Iπ月的芽透率變化順暢的效果。 本發明之菲涅耳透鏡係在、^ ^ ^ 區域的各節距中，具備有根據入射化 部。 射面的面積的媒介稜鏡 據此’得到可改善入 特 性變化角的穿透率變化順暢的效^ :的穿透率特性，且 ^發明之菲淫耳透鏡在第2 角不疋鈍角的範圍内，使第2入 ，、出射面所構成的 頂端刃角成尖銳的角^。 ，、全反射面所構成的

Hi 1241417 9Q1240Q7 、發明說明（16) 據此，得到可進一步改善穿透率的效果 & ί t日f之非涅耳透鏡中，在比對應於最銳角度的頂端 刃、、率及對應於最銳角度以外的頂端刃角的穿透率 f的入射角小的入射角區域内，頂端刃角比最銳角度 據此彳于到相對於全部的入射角可實現高穿透率的效 果。 本卷明之菲涅耳透鏡在混合型稜鏡部的穿透率減少的 入射角之各個節距上，既定的出射角比〇。大。 據此，得到可進一步改善穿透率的效果。 本發明之菲涅耳透鏡，被切成矩形形狀的菲涅耳透鏡 的4、中’在與最靠近光轴的丨邊交又之邊界環帶的透鏡 外周側上’將出射角設定為平行，在邊界環帶的光轴側 上將出射角&又疋為比被設定平行的出射角大。 據此，付到在使用於多重構成的影像顯示裝置的螢幕 上時，可改善在螢幕内的輝度均一性的效果。 本發明之菲淫耳透鏡係在折射型稜鏡部的無效面上具 有吸光薄膜的光吸收層。 據此得到可吸收在無效面上接收並在菲涅耳透鏡内 部變成迷光的無效光線，並可減輕在螢幕上產生的鬼影。 本發明之菲涅耳透鏡在出射面上具備有迷光吸收板， 其係由透光的複數光穿透層，光穿透層間大致上與菲涅耳 透鏡的光轴平行而被沉積，以及吸收光的複數光吸 構成。 據此’付到可吸收在菲淫耳透鏡内部產生的迷光，並 mm 第20頁 2103-4374-PFl.ptc 1241417 案號 90124097 五、發明說明（17) 可減輕在螢幕上產生的鬼影。 本發明之菲》圼耳透鏡係在菲^里 成型迷光吸收板。 據此’得到利用少數的零件便 本發明之菲涅耳透鏡係以菲涅 心，同心圓狀地沉積光穿透層及光 據此’可得到最好的減輕鬼影 本發明之菲涅耳透鏡中，光穿 於一方向而略為平行地被沉積。 據此，得到製造迷光吸收板變 費用的效果。 本發明之菲涅耳透鏡在出射面 收板。 據此’得到以簡單的構成可吸 幕上產生的鬼影的效果。 本發明之菲涅耳透鏡中，混合 別形成有卽距邊界（pitch margiri) 據此，得到可將全反射面形成 證菲〉圼耳透鏡的光學性能的效果。 本發明之菲涅耳透鏡在至少部 在光軸方向具有與受光無關之高度 prism) 〇 據此’得到可抑制根據稜鏡部 造誤差的快速消滅·產生，並可緩 的快速變化。 修正 耳透鏡的出射面上— 體 可減輕鬼影的效果。 耳透鏡的光軸作為巾 吸收層。 的效率。 透層及光吸收層係對應 得容易，且可減少製造 上具備有吸收光的光 吸 收迷光，且可減輕在螢 型稜鏡部在該節距間分 〇 為設計的形狀，並可保 分的節距群上連續具備 的假稜鏡部（dummy 形狀的變化而產生的製 和穿透率等的光學性能 % inn 2103-4374-PFl.ptc

第21頁 1241417 Γ----—案號_卿2侧7 年月日 修正 五、發明說明（27) ' 一 箱 未圖示的光軸正交。折射型稜鏡部^與全反射型稜鏡部 4Α共有出射面5，並構成混合型棱鏡部2。 在折射型稜鏡部3Α中，3Β係折射型稜鏡部3Α的入射 面（第1入射面），3Ζ係與入射面3Β及出射面5共同形成折射 型稜鏡部3Α的無效面。無效面3Ζ上受光與自出射面5之光 的出射無關。 在全反射型稜鏡部4Α中，4Β係全反射型稜鏡部4Α的 入射面（第2入射面），4C係與入射面4Β及出射面5共同形成 全反射型稜鏡部4A第全反射面。在全反射面4C上，從高 折射率的介質向低折射率的介質入射的光，以比臨界角大 的入射角，利用全反射現象。又，透過入射面4B而被遮 蔽，來自空氣中的光不會入射至全反射面4C。 lil係自空氣中入射至入射面3B的入射光線（第1入射 光線）、ltl係透過在入射光線lil的入射面3B上之折射（第 1折射現象）而穿連出射面5的穿透光線（第1穿透光線）、 1 〇 1係經由在穿透光線111之出射面5上的折射（第2折射現 象），出射至空氣中的出射光線（第1出射光線）。 H2係自空氣中入射至入射面4B的入射光線（第2入射 光線）、lt2係透過在入射光線li2的入射面4B上之折射（第 3折射現象）而穿透全反射面4C的穿透光線（第2穿透光 線）、lt3係透過在穿透光線lt2的全反射面4C上之全反射 (全反射現象）而穿透全出射面5的穿透光線（第3穿透光 線）、1 〇2係經由在穿透光線113之出射面5上的折射（第4折 射現象），出射至空氣中的出射光線（第2出射光線）° 又，ml係入射面3B的法線，m2係入射面46的法線，m3

2103-4374-I¥l.ptc 第31頁 1241417

五、發明說明（28) 係全反射面4 C的法線，m 4係出射面5的法線。 接著說明其動作。 在第7圖中’當入射光線lil、li2從折射率1的空氣中 以^射角a分別到達折射率n(n>1 )的菲涅耳透鏡1時，入 射光線111係經由折射型稜鏡部3A的入射面⑽被接收，入 射光線11 2則係經由全反射型棱鏡部4A的入射面4β被接 收。 首先’考慮在入射面3B被接收的入射光線丨u。 入射光線lil係與法線“構成實入射角bl，並入射至 入射面3B ’與法線mi構成折射角χι，並分離成穿透光線 ltl及反射光線（未圖示）。入射面3B的反射光線成為菲涅 耳透鏡的損失。 在入射面3B上折射並穿透折射型稜鏡部3A的穿透光 線111係與法線m 4構成角度ψ，並到達出射面5。穿透光線 111的部分變成反射光線（未圖示），剩下的則從出射面5射 出為出射角f的出射光線1〇1 。 另一方面，在入射面4B上被接收的入射光線li2與法 線m2構成實入射角b2，並入射至入射面4B，再與法線m2構 成折射角χ2，並分離成穿透光線lt2及反射光線（未圖 示）。入射面4B的反射光線成為菲涅耳透鏡的損失。 在入射面4B上折射並穿透全反射型稜鏡部4A的穿透 光線lt2係，以與法線m3構成的角為比臨界角大的角度90 。-d，到達全反射面4C，在全反射面4C全反射，並變成穿 透光線lt3。此時，使穿透光線lt3與穿透光線ltl成為平 行關係的全反射面4C被設計。由於係利用全反射現象使光

2103-4374-PFl.ptc 第32頁 1241417 _案號90124097_年月日___ 五、發明說明（29) 路彎曲，沒有光線會從全反射面4C射出，在全反射面上大 致上沒有損失。 在全反射面4C上被全反射的穿透光線Π3與法線m4構 成角度Ψ並到達入射面5。穿透光線lt3的部分變成反射光 線（未圖示），剩下的則從出射面5射出為出射角f的出射光 線1 〇 2。由於穿透光線111、113係平行，出射光線1 〇 1、 1 〇 2也被平行地射出。 如上所述，菲涅耳透鏡1係具有組合折射型稜鏡部 3 A及全反射型稜鏡部4 A的混合型稜鏡部2而構成。換言 之，第5B圖說明的無效光線le(斜線部分）透過入射面3B而 被接收，在菲涅耳透鏡1的複數節距上具備將折射型稜鏡 部3 A形成在全反射型稜鏡部4 A上的混合型稜鏡部2。至 於無效光線le，由於不透過全反射面4C被全反射，未變成 穿透光線lt3，而成為向入射面4B的入射光線li2的部分， 最後變成全反射型稜鏡部的損失之無效光線丨e透過折射型 稜鏡部3 A而被接收。 當相對於平面形狀的出射面5，決定入射角3與出射角 f時，出射面5與入射面3B構成的角γ係依據折射的法則被

決疋，又，當給予入射角3、出射角f，而決定全反射面4C 與入射面4B所構成的前端刃角冷時，出射面5與全反射面 ^所f ί的角α依據折射的法則全反射的法則而被決 定。前端刀角万使混合型稜鏡部2實現高穿透率，相對於 ^身^^ ’成為最適值。出射面5與無效面32構成的角係在 製造菲涅耳透鏡1時可拔出金屬模（透鏡成型模）的角度（在 第7圖中為90。）。

1241417 ---—- 案號 90124097 __^ β Β_____ 五、發明說明（30) 由於菲涅耳透鏡1係透過組合在小入射角a時表示高 穿透率的折射型稜鏡部3A與在大入射角a時表示高穿透率 的全反射型稜鏡部4 A而成的混合型稜鏡部2而構成，相對 於廣範圍的入射角a，可有良好的穿透率。 為了具體的理解本實施例1的效果，根據第7圖進行穿 透率的解析。 在尋求折射型稜鏡部3A的穿透率TX，全反射型稜鏡部 4A的穿透率TY時，分別變成（1)、（2)式。 〈折射型稜鏡部3A的穿透率TX> TX=[tan( a-d)/{tan( a-d)-tan( « + /5)}]x {l~tan( r) x tan(a)} x [1 一 {(n-"/(n + l)}2] x [i - 〇·5χ (pX2 + QX2)] (1) 其中 PX = tan[a+ T~sin_l{(l/n)x sin(&^ T )}]tan[a+ y + sin_1{(l/n)x sin(a+ 7)}] QX = sin[a+ r ~s i n'1 {(1/n) x sin(a+ r )}] sin[a+ γ isin'MCl/n) xsin(a+r)^ 〈全反射型稜鏡部4A的穿透率TY> TY=[tan( a)/{tan( α) - tan( α+ /3)} - tan( a-d)/{tan( α -d)-tan( α + β )} ] x {l-tan( + /S)x tan(a)} x Π-{(η-1)/(η+ΐ )”] x [卜〇· 5 x (PY2 + QY2) ] (2) 其中 PY = tan[b-sin-M(l/n) x sin(b)}]- tan [ b + s i n"1 {(1/n) x sin(b) }] Q Y = s i n [ b-s i n-1 {(1 / n) x sinCb)}]- sin[b + sin {(1/n)

2103-4374-PFl.ptc 第34頁 1241417 案號 90124097 五、發明說明（31) X s i n(b) }] 混合型棱鏡部2的穿透率Tal丨係被求得為穿透率τχ與穿透 率ΤΥ的和，如（3)式所示。 〈混合型棱鏡部2的穿透率τ a 1 j〉

Tall=TX+TY (3) 根據（1)〜（3)式，相對於入射角&之各穿透率、τγ、 Tall的變化係顯示於第8圖。計算條件為出射角f = 〇。，前 端刃角召=45° ，折射率η = ι.5。 在第8圖中，橫軸係以度為單位表示入射角a，縱軸係 以百分率料位表示穿透率H虛線表示折射型棱鏡 部3A的穿透率TX ’以點虛線表示全反射型稜鏡部4A的穿 透率TY，以實線表示混合型稜鏡部2的穿透率^丨丨。 在第8圖中，在入射角a大體上為4〇。以上的區域，全 反射型稜鏡部4A的穿透率TY顯示為9〇%以上的高值。當入 射角a由40。起變小時，穿透率Τγ會快速的減少，可理解 其係顯示全反射型稜鏡部4 A的入射角依存性。 另一方面，與此穿透率TY的特性相反，折射型稜鏡部 3A的穿透率TX顯示出當入射角a愈小時其愈增加的特性， 顯示出折射型稜鏡部3A的入射角依存性。 由於混合型稜鏡部2係由這兩個具有不同的入射角依 存性的折射型稜鏡部3 A與全反射型稜鏡部“所構成 8圖的穿透率Tan所示，人射請。以上的;^\顯如/ 為9 0%以上的值，在入射角40 °以下的區域中，由於折射 型稜鏡部3A補償了全反射型稜鏡部4A穿透率的減少 '，而可

2103-4374-PFl.ptc 第35頁 1241417 _案號90124097_年月日 條正_ 五、發明說明（32) 貫現對入射角0〜9〇。的全部區域，至少60%的全反射率

Tall。 如上述，根據本實施例1，由於包括具有混合型稜鏡 部2的節距，且混合型稜鏡部2係包括由以實入射角b 2接 收入射角a的入射光線H2，並折射成為穿透光線lt2的入 射面4A，以比臨界角大的角度接收穿透光線lt2，並全反 射成為穿透光線lt3的全反射面4C，及折射穿透光線it3並 射出為出射角f的出射光線1〇2之出射面5所構成的斷面形 狀之全反射型稜鏡部4A，以及由全反射型稜鏡部4A的出 射面5,接收全反射型稜鏡部4A之部分無效光線以作為既 定的實入射角bl之入射光線Hi，並且折射成為與穿透光 線lt3平行的穿透光線ltl的入射面3B，及與出射面5及入 射面3B交叉的無效面3Z所構成之斷面形狀的折射型稜鏡部 3A，可構成減輕入射角依存性的高穿透率之菲涅耳透鏡 1 ° 再者’不需在菲涅耳透鏡的全部節距上都具有實施例 1所示之混合型稜鏡部2，與習知的折射型棱鏡部i 3丨A或 全反射型稜鏡部1 4 1 A併用也可以。舉例而言，將菲涅耳透 鏡的全部節距對應於入射角的大小分成三個節距群，分別 在第1節距群上形成為折射型棱鏡部131八，在第2節距群上 形成為混合型稜鏡部2，在第3節距群上形成為全反射型稜 鏡部1 4 1 A也可以。如此，透過併用混合型棱鏡部2與其他 習知的稜鏡部構成菲涅耳透鏡，可對應於入射角選擇最適 的棱鏡部，並可進而減輕高穿透率的菲涅耳透鏡的入射角 依存性’且可提供在全面上具有明亮畫面的影像顯示裝

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在實施例1所示的菲泪且、泰

^ j非/圼耳透鏡1上，存在被無效面3Z & ψ 、二各二。因為無效光線係從出射面5以出射角f被 =右菲沒耳透鏡1的損失。在實施例2中， 說明有關減少此無效光線的方法。 所示之菲涅耳透鏡1的無效光 與第7圖相同或相當的構成， 圖9係用以說明實施例i 線之圖式。箭號表示光線。 則以相同的符號標示。 第9圖中，lle係透過無效面3Z或鄰接節距之無效面 :接收的無效光線，畫有斜線的區域E1係無效光線丨ie 的光束通過的無效區域，lte係在無效面3z折射並穿透菲 涅耳透鏡1之無效光線lie的穿透光線，1〇e係在出射面5 折射並以出射角fl(#f)出設置空氣中的穿透光線丨忱的出 、由第9圖可知，無效光線lie係在無效面3Z折射而變成 穿透光線^te，在出射面5折射而變成出射角fl的出射光線 loe 、換。之通過無效區域E1並在無效面3Z上被接收的 無效光線lie，因為不已出射角$被射出，而變成菲涅耳透 鏡1的損失。 一因此，在實施例2，透過每個節距具有如後述第丨〇圖 所示之斷面形狀的菲涅耳透鏡，無效光線被減少。 第1 0圖係繪示根據本發明之實施例2的菲涅耳透鏡的1 個節距之斷面形狀的擴大圖式。箭號表示光線。與第7 圖、第9圖相同或相當的構成，則以相同的符號標示。 1241417 ___案號90124097 年月日 條正 五、發明說明（34) _ -- 在第1 0圖中，6係本實施例2的菲涅耳透鏡，7是菲淫 耳透鏡6的混合型稜鏡部，與實施例1的混合型稜鏡部\ 相同，具有折射型稜鏡部3 A。 ° 8 Α係與折射型稜鏡部3 Α —起形成混合型棱鏡部7的全 反射型稜鏡部，8B係全反射型稜鏡部8A的入射面（第2 / 射面），8C係全反射型稜鏡部8A的全反射面，9係混合型 稜鏡部7之平面形狀的出射面，3Z- 1係被形成於全反射型 稜鏡部8A側的鄰接節距上之折射型稜鏡部的無效面， 8B-2係被形成於折射型稜鏡部3A側的鄰接節距上之全反射 型稜鏡部的入射面。又，E2係無效光線lie的光束通過的 無效區域，E3係從無效區域E1去除無效區域E2後的有效區 域（也就是說，成立E1=E2 + E3的關係）。 入射面8B係被形成於從無效光線lie的方向觀看並遮 住部分鄰接節距的無效面3Z-1之斷面形狀上。因此，通過 第9圖之無效區域E1的無效光線iie中通過有效區域^； 3的光 線不在無效面3Z-1上被接收’而是透過入射面μ被接收成 為入射光線1 i 2。結果，由第1 〇圖可理解無效區域E丨係減 少為無效區域E2。 由於為了遮住射向鄰接節距之無效面32-丨的無效光線 he ’將入射面8B的斷面形狀作成區現狀，入射面88上的 折射角係對入射光線1 i 2之每個光路各自不同。因此，全 反射面8C係將此不同折射角的穿透光線it2全部全反射， 而作為穿透光線11 3，並且被形成於使在折射型稜鏡部3 A 的入射面3B上折射的穿透光線iti與穿透光線lt3平行的曲 線狀之斷面形狀（第2入射面補償形狀）。

1241417 -魅90124097_年月日 修正 _ 五、發明說明（35) 接著說明其動作。 通過折射型稜鏡部3 A的光線與實施例1之動作相同， 故省略其說明。 在入射面8B被折射的穿透光線1 t2係在全反射面8C被 全反射’並射向出射面9以作為穿透光線11：3。全反射面8(： 的形狀’由於設計為使將穿透光線丨t2全反射的穿透光線 lt3與來自入射面3B的穿透光線ltl平行，與穿透光線ltl 相同’穿透光線lt3在出射面9折射並射出為出射角f的出 射光線1 〇 2。 如此’由於先在全反射型稜鏡部8 A側的鄰接節距的 無效面3Z-1被接收的部分無效光線lie(有效區域E3)，透 過入射面8 B被接收以作為入射光線丨丨2，將無效區域E丨減 少至無效區域E2，可增加混合型稜鏡部7的受光效率。 混合型稜鏡部7的無效面3 Z透過折射型稜鏡部3 A側 的鄰接節距的入射面8B-2，從無效光線的方向觀看且被遮 蔽。在未圖示的其他節距中也一樣，可整體的減少無效區 域E1 ’並提昇菲涅耳透鏡6整體的受光效率。 如此’依據本實施例2，由於在全反射型稜鏡部8 A上 具有從無效光線1ie的方向觀看並遮蔽全反射型稜鏡部8A 側的鄰接節距之無效面3ZM的入射面〇，以及將在入射面 8B折射之全部穿透光線it2全反射，並成為與穿透光線 平行的穿透光線lt3之全反射面8C，可減少無效區域El， 並增加菲涅耳透鏡6的受光效率。 ★再者’由於菲涅耳透鏡6係從硬化的合成樹脂拔除金 屬模C透兄成型模)而完成，全反射型稜鏡部8A的斷面形

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狀係使金屬模可拔除。 耳透#〖2並不限疋為包括混合型稜鏡部的菲淫 鏡’也可適用於包括習知的全反射型稜鏡部的菲涅耳 达鏡。 實施例3 ㈣A t實施例1中’ &菲$耳透鏡1上形成包括折射型棱鏡 43A與全反射型稜鏡部4A的混合型棱鏡部2，實現了第8圖 的穿透率，不過與高入射角區域比較時，在小入射角區域 的特性有點低。在實施例3中，說明改善小入射角區域的 特性之方法。 第11圖係繪示實施例丨所示之混合型稜鏡部2的穿透率 與習知技術所示之折射型稜鏡部i 3 i A的穿透率之比較 式。 與第8圖相同，第11圖的橫轴、縱轴分別是入射角 a [單位：度]、穿透率[單位：百分率]。混合型稜鏡部2的穿 透率以實線表示，折射型稜鏡部1 3丨A的穿透率以一點虛 線表示。 ^ 在第4圖中說明的菲涅耳透鏡1 3丨，由於在小入射角 區域中有良好的穿透率，由第丨丨圖可知，與混合型稜鏡部 2的穿透率相比，折射型稜鏡部ι31Α的穿透率在比特性變 化角a 0低的入射角區域係顯示高穿透率。特性變化角a 〇係 在混合型稜鏡部、折射型稜鏡部雙方的穿透率為一致時的' 點之入射角。 ' 因此，在實施例3，在具備混合型稜鏡部2的菲涅耳透 鏡1上如下所示適用折射型稜鏡部1 3 1A，改善在小入射

2103-4374-m.ptc 第40頁 1241417 修正 案號 9m240Q7 五、發明說明（37) 角區域的穿透率。 第1 2圖係繪示根據本發明之實施例3的菲涅耳透鏡的 複數個節距之斷面形狀的擴大圖式。箭號表示光線。 在第12圖中，10係實施例3的菲涅耳透鏡，11A、！ 1B B實施例1所示之菲涅耳透鏡i的混合型稜鏡部，1 2 A、 在係#習知技術所示的菲涅耳透鏡131的折射型稜鏡部， ΪΛ ^ 6 '里耳透鏡1〇的平面形狀的出射面，m5係出射面13 的法線。 li3 li6为別為至各稜鏡部11人、1^、12人、128的入 光線，並分別與法線m5構成入射角al〜a4。 特性變化角a〇也包含的各入射角的大小關係為“ > =aO > a3 > a4(或是al > > a〇 - > a4)。 透f ι’ηΐί鏡部1U的上方向（第12圖的上方）上有菲涅耳 ^ ^最端部，在稜鏡部12β的下方向（第12圖的下方 上存在菲涅耳透鏡10的光軸。 距上，八/耳透鏡1 0的最端部至混合型稜鏡部11 Β的各節 、、圼耳、t二別形成混合型棱鏡部，從折射型棱鏡部1 2Α至菲 部:鏡10的光軸之各節距上，分別形成折射型稜鏡 之’對第12圖的菲涅耳透鏡10，在入射角a - d υ V ^ a > 、入仏a 的知距上係適用混合型稜鏡部11A、1 1 β，a〇 / 八射角a(式η、、 12Β。 ^a)的節距上係適用折射型稜鏡部12Α、 於力士从 化角a0作為稜鏡部的斷面形狀之變化點，由 -二— ___aQ小（或是以下）的小入射角區域的各節 nM KRyiIF.H&iv .» j· «...... __--_ 2103-4374-PFl.ptc 第41頁 1241417 年 月一 曰 號 9m?4nQ7 五、發明說明（38) 距上θ具備折射型棱鏡部11A、Π B，在比特性變化角a〇大 (或是以上）的大入射角區域的各節距上具備混合型稜鏡部 12A、12B，菲涅耳透鏡1〇的穿透率在比特性變化角“低 的入射角區域中會變成第丨丨圖的菲涅耳透鏡1 3丨的特性， 在比特性變化角a0低的入射角區域中會變成第1丨圖的菲涅 耳透鏡1的特性，與實施例1的菲涅耳透鏡相比，可提高 小入射角區域的穿透率。 又，為了使特性變化角a〇附近的穿透率變化平滑， 也可以如後所述。 第1 3圖係繪示根據本發明之實施例3的菲涅耳透鏡的 複數個節距之斷面形狀的擴大圖式。箭號表示光線。 、 在第丨3圖中，14是實施例3的菲涅耳透鏡，15c〜15H係 分別在實施例1中表示的菲涅耳透鏡1的混合型稜鏡部， 16C〜16F係習知技術所示之菲涅耳透鏡ι31的折射型稜鏡 部’ 1 7係菲淫耳透鏡丨4之平面形狀的出射面，ffl6係出射 面1 7的法線。 Π7〜1U6分別為對各稜鏡部15C、15d、15E、16C、 15F、15G、16D、15H、16E、16F的入射光線，分別與法線 m6構成入射角a5〜al4。 各入射角的大小關係為a5>a6> ••◊aUhH。因此，在 混合型稜鏡部15C的上方向（第13圖的上方）上有菲涅耳透 鏡14的最端部，在折射型稜鏡部丨6F的下方向（第丨3圖的下 方）上存在菲涅耳透鏡14的光軸。 從菲淫耳透鏡14的最端部至混合型稜鏡部15C的各節 距上’分別形成混合型稜鏡部，從折射型棱鏡部1 6F至菲

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1 4的光軸之各節距上，分別形成折射型稜鏡 淫耳透鏡 部。 對第1 3圖的菲淫耳透鏡！ 4，在相當於特性變化角a〇附 的入射角（特性變化區域）之各節距巾，隨著入射角減 ^相對於混合型稜鏡部的折射型稜鏡部之個數的比例 (混合比率）階段性地增加。 舉例而έ ’入射角a 1 0與入射角a 11之間有特性變化角 =。此時，如第13圖，對稜鏡部15C〜15E及稜鏡部16(：係以 ji的混合比率，對棱鏡部15F〜15G及稜鏡部16D係以2:1的 此合比率，對稜鏡部丨5H及稜鏡部丨6E係以丨·· i的混合比率 形成特性變化角a〇附近的入射角的稜鏡部。 如此，對相當於特性變化角a0附近的入射角之特性變 =區域的各節距，由於混合型稜鏡部15c〜15H及折射型稜 2部16C〜16F被階段性的混合，相對於混合型稜鏡部的折 射型稜鏡部之混合比率隨著入射角減少，慢慢地增加，與 第1 2圖的菲涅耳透鏡！ 〇比較，第丨3圖的菲涅耳透鏡工4可 以使特性變化角a〇附近的穿透率變化平滑。 當然’相對於各入射角之大小關係的特性變化角a 〇之 ，或特性變化區域之節距數、混合比率等若按照菲涅 鏡14的方法來決定也是可以。 分配 耳透 、， 再者，可如後所述使特性變化角a〇附近的穿透率變化 平滑。 »第1 4圖係根據本發明之實施例3的菲淫耳透鏡的複數 個節距之斷面形狀的擴大圖式。箭號表示光線。 在第1 4圖中，1 8係實施例3的菲涅耳透鏡，丨9A係菲涅

IM8, 1241417 _案號90124097 年月日 修正__ 五、發明說明（40) 耳透鏡1 8的混合型稜鏡部，1 9 B〜1 9 D係菲涅耳透鏡1 8的 混合型稜鏡部（媒介稜鏡部），1 9 E係折射型稜鏡部， 19 AM〜19D-1係構成混合型稜鏡部19 A〜19D的全反射型稜鏡 部的入射面，19A-2〜19 D-2係構成混合型稜鏡部19A〜19 D的 折射型稜鏡部的入射面，19E-2係折射型稜鏡部19E的入射 面，20係菲涅耳透鏡18的平面形狀之出射面，m7係出射面 2 0的法線。 1 i 7〜1 i21分別係至各混合型稜鏡部19A〜19D、折射型 稜鏡部1 9E的入射光線，並分別與法線„!7構成入射角 al5〜al9 〇 21B〜21D係分別對應於入射角ai 6〜ai8之實施例1的混 合型稜鏡部，其分別具有全反射面21B-卜21D-1。為了與 實施例3的混合型稜鏡部i9B〜19D對照，以一點虛線圖示 之0 各入射角的大小關係為315>&16>817>&18>&19。因 此，在混合型稜鏡部19A的上方向（第14圖的上方）有菲淫 耳透鏡18的最端部，在折射型稜鏡部19E的下方向（第14 圖的下方）存在有菲涅耳透鏡18的光軸。 從菲淫耳透鏡1 8的最端部至混合型稜鏡部丨9 A的各節 距上，为別形成實施例丨的混合型梭鏡部，從折射型稜鏡 部19E至菲涅耳透鏡18的光轴之各節距上，分別形成 的折射型稜鏡部。 對第14圖的菲涅耳透鏡18，在相當於特性變化角a〇 附近的入射角（特性變化區域）之各節距中，對應於人射光 保持既定角度的^面19B一卜19D_i的面積微減，且對應

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1241417 _案號 90124097__车月日_修正_ 五、發明說明（41) 於入射光保持既定角度的入射面19B-2〜19D-2的面積微 增。 換a之’在第1 4圖中’面積的大小關係係入射面 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，因而入射角減少為al6〜al8，全反射 型稜鏡部的入射面積微減為入射面19B-1、入射面i9c—1、 入射面19D-1，折射型稜鏡部的入射面積微增為入射面 19B-2、入射面19C-2、入射面19D-2。 也就是說，若特性變化角a 〇係在a 1 6至a 1 8之間（相當 於al 6〜al8的三個節距係特性變化區域的節距），入射角因 而減少至al6至al8，入射面19B-；l〜19D-1的面積微減，入 射面19B-2〜19D-2的面積微增。 據此，混合型稜鏡部1 9 A由於係經由混合型稜鏡部 19B〜1 9D，階段性地變化至折射型稜鏡部19E，可使得特 性變化角a 0附近的穿透率變化平滑。 此時，相對於入射光線1 i 1 8〜1 i 2 0的入射面 19B-卜19D-1及入射面19B-2〜19D -2的既定的角度也可根據 菲涅耳透鏡18的方法來決定。 又，舉例而言，入射面19B-；l〜1 9D-1係分別與混合型 棱鏡部21B〜21D的入射面21B-2〜21B-D平行並被微減（第14 圖的空白箭號）’入射面19B-2〜19D-2直接使用混合型稜鏡 部21B〜21D的折射型稜鏡部的入射面，且面積被微增。 在此係使用3個混合型稜鏡部1 9B〜1 9D作為媒介棱鏡 部並加以說明，媒介稜鏡部的數目（也就是特性變化區域 的節距數）並未特別加以限定。

2103-4374-PFl.ptc 第45頁 1241417 號 90124的7 五、發明說明（42) 再者，將入射面19Β-1〜19D〜1、 面積微增量、面積微減量特別限〜入射面19Β-2〜1 9D-2的 性。 疋也可以決定良好的特 如上所述，依據本實施例3， 界，由與在相當於比特性變化角a 、，史化角aO作為邊 角之各節距上，形成有混合型稜的（或是以上的）入射 的（或是以下的）入射角之各節距】。#比特性變化角a 0小 部，可改善小人射角區域中的穿透率形成有折射型稜鏡 化二，本：施例3，在特性變化角a。附近的特性變 化區域的各節距中，由於相斛 ^ ^ 折射型稜鏡部·16F的混= = = :二射角區域中的穿 角aO附近的穿透率變化平滑。 艾 再者，依據本實施例3，在特性變化角a〇附近的 變化區域的各節距中，由於具有隨著入射角減少，入射面 19B-1〜19D-1的面積微減，且入射面19B 2〜19d—2的面積微 增的混合型稜鏡部1 9B〜1 9D，可改善小入射角區域中的穿 透率’並使得特性變化角a 0附近的穿透率變化平滑。 另外’也可將本實施例3使用於實施例2中。 實施例4 在本實施例4中，說明在實施例1中所述之混合型稜鏡 部2的前端刀角冷及出射角f的最適值。 首先’說明有關入射面4B與全反射面4C所構成的前端 刃角/3的最適值。

2103-4374-PFl.ptc 第46頁 ^15圖係繪示前端刃角点分別為45° (實線）、40。

1241417 -月 日 修正 五、發明說明（43) (一點虛線）、3 5。（虛線）時的混合型棱鏡部2的穿透率 Tal 1的圖式。 右與占=45 (第8圖的情況）比較，在^約4〇。以上 的大入射角區域中，顯示穿透率相同（9〇%以上）的特性， 在/5=40° 、35。之任一情況中也一樣。 但疋，/3 = 4 5。時，在a =約4 〇。以下，穿透率減少。 另一方面’與/3=45。第情況比較，由第15圖可知，石=4〇 的穿透率Tal 1對a=約35 °的小入射角區域，顯示9〇%以 亡的咼穿透率。再者，在泠=35。時此種傾向更加明顯， 高穿透率區域在a=約30。變寬。 換言之，在a=約40。以下的小入射角區域中，透過可 食b限制刖端刃角召的值之小角度，可減輕穿透率Ta 1 1的入 射角依存性，同時相對於廣範圍的入射角，實現高穿透 率 〇 在第15圖中，當前端刃角々的值為4〇。或35。時，在 a=約15。以下的區域為60%以下的穿透率，在相當於此a = 約1 5 °以下的區域之節距的混合型稜鏡部2中，若前端刃 角冷大於例如45 ° ，可補償穿透率的低下。 換言之，在入射角a=約15。中，40。時的前端刃角沒 之穿透率與4 5°之前端刃角/5的穿透率相等，入射角&=約 15°以上與入射角a=約15°以下的區域中，由於兩者的穿 透綠地高低關係逆轉，透過在a=l 5。〜90。的區域中，点 =4〇。，在a=0°〜15。的區域中，石=45° ，可實現組人 a=15°〜90°時/5二40°的特性（第15圖的2點虛線）與&/〇。 〜15 °時，冷=45 °的特性（第15圖的實線）之穿透率^

1241417 ---- 案號 90124097___年月 g_^_ 五、發明說明（44) 又，可使用實施例3所述的方法，補償穿透率的低 下。此時，即成為組合折射变稜鏡部的特性（第丨5圖之1點 虛線）與例如冷=4 0 °的混合型棱鏡部的特性之穿透率。 如此，在設計實施例1的菲涅耳透鏡1時，最好將混合 型棱鏡部2的前端刃角沒限定為可對應於入射角的值之銳 角。不過，當前端刃角太小，入射角3的值大的時候， 第7圖的入射面4B與出射面5所構成的角變為鈍角，為了在 製造^涅耳透鏡1時，使金屬模（透鏡成型模）的拔除變成 不可能的形狀，需注意此點，將前端刃角万設定成對應於 入射角a的值之最適值。 …、 換句話說，透過將混合型稜鏡部2的前端刃角石設定 為僅可在不損害菲涅耳透鏡丨的製造性之銳角（最銳角 度）’可進-步改善穿透率。又，在最銳角度以外的前端 刃角/5的穿透率比最銳角度的前端刀角石的穿透率大的入 射角區域中’透過使前端刃角々比最銳角度大，可實現對 整個入射角區域的高穿透率。 接者’說明有關出射光線的出射角f之最適值 第16圖係繪示出射角f分別為〇。（實線）。（二點 f線）、5。（虛線）時的混合型稜鏡部2之穿透率Taii^圖 根據第16圖’細約40。以上的大入射角區域中， ' 3 ' 5的任一種情況下，穿透率均顯示相同 (90%以上）的特性。又，在3=約4〇。 、” 中，取代㈣。之f = 3。的情況中，進而角區域 的情況中，穿透率Tal 1被改善。 之

1241417 案號 901240Q7 五、發明說明（45) 〇因而，有關於出射角f，在a二約40。以下的小入射角 區域，透過使出射角f變大，可改善穿透率以丨丨。 在】入射角&域，當出射角f大時，可得到如下戶 的效果。 y' ^ 第17A圖、第17B圖係繪示使用菲涅耳透鏡於螢幕上之 影像顯示裝置的構成之圖式，第丨7A圖係從側面觀看的構 成圖，第1 7B圖係影像顯示裝置之正面圖。箭號係表示 線。 在第1 7 A圖中，31係發出光的發光體（照明光源裝 置），3 2係在焦點上具有發光體3丨的拋物面鏡（照明光源裝 置）’ 33係收集拋物面鏡32反射的光之集光透鏡（集光光學 裝置），34係液晶等光閥（光調變裝置）。光閥34係將集光 透鏡33收集的光加以進行空間的強度調變。 35係使由光閥34強度調變的光被成像之投影光學透鏡 (投影光學裝置），36係從背面接收由投影光學透鏡35成像 的光，並顯示為影像的背面投影型的螢幕。螢幕36係利用 使擴散光線大概成為平行光，並成像以顯示為影像，將光 擴散至廣範圍以擴大視野範圍。 在營幕36中，37係在各實施例所示的菲涅耳透鏡，38 係雙凸透鏡。 菲涅耳透鏡3 7係以在各實施例中說明的動作接收來 自投影光學透鏡3 6的光，經由各節距的每個混合型稜鏡 部，以既定的出射角射出光線。換言之，菲涅 3 7

2103-4374-m.ptc 第49頁 係用以在投影光學透鏡3 5將擴散的光線大概平行化。雙凸 透鏡38係使得來自菲涅耳透鏡37的出射光成像並擴散。 1241417

_案號 901240Q7 五 發明說明（46) 、#、4〇分別為光輪。光軸39係透過拋物面鏡32、隹来 透鏡33、光閥34而被此右。古缸Μ〆★;囬鏡心、集先 35、菲涅耳诱f μ /、有先軸40係透過投影光學透鏡 ； 耳透鏡37及雙凸透鏡38而被共有，# 透鏡37的出射面正交。 攸，、有並與菲〉圼耳 光軸39與光轴40不相交，i古 適設定角之獨立的關係。換言：有於光閥34的最 I集光透鏡33、光間34係相對於=轴=物面鏡 置。 兀神4 U 而被偏心配 構成第17A圖之光學系統的景彡一/ 圖所示的正面圖。與第17A圖同：铲係成為第17B 件。 付唬者為同一的構成元 在第17B圖中，41係影像顯示裝 菲淫耳㈣37上的混合型稜鏡：^體，42係設置於 示相對於螢幕36之輪帶42的關係M二’圖式係用以顯 台座部，用以收納拋物面鏡32、 读二像顯不裝置41的 將從被偏心配置的光閥34至螢=3、光’等。 2 ® ^ ^ ^ ^ 的動作已如前述，在此省略說明。由於菲涅耳透鏡37 僅準備偶數台如此構成的影像_ 18圖所示的多重構成加以利用。"、不裝置，以如下面第 第1 8 A圖〜第1 8 C圖係用以說明山 適化的方法之圖式’將2台影像顯：士射角最 圖係出射角最佳化的菲涅耳透鏡 裝置多重構成。第18Λ 備第18A圖的菲涅耳透鏡之螢幕的剖面圖，第18B圖係具 與將第1 8 β圖之影像顯示裝置多重面圖，第1 8 C圖係繪示 瞧圓圆議二一·--時之使用者的關係

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在第18A圖〜第18C圖中，36A、36B係螢幕，37A、37B 係菲/圼耳透鏡’ 3 8 A、3 8 B係雙凸透鏡，4 〇 a、4 Ο B分別係菲 淫耳透鏡3 7A、3 7B的光軸，41A、41B均係第17A圖、第17B 圖的影像顯示裝置，42A、42B分別為菲淫耳透鏡37A、 37B的輪帶’43A、43B分別係影像顯示裝置41A、41B的台 座部。輪帶4 2A、4 2B係分別在切成矩形形狀的菲涅耳透鏡 3 7A、3 7B的4邊上，與最靠近光軸4〇Α、4〇β的一邊交叉（從 光轴40 A、40 Β來看）的輪帶（邊界輪帶）（在1邊上也可不包 含光轴）。輪帶42A、42B係依據螢幕36A、36B的視野特性 或穿透率等被決定。 以第18A圖〜第18C圖表示的影像顯示裝置係將一邊的 影像顯示裝置4 1A的上下反轉，使台座部4 3 A在上側，台 座部4 3 β在下側的影像顯示裝置41B的螢幕3 6 B上部與影像 顯示裝置41 Α的螢幕36Α上部結合，而成為多重構成。如 此’分割1個影像，並分別給予影像顯示裝置4 1 A、41 B， 由於係透過2個螢幕36A、36B，顯示1個整體的影像，可顯 示更大的影像。 44係影像顯示裝置41 A、41B的使用者，45係使用者 44的視野角。ι〇3Α〜1ο7Α，1ο3Β〜1ο7Β分別係從菲涅耳透鏡 37A、37B的各節距被射出的出射光線。靠近光軸40A依序 為出射光線1ο3Α〜1ο7Α，靠近光轴40B依序為出射光線 1ο3Β〜1ο7Β。靠近光軸40A、40B的出射光線，也就是輪帶 42A、4 2B的内側（光軸40A、40B側）的出射光線被設定，以 成為更大的出射角。

2103-4374-PFl.ptc 第51頁 1241417 -S^_90124097 五、發明說明（48) 用通常的菲淫耳透鏡的影像顯示、象此w，對於使 光線相對於光軸，全部變成；;亍：J涅耳透鏡的出射 亮丄相，光線越斜看的線在方=大 附近’由於相對於螢幕沿著法線方向出 =先線係對應於視野角從斜向觀看"月亮度減少是很 然而，在本實施例4的菲涅耳透鏡37Α、37Β中設定 越靠近光轴40Α、40Β的節距’亦及來自入射角小的節距之 出射光，（最大出射角係出射光線1〇3Α、1〇3Β)，出射角越 大。換、°之，由於出射光的主光線係朝向使用者44的方 向，可減輕因雙凸透鏡38Α、38Β的視野特性之衰減作用。 這個相對地可補償台座部43Α、43Β附近的穿透率，同時正 好可使出射角最適化，以便使各出射光線1〇3八〜1〇7Α、 1ο3Β〜1ο7Β朝向視野角45内。 如此’菲埋耳透鏡37Α、37Β在應用於多重構成的影 像顯示裝置上時，可對使用者提供明亮的影像。 又，如第19圖所示，組合4台影像顯示裝置41Α、 41Β、4 1C、4 ID以作為多重構成之影像顯示裝置時，各影 像顯示裝置41A、41B、41C、41D在内側（光軸4〇a、40B、 40C、4 0D側）上設定比輪帶42A、42B、42C、42D大的出射 角f。換言之，與第18A圖〜第18C圖一樣，隨著使各出射光 的主光線朝向使用者44A的方向，在輪帶42A、42B、42C、

2103-4374-PFl.ptc 第52頁 1241417 案號 90124097 五、發明說明（49) 42D的外側（構成營幕36A、36B、36C、36D的菲理耳透鏡的 透鏡外周側）上，將出射光設定為平行於光軸4〇人、4〇β、 4〇c、4〇d。與第m圖〜的18C圖的情況相同，輪帶42Α、 42Β、42C、42D係分別在構成螢幕36Α、36β、36c、36j)的 菲涅耳透鏡的矩形形狀的4邊上，與最靠近光軸4以、 :^柳⑴邊交又的輪㈣界輪帶卜可依據螢幕 的視野特性或穿透率來決定。 $多重構成的各影像顯示裝置4U、41β、4K、4id 216a_36B:361、36d間的邊界附近，出射光的主光線 '、須”又疋為平行。右主光線為平行，即使傾 44B使用的螢幕’因為由邊界附近之傾斜而真有之視 =銀；=透鏡的視野特性，衰減率在隔著邊界的兩 =銀幕上相同，故不會產生在螢幕邊界上的輝度之離中 傾斜觀看也可得到均一的影像。依據上述，由 於將出射角f設定為在内側比輪帶42A、42b、42C、42 二:Z =改善變暗的輪帶42A、42B、42C、42D的内側之輝 度，並可改善銀幕内的輝度均一性。 的4 Λ上'知’在銀幕上同時切成矩形形狀的菲理耳透鏡 :AV丄過在與最靠近菲涅耳透鏡之光軸的1邊交又的 :帶的透鏡外周側節距上設定出射光線有大出射角在^ ΐίίίί應用至多重構成的影像顯示裝置之螢幕上時， 叮改口螢幕内的輝度均一性。 、 再者透過第1 7Α圖、第1 7Β圖、第1 8Α圖〜第1 8C圖 在以上各實施例中說明的菲淫耳透 2103-4374-PFl.ptc 第53頁 1241417 --tS 90j^4097_年月曰 倏正_ 五、發明說明（50) — 1 " 鏡’及使光成像擴散的雙凸透鏡等的光成像擴散裝置，也 可構成營幕’由於可在使廣畫角的投影光不太依存於入射 角的高穿透率下接收光線，利用預先決定的深度方法，可 構成可以高輝度顯示更大畫面的影像之螢幕。 在將以上各實施例中說明的菲涅耳透鏡應用於螢幕上 時’也可將雙凸透鏡一體成型於菲涅耳透鏡的出射面。藉 此，可構成零件數減少的螢幕。 曰 實施例5 第20圖係繪示根據本發明之實施例5的背面投影型之 影像顯示裝置的全體構成之圖式。 第20圖之影像顯示裝置係包括具有菲涅耳透鏡5 1及 擴散板52的螢幕53及影像光源54，並將從影像光源“被投 影的影像光顯示於螢幕上的裝置。螢幕53的對角比為4 ·· 3，大小為5 0吋的螢幕。 μ 第21圖係從侧面觀看第2〇圖之影像顯示裝置時的圖 式。 螢幕53被配置，使得與影像光源54之水平方向的距離 為450 mm，且螢幕53的下方與影像光源54的垂 離為20 0 mm。 々问 < 距 擴散板5 2係具有雙凸透鏡等，實現將影像光八 配至既定的範圍的光擴散裝置。 、 刀 影像光源54 ’用以作為菲涅耳透鏡51者為自菲涅耳透鏡51

2103-4374-PFl.ptc 第54頁 菲=耳透鏡5 1係排列配置微少的單位稜鏡部的透 鏡，將單位稜鏡部同心圓狀地配置之圓型的菲涅耳 在從菲涅耳透鏡5 1的同心園的中心延伸之垂兄。 ^ /A a： ^ Γ A ^ , 土且深上配置 1241417 _案號90124097 _年月日 | lT__ 五、發明說明（51) 的中心起以外的部分（參閱第2 〇圖）。 第2 2圖係緣是菲涅耳透鏡5 1的剖面圖。 從菲涅耳中心側向菲涅耳周緣側，菲涅耳透鏡5丨根 據其斷面形狀可分成區域Α1、Α2、A3等3個區域。 首先，作為基本的例子，說明有關區域A 2。 在區域A 2中的單位稜鏡部（混合型稜鏡部）係包括具有 入射面（第2入射面）51A及全反射面51B，且頂角為40。的 全反射型稜鏡部U1，與具有入射面（第1入射面）51c及無 效面5 1 D的折射型稜鏡部u 2。此單位棱鏡部係指向鄰接的 單位稜鏡部之無效面51D與全反射面51B之間的交線之谷線 T起至相鄰的谷線τ之間，單位稜鏡部的節距p = 〇 •丨fflin。此 節距P=0· 1mm係與其他區域A2、A3的單位稜鏡部相同的 值。 第2 3 A圖〜第2 3 C圖係用以說明全反射型稜鏡部u 1與折 射型稜鏡部U2的圖式。 第23 A圖係繪示形成有與折射型稜鏡部^2相同形狀之 單位稜鏡部的菲涅耳透鏡（具有折射型稜鏡部之習知的菲 涅耳透鏡）。如上說明，被投影至入射面51c的光束Rlin係 經由入射面5 1 C折射，並沿著希望的方向射出。但是，被 技影在無效面51D上的光束R2U係經由無效面51D反射或折 射，而變成迷光。

口第2 3 B圖係繪示形成有與全反射型稜鏡部u 1相同形狀 之f位稜鏡部的菲涅耳透鏡（具有全反射型稜鏡部之習知 的菲〉圼耳透鏡）。如上說明，在被投影至入射面5丨A

1241417 ------塞號 90124097 车 月 日 |冬卍 五、發明說明（52) ' ' -- 向射出。但是，剩下的光束R4in無法到達全反射面51B， 而變成迷光。 ^第23C圖係繪示在此實施例5中的菲涅耳透鏡5丨。在 菲涅耳透鏡51上，組合全反射型稜鏡部η及折射型棱鏡 邛U 2的形狀作為單位稜鏡部，使得以全反射型稜鏡部^ j 及折射型稜鏡部U2本身被形成且繪示於第23Α圖及第23Β 圖中的菲涅耳透鏡無法沿著希望方向(在此實：二= 兄 中，係略垂直於菲涅耳透鏡51的方向）射出的部分光線， 可向希望的方向射出。 具體來說’在全反射型稜鏡部U1中，折射型稜鏡部 被配置於未到達全反射面51Β的光束R4in被投影的部分 上。因此’菲涅耳透鏡5 1係將部$的光束R4 i n折射，使 往希望的方向偏向並射出。 此配置，若使用別的看法，在折射型棱鏡部U2中之 無效面5 1 D上被投影的光束r 2 i η的光路上，菲淫耳中心側 的鄰接節距之全反射型稜鏡部U1無論如何配置，都可以看 的到。因此，菲涅耳透鏡5 1係將部分光束R2 i η全反射， 並且偏向射出至希望的方向。亦即，分別被配置於可補償 全反射型稜鏡部U 1及折射型稜鏡部U2的種種缺點的位置 上。 又’在第22圖的區域Α2的1個節距中，全反射型棱鏡 部U1及折射型稜鏡部υ 2被配置，使得延長入射面5丨c的 面通過周邊側的谷線Τ ’且延長入射面51Α的面通過菲淫耳 中心側的谷線Τ。如此配置的理由是起因於菲涅耳透鏡5 i 的製造方法。接下來就說明菲涅耳透鏡5 1的製造方法。

2103-4374-PFl.ptc 第56頁 1241417 _ 案號90124097_年月日_修正 五、發明說明（53) 菲涅耳透鏡5 1係經由樹脂成型加以製造。因此，必 須製造形成其反轉形狀的透鏡成型模。 第24A圖〜第24C圖及第25A圖〜第25C係用以分別說明製 造菲涅耳透鏡51時使用的透鏡成型模之特徵的圖式。第 24A圖〜第24C係繪示切削對應於全反射型稜鏡部υι的部分 之情況’第2 5 A圖〜第2 5 C圖係繪示切削對應於折射型棱鏡 部U2的部分之情況。 在第24A圖〜第24C圖及第25A圖〜第25C中，符號c係透 鏡成型模，符號B係如鑽石鉋刀等用以切削透鏡成型模c之 飽刀。 透鏡成型模C係經由鉋刀B進行切削加工而製作，對應 於影像光通過的面（入射面51A、全反射面51B、入射面 51C)之透鏡成型模的面係不以鉋刀β(或尖端）的前端，而 必須是以切刀（斜面部分）切削，以避免紋路或斑點的產 生。又’對於菲涅耳透鏡的節距為〇 · 1 mm左右（對菲涅耳 透鏡51是0· 1mm)，鉋刀B的尖端為2〜3mm的大小。 因此’若以下的切削條件（A )、（ B )未被滿足，將不能 切削對應於單位稜鏡部的形狀之透鏡成型模。 切削條件（A) 延長入射面51C的面通過谷線τ(第2 5B圖）或是取代谷 線T而通過出光側（第25c圖）。 切削條件（B) 延長入射面51A的面通過谷線τ (第24B圖）或是取代谷 線Τ而通過出光側（第24c圖）。

2103-4374.PFl.ptc 第57頁 1241417 _______案號 90124097 _年月日 倐正__ 五、發明說明（54) B (尖端），進行對應於全反射型稜鏡部U 1及折射型稜鏡部 U2的部分之切削。 〈透鏡成型模的製造〉

第2 6圖係繪示根據本發明之實施例5的透鏡成型模製 造方法的流程圖。又，第27Α圖〜第27D圖及第28Α圖〜第28D 係緣示利用鉋刀Β切削透鏡成型模C的進行狀況之圖式，第 27Α圖〜第27D圖係以折射型稜鏡部U2構成主單位稜鏡部的 情形，第28Α圖〜第28D圖係以全反射型稜鏡部υι構成主單 位稜鏡部的情形。 在第26圖中 在步驟ST 1 (切削開始節距號碼設定步 ^ ^ ex ^ 中設定節距號碼n=1。當從步驟ST1進行至步驟ST2(主 單位稜鏡部切削步驟）時，首先，在第丨節距（切削對象節 距）P1的主單位稜鏡部之切削作業係透過鉋刀B進行。此時 的作業狀況即如第27A圖或第28A圖所示，對透鏡 、 ，鉋刀B進行主單位稜鏡部的切削。 成時中，當第1節距p!的主單位稜鏡部的切削完 π 行至步驟ST3(副單位稜鏡部切削步驟），第i :第25I、圖對笛5郎距)?1的副單位稜鏡部的切削作業開始。 將副單位楼Γ/C圖或第26A圖〜第抓圖所述’利用鉋刀B Γα;]、单:削 圖、第28Β圖所示進行。此時的作業狀況係如第27Β 切削單=27B圖所示’相對於折射型棱鏡部被 鏡部時，根據：二：鏡部的第1節距P1 ’切削全反射型稜 反射面5丨A的延長面s A i通

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麵

第58頁 1241417 案號 90124097 五、發明說明（55) 過第1節距P1的菲淫耳中心側之么始 W <奋線T 1，或是取代韮、？算 中心側之谷線T1，入射面5K F I。人疋取代非/圼丹 射側。 面51A的延長面^1被切削以成為出 同樣地，第2 8 B圖的愔況，士日姐认人 切削以作為主單位稜鏡部的第丨節距；王反，型稜鏡部被 部時，根據切肖猶⑴入切削折射型稜鏡 r ΛΛ ^ ^ ^ I 入射面51C的延長面SCI通過第1

即距P1的非》圼耳周緣側之谷線τ 〇 式H Λ 心分深1U，或疋取代菲涅耳周緣侧 之合fTG，人射面51C的延長面SC1被切削 步驟ST2、ST3之相對於第丨節距的切削作業結束，並 進灯至步驟ST4(即距號碼推移步驟），節距號碼11的值被增 力一口而變成n = 2。接著在步驟ST5(切削結束判斷步驟）中，進 行透鏡成型模C的總節距數n max與節距號碼n的比較，在n ~ Nmax時，換s之在切削的節距還殘存時（在步驟Μ。為 =)，回到步驟312，進行第2節距（切削對象節距）p2的主 單位稜鏡部的切削作業（第27C圖、第28C圖）。 一抑接著在步驟ST3中，進行第2節距（切削對象節距）P2之 副單位稜鏡部的切削作業（第27D圖、第28D圖）。當然，與 第1節距的情況相同，在步驟ST3中進行對於第2節距P2的 切削作業’以滿足切削條件（A)或切削條件（B)。 例如在第2 7 D的情況，相對於折射型稜鏡部被切削以 作為主單位稜鏡部的第2節距P2，切削全反射型棱鏡部 時 根據切削條件（B)，全反射面51A的延長面SA2通過第2 節距P2的菲涅耳中心側之谷線T2，或是取代菲涅耳中心側 之谷線T2，入射面51 a的延長面SA1被切削以成為出射側。 j 28B圖的情況也是一樣，相對於全反射型稜鏡部被

1241417 ----塞號 90124097___年月日 修正 五、發明說明（56) -- 切削以作為主單位稜鏡部的第2節距p2，切削折射型稜鏡 部時’根據切削條件（A )，入射面5丨c的延長面SC2通過第2 節距P2的菲涅耳周緣側之谷線71，或是取代菲涅耳周緣側 之谷線T1，入射面51C的延長面SC2被切削以成為出射側。 之後，步驟ST4中，節距號碼被增加1，而重覆= 3 至11^111&乂的切削作業，在11=^111仏+ 1的時點，經由步驟 ST5 ’菲淫耳透鏡51的切削作業完成，透鏡成型模◦的製 造完成。如此’在此實施例5中，利用通常的切削工具， 可以容易地進行透鏡成型模的製造。又，由於主單位梭鏡 部、副單位稜鏡部的切削係每次1個節距依序進行，可提 升透鏡成型模C的製造精度，進而可高精度地製造菲淫耳 透鏡5 1，提供與設計相符的光學性能。 在第27A圖〜第2 7D圖或第28A圖〜第2 8D圖中，切削作業 的進行方向係從菲涅耳中心側向菲涅耳周邊側進行，此切 削作業的進行方向並未被特別地限定’也可從菲丨圼耳周邊 側向菲涅耳中心側反向地進行。 據此’使樹脂流入製造的透鏡成型模並且硬化，當從 硬化的樹脂拆開透鏡成型模C，便完成了菲涅耳透鏡5 i。 此菲涅耳透鏡51係有50吋的大型透鏡板，由於影像光係從 斜向被投影，依據入射位置，影像光的入射角度的差變 大。全反射型棱鏡部U1 ’在入射角大時，沿著希望方向射 出的光束變多，相反地，折射型稜鏡部U2，在入射角小 時，沿著希望的方向射出的光束變多。因此，在人射角大 的入射位置上適用全反射型棱鏡部U1 ’在入射角小的入射 位置上適用折射型棱鏡部U2。

2103-4374-PFl.ptc 第60頁 1241417 ----- 90124097__年月 曰 佟，不 五、發明說明（57) " ---— 、於是’如第2 2圖所示，在成為靠近此實施例5的菲涅 耳透鏡5 1的影像光源54之一側的區域A1 (菲涅耳中心側） 上，以折射型稜鏡部座U2為主單位稜鏡部，以全反射型稜 鏡部υι作為副單位棱鏡部，與折射型稜鏡部ϋ2佔據的比例 相比’全反射型稜鏡部U1佔據的比率變少。 另一方面，在成為影像光源5 4的遠側之區域Α 3 (菲涅 耳周邊側）上，以全反射型稜鏡部Η座為主單位稜鏡部， 乂折射型稜鏡部U2作為副單位稜鏡部，與全反射型棱鏡 部U1佔據的比例相比，折射型棱鏡部旧佔據的比率變少。 在此，改變全反射型稜鏡部U1與折射型稜鏡部U2佔據 的比例，依據位置改變切削透鏡成型模C的鉋刀之切入深 度’以改變全反射型稜鏡部U1及折射型稜鏡部U2的高度。 第2 9圖係繪示自菲涅耳透鏡5 1之菲涅耳中心起的半 徑與全反射型稜鏡部U1及折射型稜鏡部ϋ2所佔據的比例 之圖式。第29圖中，表示形成全反射型稜鏡部…時的穿透 率之線圖L1，與表示形成折射型稜鏡部U2時的穿透率之線 圖L2 —起繪示。此穿透率之測定係與本實施例5中的背面 投影型之影像顯示裝置同樣的配置，使用白色光源進行。 在第2 9圖中，橫軸係半徑（單位㈣），左側縱轴係穿透率 (早位/)’右側縱轴係透鏡比率。 第29圖中線圖L1與線圖L2係在半徑250mm的位置交 叉’以此半徑250mm作為邊界，在250mm以下的區域為折射 型棱鏡部U2的效果比全反射型棱鏡部ui高，在半#25〇mm 以上的區域相反地全反射型稜鏡部U1的效果比較高。在菲 :¾耳透鏡51上以此半徑250mm作為目標，改變全:射型稜 1241417 __案號90124097_年月 日 你不 五、發明說明（58) 鏡部U 1及折射型稜鏡部U2佔據的比率。 在第29圖中，全反射型棱鏡部U1或折射型稜鏡部⑽佔 據的比率，將區域A2中的全反射型稜鏡部w或折射型稜鏡 部U2的高度當作1，將相對於此的比表示為透鏡比率。在 第29圖中’將全反射型稜鏡部的透鏡比率表示為線圖 L3，將折射型稜鏡部…的透鏡比率表示為線圖“。並且， 實際上係使用半徑200〜1 〇78mm的範圍作為菲涅耳透鏡 5 1，在第29圖中係繪示明確顯示各線圖之差異的半徑 100〜500mm的範圍。

由第29圖可知，全反射型稜鏡部们不存在於半徑 2 0 0mm以下的部分，從半徑2〇〇mm起佔據的比率開始增加， 在半徑25〇mm，透鏡比率達到丨（與區域…的比例相同），在 半徑250mm以上，維持透鏡比率1。 另一方面，折射型稜鏡部⑽在半徑3〇〇min以下，透鏡 比率為1(與區域A2的比例相同），在半徑3〇〇_以 比率逐漸變小。

菲涅耳透鏡51由於如此改變全反射型稜鏡部…及折射 型稜鏡部U2佔據的比例，在半徑25〇_之前變成區域ai的 形狀，在半徑250〜300mm變成區域A2的形狀，在半徑3〇〇mm 以上則變成區域A3的形狀。 在半徑25〇mm以上將折射型稜鏡部U2漸漸地減小透鏡 比“，故也可省略區域A2，在實施例5中，為了使變化平 滑，減少顯示的影像之輝度差，故設置區域A2。 〈穿透率之比較〉

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五、發明說明（59) 比，穿透率提昇。 在此，根據於特開昭6 1 -5260 1號公報上記載的方法， 以相同的形狀以外之方法製作兩者，以便比較第6圖之習 知技術的菲涅耳透鏡11 〇與本實施例5的菲涅耳透鏡5 i。 第3 0圖係繪示根據習知技術的菲淫耳透鏡1 1 〇之構成 的圖式。使全反射型稜鏡部與折射型稜鏡部的基本形狀與 . 菲涅耳透鏡51同形狀，節距P也同樣為0. imin。 第3 1圖係以線圖L 5繪示第3 0圖之菲淫耳透鏡11 〇中的 、 全反射型稜鏡部之透鏡比率的圖式。此菲淫耳透鏡11 〇係 全反射型稜鏡部U1與折射型稜鏡部U2獨立存在的例子，全 反射型稜鏡部U1與折射型稜鏡部U2的透鏡比率係表示於第 f 31圖右側的圖式攔外。並且，第3 1圖中的線圖l 1、l 2與第 2 9圖相同。 第3 2圖係分別繪示實施例5之菲涅耳透鏡5 1與根據習 知技術的菲涅耳透鏡11 〇的穿透率之圖式。在第3 2圖中， 以線圖L 6表示菲涅耳透鏡5 1的穿透率，以線圖L 7表示菲 淫耳透鏡110的穿透率。第29圖與第31圖同樣地也一併繪 示線圖LI、L2。線圖L6即使與LI、L2或L7比較，大概在整 個區域上其穿透率較高，可確認依劇本實施例5的菲涅耳 透鏡51的高穿透率。 如上所述，依據實施例5，改變全反射型稜鏡部U1及 · 折射型稜鏡部U2之佔據比例，由於將此等組合成1個單位 稜鏡部，可彌補各自的缺點，可得到整體穿透率高的菲涅 · 耳透鏡51。 _ 又，依據實施例5，由於使用1個鉋刀進行透鏡成形模

2103-4374-PFl.ptc 第63頁 1241417 __案號90124097_年月日 修正_ 五、發明說明（60) ~~" 一 C的切削，菲涅耳透鏡的製造也可容易地進行。 因此’對於使用此菲 >圼耳透鏡5 1的螢幕5 3，其整體 的穿透率也變高，可使得背面投影型投影顯示裝置的顯示 更加明亮，同時可降低價格。 貫施例5並不限定於上述說明，也可以有各種變形或 修正。 y〆 〈變形例1 > 在以上的說明中係表示菲涅耳透鏡51為具備3種區域 A1、A 2、A 3的例子，然而實施例5並不限於此，也可適當 地變更這些的組合。例如，也可為區域A1及區域A2二者的 組合’也可為區域A1、A2、A3任一區域。 〈變形例2> 在以上的說明中係表示菲涅耳透鏡51的出光側的面 是平坦的，然而實施例5並不限於此，也可增加其他的菲 淫耳透鏡形狀，也可設置微細凹凸等的擴散裝置。 〈變形例3> 、 *在以上的說明中係表示影像光源54將影像光直接投影 至菲 >圼耳透鏡5 1的例子，然而本實施例5並不限於此，例 如，因為將來自影像光源54的影像光反射或折射等變更光 路’也可在菲涅耳透鏡5 1上設置投影平面鏡或稜鏡等光 學裝置。 實施例6 根據貫施例所示的透鏡成 型模時，由於金屬的延展性在 當然，透鏡成型模的應變會造 型模製造方法，製造透鏡成 透鏡成型模上會發生應變。 成菲淫耳透鏡的光學面之應

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__案號 90124097 五、發明說明（61) 變，而與其光學性能的劣化之要因有關。 在此實施例6中首先說明有關透鏡成型模的應變之發 生，並描述有關可避免此應變之發生並保證菲淫耳透鏡的 光學性能之透鏡成型模製造方法。並談到有關在 施 例3說明之特性變化角附近的媒介稜鏡部（或實施例5說明 的改變透鏡比率的方法）的菲垣耳透鏡中，即使受到透鏡 成型模應變的影響’也可實現良好的光學性能的透鏡成型 模製造方法。

第33A圖〜第33F圖係用以說明在透鏡成型模的製造步 驟中發生應變的圖式，根據實施例5中說明的透鏡成型模 製造方法。與第28圖符號相同者為相當的構成。在第33a 圖··第33F圖中，對每個節距從菲涅耳中心向菲涅耳周緣進 行切削作業，在切削做為主單位稜鏡部的全反射型稜鏡部 之成型模（反轉形狀）後，進行切削作為副單位稜鏡部的折 射型稜鏡部的成型模（反轉形狀）的步驟。 首先，相對於透鏡成型模C以鉋刀B切削第i節距ρι的 全反射型棱鏡部成型模（第33A圖），接著，以鉋刀8在透鏡 成型模C上切削第1節距P1的折射型稜鏡部（第33β圖）。據 此，完成第1節距P1中之混合型稜鏡部成型模的切削。此 時的切削條件與實施例5所述者相符。

接著，進行至第2節距P2的切削作業。在透鏡成型模◦ 上切削第-2節距P2的全反射型稜鏡部成型模的狀態係如第 33C圖所示，此時，在第}節距P1的全反射型稜鏡部成型模 的全反射面與第2節距P2的全反射型稜鏡部成型模的入射、 面之間產生銳利的谷線T1的前端部。

1241417 _案號90124097__年月曰 修正_ 五、發明說明（62) 所以如第3 3D圖所示，相對於此谷線T 1的前端部，推 壓鉋刀B，以進行第2節距P2的折射型棱鏡部成型模之切 削。在此實施例6的開頭中敘述的透鏡成型模C的應變係在 切削此第2節距P2的折射型稜鏡部成型模時產生的。 換言之，因為谷線T1前端部的寬度愈靠近其頂點愈 窄，對應於此，其強度也變弱。因此，當相對於第33E圖 所示的銳利的谷線T1前端部推壓鉋刀B時，從第2節距P 2向 第1節距P1的方向產生的推壓力在愈靠近谷線T1前端部的 頂點的部分其作用愈大，由於金屬的延展性，在第33E圖 的點線圓N G内發生透鏡成型模的應變。 第33F圖係第33E圖之點線圓NG的内部之擴大圖。 在第33F圖中，對於谷線τΐ前端部的頂點利用鉋刀b從第2 節距P2向第1節距P1的方向押入，在第1節距pi的全反射面 的切削形狀上產生應變。例如，當以2點虛線Rea 1表示符 合設計的全反射面之切削形狀時，透鏡成型模C的應變係 以1點虛線的曲線（曲面）E 表示。 以下’為了在未圖式的第3節距P3之後也都重覆相同 的切削作業，在切削第n+1節距Pn+1(N是自然數）的折射型 稜鏡部時’在切削完成的第η節距pn與切削中的第η + ι節距 Pn+1之間的谷線Τη的前端部發生應變。利用如此被製造的 透鏡成型模C之菲 >圼耳透鏡僅在產生應變的部分，全反射 面的形狀變形，且其光學性能劣化，例如光損失增加，或 者應變的程度在各節距上任意發生的情況係與出射光強度 的不自然的不連續性有關。 根據以上之透鏡成型模c中之應變的發生，改良實施

I 1241417 ί 例5的透鏡成型模製造方法係如下。 第3 4圖係繪示根據實施例6的透鏡成型模製造方法的 流程圖，與實施例5的第26圖相同的符號係表示相當的步 驟。第35Α圖〜第35F圖係繪示因第34圖之透鏡成型模製造 方法而被切削的透鏡成型模之狀態的圖式，有關於對應第 28圖或第33Α圖〜第33F圖的構成係賦予相同的符號。與第 33Α圖〜第33F圖一樣，在第35Α圖〜第35F圖中係以全反射型 稜鏡部成型模、折射型稜鏡部成型模的順序，從菲涅耳中 心向菲涅耳周緣進行切削作業。 在第34圖中，與實施例一樣，在步驟sn設定節距號 碼π 1 ’在步驟§ τ 2 (主單位稜鏡部切削步驟）以鉋刀b切削 f 第1節距pi的全反射型稜鏡部成型模（第35a圖）。 /然後，在步驟ST2之後設置步驟ST6(節距邊界設定步 驟）係本實施例6的特徵。在此步驟ST6中，在第1節距P1 _ 设^郎距邊界ΔΡ1。在此，切削作業中的第n + 1節距ρη+ι 之郎距邊界△ p n + 1係在切削第n + 1節距P n + 1的折射型稜鏡 部成型模（副單位稜鏡部）時，鉋刀B的頂點從最初連接至 透鏡成型模C的部分，至切削完的鄰接第^節距Pn的邊界 之切削進行方向上的距離。 此節距邊界ΔΡ1在步驟ST6被設定，並進行至步驟 ST7(副單位稜鏡部切削步驟），根據切削條件（A)或切削條 <議 件（B)，與節距邊界Αρκ -〇)，切削第1節距ρι的折射型 棱鏡部成型模。步驟ST7時的切削作業狀態係如第35b圖所· 不。與第33B圖比較可知，從菲涅耳中心向菲涅耳周緣的 ·

1241417 __案號90124097 年月日 五、發明說明（64) 肖,J 〇 在步驟ST4節距號碼^?，當從步驟ST5進行至步驟ST2 時’進行至第2節距P2的切削作業，進行步驟ST2的全反射 型稜鏡部成型模之切削。此時的狀態係符合第35c圖，銳 利的谷線T1岫端部在此時產生於和第3 3 ◦圖相同的第1節距 P1與第2節距P2之間。 步驟ST6係設定第2節距P2的節距邊界Δρ2( -〇)(第 3 5 D圖）’步驟S Τ 7係根據節距邊界△ ρ 2進行折射型稜鏡部 成型模的切削（第35Ε圖）。此時就明白了設定步驟Mg的節 距邊界的理由。 換言之，由第35D圖、第35Ε圖可知，為了從菲涅耳中 心向菲淫耳周緣，將切削開始位置錯開微小寬度的節距邊 界ΔΡ2，以切削第2節距Ρ2的折射型稜鏡部成型模，第35ε 圖點線圓OK内（擴大圖表示於第35F圖）的谷線T1前端部的 強度也變強，與第33D圖、第33E圖一樣，從第2節距&向 第1節距P1的方向即使推壓力作用，在谷線71前端部上也 具有可對抗此推壓力的強度。 之後，在步驟ST5，直到判定為切削作業完成，保 節距邊界△ pn，並切削各節距？11的折射型稜鏡部。依墟、 此的第3 5圖的透鏡成型模製造方法，因為不在读二如 L上發生應變，可使利用此透鏡成型模C所製造的菲、、依 φ 透鏡的各節距之全反射面保持符合設計的形狀， ’耳 菲淫耳透鏡的光學性能。 ’可保證 補充說明，在任意的第η節距Pn中的節距邊界Δρ · 可全部為一定的微小值，也可設定為不同的微小值。η也 · 1241417

又’在上述各圖中，分 稜鏡部做為主單位梭鏡部、 中心向菲涅耳周邊切削的情 也可應用於分別以折射型棱 單位稜鏡部、副單位稜鏡部 心切削的情況。 別以全反射型稜鏡部、折射型 副單位稜鏡部，例示從菲沒耳 況，但實施例並不限定於此， 鏡部、全反射型稜鏡部做為主 ，並從菲涅耳周邊向菲涅耳中 接著，在具有媒介稜鏡部（實施例3)的菲涅耳透鏡

中，說明有關抑制應變之影響的方法，以在透鏡成型卜 製造假稜鏡部成型模。 ' I

第36A圖、第36B圖係用以說明不具備假稜鏡部之菲涅 耳透鏡的構成與動作的圖式，第37A圖、第37β圖係用以說 明具備假稜鏡部之菲涅耳透鏡的構成與動作的圖式。ϋ 在第36Α圖、第37Α圖中，分別擴大顯示第36Α圖、 37Α圖的菲涅耳透鏡的剖面形狀，在第36Β圖、第37β圖中 分別顯示在每個節距上之第36Α圖、第37Α圖的全反射型稜 鏡部的南度R f 1 (實線）與折射型稜鏡部的高度R f r (i點虛 線）。高度係相對於菲涅耳透鏡的光軸方向之稜鏡部的1切 削深。在第36A圖、第36B圖、第37A圖、第37B圖中，紙面 下方為菲涅耳中心，紙面上方為菲涅耳周緣。 在第36A圖、第37A圖中，70係菲涅耳透鏡，ph^、

Ph 、…、Pi-4〜Pi+1 7 0的各節距。

.....pj—卜鬥+1分別為菲涅耳透鏡 又 ’71h-1、71h、…、71i-4〜71i + l、···、 71卜1〜71卜1係分別設置在各節距？11-卜1^ + 1上的全反射型 棱鏡部’ 72h-l、72h.....72i-4〜72i係分別設置在各節

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案號 90124097 五、發明說明（66) 距Ph-1〜Pi上的折射型稜鏡 面。 ^货、非/圼耳透鏡70的出射 再者，在第37A 圖，72i + i.....， · 置於各節距Pi + 1.....pj —1、Pi上的、72j係分別設 鏡部）。此折射型稜鏡部72iH〜;2j ::型稜鏡部(假稜 反射型棱鏡部711+卜71 j的高度Rf丨比二第37^圖所示=， 得較低, 車父，其南度Rfr設定 于車又低（Rfr = 0)，與入射光的接收無關。 第36A圖、第37A圖因為均剌田：乃女— 合 透鏡成型模，f造菲、、圼耳读锊^又有即距邊界而做成的 :㈣广721，而在全反射型稜鏡部m—卜川刊全反射 = 線眺内)(在圖中，為了簡單將應變的 射别：：7Α圖的菲涅耳透鏡7〇中，由於也設置了折 7 h】7 · 1〜川，增加至全反射型稜鏡# ★恭座處1辦r，在全反射型稜鏡部7 1 1〜71 j —1的全反射面上 2二文點線圓NG内）。此折射型稜鏡部7 2 i Η〜7 2 j•係 7二的二置至各節距ΡίΗ〜Pj上。根據此折射型稜鏡部 1 〕的有無’其特徵為第36A圖之菲涅耳透鏡70與 第37A圖之菲涅耳透鏡7〇之差異。 μ在第36A圖中’在從節距p丨一4至菲涅耳中心的中心側 節距群上由於光線以比較小的入射角入射，形成同時具 ^全反射型棱鏡部71丨―4、71h、7ih—丨、…與折射型稜鏡 部721—4、72h、72h —1的混合型棱鏡部。全反射型稜鏡部 *7 1· Λ Ρ7 1 1 ^ 1一、、71h —1、···與折射型稜鏡部 72i-4、72h、

2103-4374-PFl.ptc 第70頁 72h-l的中心距群中之各高唐Rf i、Rfl^、如第mb圖所 _______________ _________ _ 1241417 案號 90124M7 五、發明說明（67) 示變成1 : 另一方面，在第36A圖從節距Pi + l至菲涅耳周緣的周 緣側節距群上，由於光線以比較大的入射角入射，相對於 大：射角’將劣化穿透率且大致上不作用的折射型稜鏡部 的高度變為〇(第36B圖），而形成全反射型稜鏡部 71 i + Ι、"·71 卜 1、71j、71 j + 1、…。 然後，在存在於第36A圖的中心側節距群向周緣側節 距群進行的區域之從節距Pi —3至節距Pi的媒介節距群上， 如第36B圖所示，從菲涅耳中心側變成為菲涅耳周邊側的 節距’會形成折射型稜鏡部72卜3.....72i的高度Rfr,p 慢的被減少的混合型稜鏡部（媒介稜鏡部）。兑目的係為& 使從中心側節距群向周緣側節距群進行時的^透率特性 滑，利用設置像此第36A圖之菲涅耳透鏡7〇的媒介節距 群，理論上可使穿透率的特性平滑。 •然而，因為點線圓NG内的應變發生在全反射型稜鏡部 的全反射面上，在第3 6 A圖所示的菲涅耳透鏡7 〇上，^ Pi-1的穿透率與節距Pi的穿透率的不連續性變大。因: 如將第36A圖的菲涅耳透鏡7〇應用於螢幕上時，在 的影像之明亮度產生不自然的邊界。 另一方面，在第37A圖的菲涅耳透鏡7〇上，假定入 反射型稜鏡部的全反射面上發生點線圓NG内的應變，= 於第36Α圖之菲淫耳透鏡7G的構成，特地設置前 稜鏡部〜72j。因此，與第36A圖的菲淫耳透鏡7〇^ 同，可消除節距間之穿透率的不連續性。 1241417 案號 90124097 五、發明說明（68) 菲涅耳透鏡70的差異。 第38A圖、第38B圖係用以說明第36A圖之菲涅耳透鏡 與第37A圖之菲涅耳透鏡的差異之圖式。第38A圖係將第兄 36A圖的菲涅耳透鏡70擴大其節距Pi _1〜節距ρ〕·的圖式， 第3 8B圖係將第37A圖的菲涅耳透鏡70擴大其節距pi—\〜節 距Pj的圖式。與第36A圖、第37A圖符號相同者為相當之= 成0

在第38A圖之節距Pi —i中，由於在菲涅耳周緣側的鄰 接節距P i上設置最後的折射型稜鏡部72 i，在全反射型稜 鏡部71 i-1的全反射面74i-l上產生點線圓NG内的應變。因 此，在全反射型稜鏡部71 i-l的入射面75 i-Ι上接收的入射 光束76i-l ’其全部沒有理由在全反射面了4卜1被全反射並 從出射面73被射出。換言之，由於部分光束7了丨一1在入射 面7 5 i -1上折射後，因為點線圓NG内的應變，而被散射至 與本來的全反射方向不同的方向，產生光損失。

另一方面，在第38A圖的節距Pi上，因為折射型棱鏡 部不存在於鄰接菲涅耳周緣側的節距p i +丨上，在節距p丨的 全反射型稜鏡部71i的全反射面74i上不會產生應變。因 而’在此節距P i上，因為在全反射型稜鏡部7丨i的入射面 75ι上接收的光束76i係在全反射面74i全面上全反射，並 從出射面73射出，與節距p丨一；[不同，不會產生光損失。 以下，即使在節距Pi+ 1、…中，因為全反射面 Γ4ι + 1、…上不會產生點線圓NG内的應變，在由於應變影 響而產生光損失的節距P i _ 1與沒有光損失的節距P i間，產 生大的穿透率的不連續性。

2103-4374-PFl.ptc 1241417 案號 90124097 五、發明說明（69) 相對於第38A圖的情況，在第38B圖所示的菲涅耳透鏡 70上，假定在全反射面74i上產生點線圓NG内的應變，在 鄰接節距P i的菲涅耳周緣側的節距p i +丨上也特地設置與光 之接收無關的折射型稜鏡部72 i + Ι。如此，即使在節距、

Pi ’利用部分光束77 i-Ι在入射面75 i-l上折射後，因為點 線圓NG内的應變，而被散射至與本來的全反射方向不同的 方向’產生與節距P i - 1相同的光損失，而消除穿透率的不 連續性。

以下，在菲涅耳周緣側的各節距上也同樣，將與受光 無關的折射型稜鏡部設置到折射型梭鏡部7 2 j - 1、7 2 j，以 消除穿透率的不連續性。然後，向菲涅耳透鏡7 〇的入射 光的入射角充分地變大，在通過整個全反射面而未被全反 射的節距之後，假的折射型稜鏡部被完全消滅。 第38B圖的節距P j稍微與此相當，因為入射光的入射 角充分地變大，會產生點線圓NG的應變之部分全反射面 74 j不給予光的全反射，與鄰接的節距pj — 丨的光損失之差 異係與點線圓N G的應變之有無無關。 如此，在到達全反射型稜鏡部7丨j _ 1、7丨〕·被設置的周 緣側節距群之前，設置與受光無關的折射型稜鏡部

72 i +卜72 j，可完全消除由點線圓NG的應變造成的穿透率 之不連續性。 如上述，依據實施例6，將設定節距邊界△ Pn的步驟 ST6放在步驟ST2之後，由於將切削開始位置向切削進行方 向錯開節距邊界△ pn，並在步驟^7切削副單位稜鏡部成 型模’在切削副單位稜鏡部時，可防止在每個節距的各主

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五、發明說明（70) 單位稜鏡間的谷線Τη前端部上發生的透鏡成型模c之靡 變，可完成與設計相符的透鏡成型模，並可保證以透^ 型模製造的菲涅耳透鏡的光學性能。 依據實施例6，在製造由全反射型稜鏡部及折射型稜 鏡部所構成的混合型稜鏡部被形成的菲涅耳中心側節距 群，僅由全反射型稜鏡部形成的菲涅耳周緣側節距群，及 隨著從菲涅耳中心側節距群向上述菲涅耳周緣側節距群推 移的節距，均保持一定的全反射型稜鏡部的高度，同時減 少折射型稜鏡部的高度之媒介節距群時，在媒介節距群中 ^有最小的高度，由於係從作為假稜鏡部的媒介節距群至 菲涅耳周緣側節距群的至少部分節距，切削與受光無關的 折射型棱鏡部，可消除由於全反射面的應變造成的光損失 產生的穿透率之不連續性。 、 在此，雖然係從媒介節距群向菲涅耳周緣側節距群切 削假稜鏡部，但實施例6並不限定於此。例如，從混合型 部（包含媒介稜鏡部）向折射型稜鏡部或全反射型σ棱鏡 1等，又相反地從折射型稜鏡部或全反射型稜鏡部等向混 口型彳文鏡部（包含媒介稜鏡部），對每個節距改變其稜鏡部 =形狀犄，經過稜鏡部形狀改變之至少部分的節距群， 設置假棱鏡部，可抑制因稜鏡部形狀改變所產生的製 ^誤差（例如谷線前端部的應變等）的快速消滅發生，^ 緩和穿透率等光學性能的快速變化。 實施例7 + &如貫施例1中的說明，折射型稜鏡部具備無效面，在 —二面接收的入i光束（無效光線群)係在菲涅耳透鏡内 1241417

迷光並從出射面射出，而成為在螢幕上發生鬼影的 要原因。又，根據入射光的入射角的大小，存在有即使 入射至，反射型稜鏡部，在全反射面也不全反射的光線 (以一般的說法係全反射面做白工的空振光線），這也變成 ^ 發生鬼影。在實施例7中，說明有關將吸收迷光並 /…二▲衫的構成設置在入射面側或出射面側的菲涅耳透 鏡0 第3 9圖係繪示根據本發明之實施例7的菲涅耳透鏡的 =面形狀之圖式，為將減輕因無效光線造成的鬼影之構成

設置在菲涅耳透鏡的入射側的情形。與第9圖符號相同者 為相當的構成。 在第3 9圖中，8 1係分別設置於折射型稜鏡部3 a的無效 面3Z、3Z-1、···上的光吸收層。 光吸收層8 1係用以吸收向各節距的無效面3 z、 3Z 1、··入射的無效光線1丨e。透過在無效面3 z、 3 Z 1、…上設置光吸收層8 1，可防止因無效光線而發生菲 沒耳透鏡1内部的迷光，可減輕螢幕上發生的鬼影。

第4 〇圖係繪示根據本發明之實施例7的菲涅耳透鏡的 斷面形狀之圖式，係繪示在菲涅耳透鏡的出射面側吸收因 無效光線或空振光線造成的迷光之構成。與第9圖符號相 同者係相當的構成。 在第40圖中，82係被設置於菲涅耳透鏡1的出射面5 上的迷光吸收板。迷光吸收板82係具有與菲涅耳透鏡1的 出射面平行的入射面及出射面的平行平板，使光穿透的光 穿透層83與吸收光的薄膜之光吸收層84係與菲涅耳透鏡1

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的未圖示之光軸平行，並交互地沉積。 如第4 0圖所示，當比較在折射型稜鏡部3A的入射面扑 或全反射型稜鏡部4Α的入射面4Β接收的光線b3、b4的光路 徑時，從無效面3Z、3Z_1、…入射的菲涅耳透鏡i内部 迷光bel或從全反射型稜鏡部4A的入射面“入射且使全反 射面4C做白工的空振光線之迷光be2，因為朝向菲涅^透 鏡1的徑方向比較大地進行，當從菲涅耳透鏡丨的出射 · 5射出且變成光線bel，、be2，時，會被與菲涅耳透鏡i的 、 光轴平行沉積的各光吸收層8 4吸收。 、 在折射型稜鏡部3A的入射面3B或全反射型稜鏡部4八的 入射面4B接收的光線b3、b4也從出射面5射出而變成光線 b3 、b4時，其部分透過光吸收層84而被吸收，因為此等 光線b3，、b4’係相對於菲涅耳透鏡2的光軸大致上平行地 射出，被吸收的光量是非常少。大部分的光線匕3,、以， 穿透光穿透層83，並進行至例如未圖示的雙凸透鏡，不备 有大問題。 曰 光穿透層83與光吸收層84的沉積構造也可以是以如 41A圖的菲涅耳透鏡1的光軸作為中心而成為同心圓狀（放 射狀），也可如第41B圖的光穿透層83或光吸收層84係向纸 面左右方向展開，將光穿透層83、光吸收層84沿著紙面上 下沉積。此時，當應用於縱橫比3 ·· 4的螢幕時，紙面的上 下方向為3，紙面的左右方向為4。 透過採用第41A圖的構成，可使得迷光的吸收率最 佳，透過採用第41B圖的構成，迷光吸收板82的製造變得 容易，可減輕製造成本。 $

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+光吸收層84的沉積間隔（光穿透層83的厚度）也可對照 於菲涅耳透鏡1的節距間隔，也可對應於自菲涅耳透鏡 的光軸之距離而變化，可對應於方法而自由地設計。光吸 收層8 4的沉積構造應設定節距以避免因菲涅耳透鏡^、未 圖示的雙凸透鏡的週期構造間的干涉造成莫瑞（M〇ire) 紋的發生。 ” 進而，將埋入光吸收層84的複數狹縫以第4丨A圖或第 4 1 B圖的沉積圖案做成於菲涅耳透鏡i的出射面，也可將 光吸收層設置於這些狹縫上。此時，作為光吸收層84，利 用在上述複數狹縫内填充具光吸收性的塗料而形成是適當

的。如此，透過在菲涅耳透鏡丨的出射面5上一體成型迷w 光吸收板82，可減少零件數。 第42圖係繪示根據本發明之實施例7的菲涅耳透鏡的 斷面形狀之圖式，繪示在菲涅耳透鏡的出射面側吸收在無 效面上接收而產生的迷光之構成。與第9圖、第4〇圖符號 相同者為相當之構成。 在第42圖中，85係設置於菲涅耳透鏡j的出射面5側 上的光吸收板，為具有與菲涅耳透鏡丨的出射面5平行的 入射面及出射面的平行平板。 根據第40圖所述，迷光bel或迷光be2因為向菲涅耳透 鏡1的徑方向更大的進行，與在折射型稜鏡部3A的入射面 3B或全反射型棱鏡部4A的入射面4B上接收且從出射面5射 出的光線b3, 、b4’的光路長⑽，、B4，比較，光吸收板85内 的迷光bel’ 、be2,的光路長BE1，、BE2，變大。僅在此兩者 的光路差的程度，透過光吸收板85迷光bel, 、be2,被大量

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修正 吸收，可降低從光吸收板85射出時的迷光bel，、be2，的強 度。 在光吸收板85的内部（出射面）上多重反射的迷光 be3、be4，因為對應於多重反射的次數，其光路長變得更 長而被大量吸收，強度比迷光bel，、be2，低，而完全不會 有問題。 、再f ’在光吸收板85的入射面側反射的迷光565、be6 因為在菲涅耳透鏡1的各部位（多重）折射·反射並入射至 光吸^ ί8 5 ’反射時在菲涅耳透鏡1的各部位上折射·反 射而從菲淫耳透鏡1射出的光在折射·反射的各界面上受 到的損失之強度進一步減低。 .....如此’透過利用光吸收板85，可利用簡單的構成吸收 迷光，並可減輕在螢幕上發生的鬼影。 再者’也可任意地組合減輕第3 9圖〜第4 2圖之鬼影的 各構成以及收迷光。例如，透過將光吸收層8 1與迷光吸收 、 的、、且a ’或光吸收層8 1與光吸收板8 5的組合應用至菲 /圼耳透鏡1 ’可進一步吸收迷光，並可減輕螢幕上的 影。 如上’依據實施例7，由於在折射型稜鏡部3 a的無效 ，3Z、、…上分別設置吸收光的薄膜之光吸收層81， 可防止菲涅耳透鏡内部的迷光之發生，並可減輕在螢上 發生鬼影。 依據本實施例7，由於在出射面5上具備在複數光穿透 層83上沉積複數光吸收層84的迷光吸收板82，以與菲涅耳 1光軸略為平行，可吸收菲涅耳透鏡内部發生的迷

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皇號90〗2細7 五、發明說明（75) 光’並可減輕在螢幕上發生鬼影 再者，依據實施例7，由於在菲涅 上-體成型迷光吸收板82，可以 1鏡1的出射面5 依據實施例7，由於係以菲…鏡Λ:軸收作\光中。 心而同心：地沉積光穿透層83與 ，作為中 的吸收效率最佳。 』使侍迠光 一方：：’由於光穿透層83與光吸收層84係對於 少製造成本冗積’迷光吸收板的製造變得容易，可減 依據實施例7，ώ# , 光吸收板85，可以"單的耳透鏡1的出射面5上設置 發生的鬼影。β早的構成吸收迷光，並可減輕螢幕上 產業上的利用可能性 如上述，本發明夕銥、 背面投射影像光的背面才IL里耳透鏡係適用於相對於榮幕從 月卸才又影型投影系統。

第79頁 1241417 案號 90124097

圖式簡單說明 第1圖係繪示習知的菲涅耳透鏡的概觀之圖式。 第2圖係繪示將習知的菲涅耳透鏡使用於螢幕上之影 像顯示裝置的構成圖式。 第3 A圖、S 3B圖係將習知的菲淫耳透鏡的複數節距之 斷面形狀擴大的圖式。 第4A圖、第4B:係將習知的菲埋耳透鏡的複數節距之 斷面形狀擴大的圖式。 斷面第5ΒΓ系將習知的菲淫耳透鏡的複數節距之 斷面形狀擴大的圖式。 第6圖係繪示至習知的菲泪且、# 投影時的圖式。 的^耳透鏡的影像錢傾斜地 第7圖係繪示根據本發明之實施 個節距之斷面形狀的擴大圖式。 非涅耳透鏡的1 第8圖係繪示相對於折射型稜鐘 及m鏡㈣入射角之穿透率之°變化王的反射型稜鏡部 線的第圖9式圖。係用以說明實施例1所示之…透:的無效光 …第10圖係繪示根據本發明之實施 個節距之斷面形狀的擴大圖式。 的菲〉圼耳透鏡的1 第11圖係繪示實施例丨所示 與習知技術所示之折射型稜鏡部的穿°^^堯鏡部的穿透率 、第12圖係繪示根據本發明之實施你n、之^比較圖式。

2103-4374-PFl.ptc 第80頁 複數個節距之斷面形狀的擴大圖式。的菲涅耳透鏡的 第1 3圖係繪示根據本發明與 複數個節斷面形狀的擴大圖式。的菲涅耳透鏡的 1241417 -^90124097

圖式簡單說明 第1 4圖係給_ 複數個節距<I示根據本發明之實施例3的# 第15圖係、：面：狀的擴大圖t 〜里耳透鏡的 35 〇時 40 的混合型稜鏡；：：端刀角召分別為4 5 第㈣二:之f透率的圖式。 型稜鏡部之穿；：出/角『分別為〇。、3。、5。±八 牙遷率的圖式。 5 時的混合 第1 7 A圖、第1 7 b圖係冷 *、 影像顯示裝置的構成之圖式。 非》圼耳透鏡於螢幕上之 第18A圖〜第18c圖係用 適化的方法之圖式。 月將出射光線之出射角最 之圖Γ。9圖係用以說明將出射光線之出射角最適化的方法 第2 0圖係！會示奸嫌士 影像顯示裝置的全=貫施例5的背面投影型之 第2 1圖係從側面觀看第2〇圖之影像顯示裝置時 式0 ^ 第2 2圖係綠示菲涅耳透鏡5 1的斷面形狀之圖式。 第2 3 A圖〜第2 3 C圖係用以說明全反射型稜鏡部u 1盥折 射型稜鏡部U2的圖式。 ^ 第2 4 A圖〜第2 4 C圖係用以分別說明製造菲淫耳透鏡5 1 時使用的透鏡成型模之特徵的圖式。 第2 5 A圖〜第2 5 C圖係用以分別說明製造菲、/里耳透鏡5 1 時使用的透鏡成型模之特徵的圖式。 第26圖係繪示根據本發明之實施例5的透鏡成型模製 造方法的流程圖。

1241417 _案號90124097 _ 年月 b 修正 圖式簡單說明 第2 7 A圖〜第2 7 D圖係繪示利用鉋刀b切削透鏡成型模c 的進行狀況之圖式。 第2 8 A圖〜第2 8 D圖係繪示利用鉋刀b切削透鏡成型模c 的進行狀況之圖式。 第2 9圖係繪示自菲涅耳透鏡5 1之菲涅耳中心起的半 徑與全反射型稜鏡部U1及折射型稜鏡部u 2所佔據的比例 之圖式。 第3 0圖係繪示根據習知技術的菲涅耳透鏡1丨〇之構成 的圖式。 第31圖係以線圖L5繪示第30圖之菲涅耳透鏡11〇中的 全反射型棱鏡部之透鏡比率的圖式。 第3 2圖係分別繪示實施例5之菲涅耳透鏡5丨與根據習 知技術的菲涅耳透鏡11 〇的穿透率之圖式。 第33A圖〜第33F圖係用以說明在透鏡成型模的製造步 驟中發生應變的圖式。 第3 4圖係繪示根據實施例6的透鏡成型模製造方法 流程圖。 第3 5A圖〜第3 5F係繪示因第34圖之透鏡成型模製造方 法而被切削的透鏡成型模之狀態的圖式。 、 第36A圖、第36B圖係用以說明不具備假稜鏡部之 耳透鏡的構成與動作的圖式。 / 、 第37A圖、第37B圖係用以說明具備假稜鏡部之菲涅 透鏡的構成與動作的圖式。 第3 8 A圖、第3 8 B圖係用以說明第3.6 A圖之菲丨圼耳透於 與第37λ圖之菲涅耳透鏡的差異之圖式。 兄 1241417 __ 案號90124097_年月日_修正 —_ 圖式簡單說明 第3 9圖係繪示根據本發明之實施例7的菲涅耳透鏡的 斷面形狀之圖式。 第4 0圖係繪示根據本發明之實施例7的菲涅耳透鏡的 斷面形狀之圖式。 第41A圖、第41B圖係繪示迷光吸收板上之光穿透層與 光吸收層之沉積構造的圖式。 第4 2圖係繪示根據本發明之實施例7的菲涅耳透鏡的 斷面形狀之圖式。 符號說明

菲涅耳透鏡〜1、6、10、14、18、37、37A、37B、 51 Λ 70 、 100 、 101 、 110 、 117 、 121 、 131 、 141 ； 光軸〜39、40、40A、40B、40C、40D 、103、119; 稜鏡部〜104、117B、 發光體〜31、111 ; 拋物面鏡〜32、112 ; 集光透鏡〜33、113 ; 入射面〜3B 、4B 、19A-2〜19D-2 、19B-卜19D—1 、 19B〜2〜19D-2 、19E-2 、21B-2〜21B-D 、51A 、51C 、75i 、

75i〜l 、117A 、121B 、131B 、141B、100a ; 光閥〜34、114 ; 雙凸透鏡〜38、38A、38B、118 ; 投影光學透鏡〜35、115 ; 螢幕〜36、36A、36B、36C、36D、53、116 ; 出射面〜5、20、73、100c、141D ;

2l〇3-4374-PFl.ptc 第 83 頁 I 1241417 圖式簡單說明 案號 90124097 年月曰_ 折射型稜鏡部〜3A、12A、12B、16C〜16F、19E、72i、 72j-1、72i +卜72j、72h-：l 〜72i、72 卜4、72h、72i-3、 121A、131A、U2 ; 全反射型稜鏡部〜4A、8A、71 i+ 1〜71 j、71 j + 1、 71h-：1 〜71i-1、71i 〜71j-1、71i-4、71h、141A、U1 ; 全反射面〜74i-l、74i、74i + l、74j 、141C ;無效面 3Z 、 3Z-1 、 51D 、 100b ; 折射角〜％ 1 ; 混合型稜鏡部〜2、7、1 ΙΑ、1 IB、15C〜15H、19A、 19B〜19D 、 21B〜21D ;

入射角〜a、al5、al6、al7、al8、al9 特性變化角〜a0 ; 前端刃角〜/5 ; 穿透率〜Tal 1 ; 影像顯示裝置本體〜41 ; 輪帶〜42、42A、42B、42C、42D ； 台座部〜43、43A、43B ; 使用者〜44、44A、44B ; 視野角〜4 5 ;

影像顯示裝置〜4 1 A、4 1 B、4 1 C、4 1 D ; 擴散板〜52 ; 全反射面〜5 1 B ; 谷線〜T、Tl、TO、T2 ; 延長面〜SA1、SA2、SC2 ; 影像光源〜5 4 ;鉋刀B ;

2103-4374-PFl.ptc 第84頁 1241417 修正

Pj-1 、 Pj * · · \ 案號 90124097 圖式簡單說明 節距邊界〜ΔΡ2、ΔΡη ; 點線圓〜Ο Κ、N G， 透鏡成型模〜C ; 節距〜Ph-；1 〜Pi、Pi-1、Pi-3、Pi + Ι、

Pi+1〜Pj 、Pi-4 ; 高度〜Rfl、Rfr ；迷光 bel、be2、be3、be4、bel’ be2’ 、be5、be6 ; 光路長〜B3’、B4’、ΒΕΙ’、BE2’ ； 光吸收層〜81、84 ; # 迷光吸收板〜82 ; 光穿透層〜8 3 ; 光吸收板〜85。

I

2103-4374-PFl.ptc 第85頁

Claims (1)

1241417 案號 90124097 六、申請專利範圍 丨 海‘ 1. 一種菲涅耳透鏡，具備節距，其具有混合型稜^ 部，該混合型稜鏡部，在經由各節距上分別具有的各稜鏡 部，將既定的入射角之入射光線射出以作為既定的出射角 之出射光線，包括： 折射型稜鏡部，其具有由 以既定的入射角將入射的第1入射光線透過第1折射現 象而變成第1穿透光線的第1入射面， 將上述第1穿透光線透過第2折射現象而變成既定的出 射角之第1出射光線的平面形狀之出射面，及 連接上述第1入射面及鄰接節距的無效面所構成的斷 面形狀；以及 全反射型稜鏡部，其具有由 以上述既定的入射角將入射的第2入射光線透過第3折 射現象變成第2穿透光線的第2入射面， 將上述第2穿透光線透過全反射現象變成與上述第工穿 透光線平行的第3穿透光線的全反射面，及 牙 上述折射型稜鏡部的上述出射面所構成的斷面形狀， 並且將上述第3穿透光線透過在上述出射面上的第4 射現象變成上述既定的出射角之第2出射光線； 將上述折射型稜鏡部一體化在上述全反射型稜鏡部 上，以便接收未成為上述第3穿透光線的部分第2入 線’作為上述第1入射光線。 兀 2:如申請專利範圍第丨項的菲涅耳透鏡，其中， 射面係從入射至鄰接節距上具備的混合型稜鏡部之無效面

2103-4374-PF2(N).ptc 第86頁 1241417

的無效光線的方向觀看，％成於遮住上述無效面的斷_ 全反射面係形成於補償上述第2入射面的上述斷面 狀之第2入射面補償形狀上。 夕 3. 如申請專利範圍第！項的菲涅耳透鏡，其中， 混合型棱鏡部的穿透率與折射型稜鏡部的穿透率相x 性變化角決定的小入射角區域之各節距上係分別 折射型稜鏡部。 胃t ^ 4. 如申請專利範圍第2項的!“圼耳透鏡，根據混

稜鏡部的穿透率與折射型稜鏡部的穿透率相_的特性 角決定的*人射角區域之各節距上係分別具備 稜鏡部。 了 i 5·如申請專利範圍第3項的菲涅耳透鏡，立中，在特 性變化角附近的特性變化區域的各節距中，對應於入射角 的減少，相對於混合型稜鏡部的折射型稜鏡部的混合比率 增加。 6.如申請專利範圍第4項的菲涅耳透鏡，其中，在特 性變化角附近的特性變化區域的各節距中，對應於入射角 的減少，相對於混合型棱鏡部的折射型稜鏡部的混合比率 增加。 7 ·如申请專利範圍第3項的菲涅耳透鏡，更包括··媒 介稜鏡部，在特性變化角附近的特性變化區域的各節距 中，對應於入射角的減少，第2入射面的面積微滅，第i入 射面的面積微增。

1241417 月 修正 曰 案號 90124097 六、申請專利範圍 8 ·如申請專利範圍第 #、 介稜鏡部，在特性變化角、^1耳透鏡’更包括：媒 中，對應於入射角的。附^的入特射性/=區域/勺各節距 射面的面積微增。 、面的面積U減，第1入 入射9面青專利範圍第1項瞻耳透鏡，其中，在第2 與出射面構成的角不為鈍角的範圍内，上述第 射=全反射面構成的前端刃角成為最銳L =以外的前端刃角之 區域中，上述前端刃角比上述最銳角度大。 角 11 ·如申請專利範圍第丨項的菲涅耳透鏡，苴中， iH;部的穿透率減少的入射角之各節距上？既定出= 12.如申請專利範圍第丨項的菲淫耳透鏡，其中，在切 成=形形狀的菲涅耳透鏡的4邊中與最靠近光軸之ι邊交又 的邊界輪帶之透鏡外周側上將出射角設定為平行，在上 邊界輪帶的光轴侧± ’設定出身于角比±述被言史定為平行的 出射角大。 1 3·如申請專利範圍第1項的菲涅耳透鏡，其中，折射 型稜鏡部係在無效面上具備吸收光的薄膜之光吸收層。 14·如申請專利範圍第1項的菲涅耳透鏡，其中，在出 射面上具備迷光吸收板，上述迷光吸收板係由：使光穿透 的複數光穿透層，上述光穿透層間係略平行於菲涅耳透鏡 2103-4374-PF2(N).ptc 第88頁 1241417

案號 90124097 六、申請專利範圍 的光軸而被沉積；及吸收光的複數光吸收層所 1 5 ·如申清專利範圍第1 4項的菲淫耳透鏡，盆、 光吸收板係被一體成型於菲涅耳透鏡的出射兄面上、。中，迷 1 6·如申請專利範圍第丨4項的菲涅耳透鏡盆。 穿透層與光吸收層係以菲淫耳透鏡的光軸為$ ’心姑中，光 地沉積。 ^ ^破同心圓 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項的菲涅耳透鏡，直 “ 牙透層與光吸收層係相對於一方向被略平行地、、冗 光 18.如申請專利範圍第丨項的菲涅耳透 ^ 。 射面上具備吸收光的光吸收板。 ”中，在出 1 9·如申請專利範圍第i項的菲涅耳透 曰 型稜鏡部係在其節距上分別具有節距邊界而被形成/“ 2〇·如申請專利範圍第】項的菲涅耳透鏡，置 少部分的節距群上連續並具備在光軸方 ^ 關之高度的假稜鏡部。 上具有與又先無 21· —種螢幕，包括： 菲涅耳透鏡，如申請專利範圍第丨項 成像擴散裝置，产μ、+、#、曰π * 之者’及 容的出射光，將上述：射鏡接收附加有顯示内 71令上迷出射光成像並擴散。 裝置m專利範圍第21項的榮幕’其令，成像擴散 展罝係ϋ成型於菲涅耳透鏡的出射面上。 23· 一種影像顯示裝置，包括： 3丄如申請專利範圍第21項所述者； a明光源裝置，射出大概平行的光；

21〇3-4374-PF2(N).ptc 第89頁 mm 1241417 月 曰 修正 案號 90124097 六、申請專利範圍 集光光學裝置，收集來自上述照明光源裝置的光； 光調變裝置，根據顯示内容將上述集光光學裝置收 的光進行空間的強度調變；及 集 上述ίί光學裝置’將以上述光調變裝置調變的光投影至 2 4. 種菲涅耳透鏡，在入光侧複數排列配置具有 j之第2入射面’與將入射至上述第2入射面的部分光偏 °望的方向之全反射面的全反射型稜鏡部， 其中，上述全反射型棱鏡部係在上述全反射面上 $射的光入射的部分第2入射面上，具備副單位稜鏡部； 上述副單位稜鏡部係具備將入射的光折射並 希望的方向之第丨入射面的折射型稜鏡部。 边 25·如申請專利範圍第24項的菲涅耳透鏡，其中， 二u鏡部的扪入射面延長的面，在全反射 的轭圍内，取代全反射面成為出光側。 2 6.如申請專利範圍第24項的菲涅耳透鏡，其中，佔 據第2入射面的副單位稜鏡部之比例改變。 27·如申請專利範圍第託項的菲涅耳透鏡，其中，佔 據第2入射面的副單位稜鏡部之比例改變。 28· —種菲涅耳透鏡，在入光側複數排列配置具有將 入射光折射並偏向希望方向的第i入射面，與上述第i入射 面以外的無效面的折射型稜鏡部， 其中’上述折射型稜鏡部係在上述第1入射面上具備 第90頁 2103-4374-PF2(N).ptc 1241417

_ 栗號 901240Q7 六、申請專利範圍 ，入射至鄰接⑨菲沒耳周緣侧 副早位稜鏡部；及 < …、双曲之入耵尤的 上述副單位稜鏡部係| 述第2入射面接收的光全反接丄 H :射面’與將在上 面的全反射型棱鏡部反射並偏向希望的方向之全反射 ^ 如申請專利範圍第28項的菲淫耳透鏡，盆中，將 轰第2入射面延長的面，在折射型稜鏡部的 靶圍内，取代無效面成為出光側。 據第Γ入Ϊ申請專利範圍第28項的菲淫耳透鏡，其中，佔 據弟1入射面的副單位稜鏡部之比例改變。 攄第11申4專利範圍第29項的菲淫耳透鏡，其中，佔 據弟1入射面的副單位稜鏡部之比例改變。 32· —種菲涅耳透鏡，包括： 圍；=申請專利範圍第24項所述的菲淫耳透鏡的第 f 2範圍，在入光側複數排列配置具有將入射光折射 、：烏向希望方向的第！入射面’與上述第i入射面以 盔 ，面的折射型稜鏡部’纟中’上述折射型稜鏡部係在. f >入射面上具備接收入射至鄰接於菲涅耳周緣侧的上 二效面之入射光的副單位稜鏡部；上述副單位稜鏡部 有接收光之第2入射面，與將在上述第2入射面接收的光二 反射並偏向希望的方向之全反射面的全反射型稜鏡部。 > 3 3 ·如申請專利範圍第3 2項的菲涅耳透鏡，其中，伯 據第1範圍之第2入射面的副單位稜鏡部的比例，愈靠近上

六、申請專利範圍 述第1範圍與第2範圍的邊界愈多，愈離開上述邊界愈少， 佔f第2範圍之第1入射面的上述副單位稜鏡部的比 例，愈靠近上述邊界愈多，愈離開上述邊界僉少。 34. 如申請專利範圍第24項的菲涅耳透鏡'立中也 設置於☆光側的面上之菲淫耳透鏡的出光側的面上， 與上述菲〉圼耳透鏡不同的第2菲涅耳透鏡。 35. 如申請專利範圍第28項的菲涅耳透鏡，直中，在 設置於：光側的面上之菲涅耳透鏡的出光侧的面上，設置 與上述菲涅耳透鏡不同的第2菲涅耳透鏡。 3 6 · —種螢幕，包括·· ::耳透鏡’"請專利範圍第24項所述者；及 上 2，，，，被形成於上述菲淫耳透鏡的出光側之面 :攸上述菲〉里耳透鏡射出的光擴散。 37. —種螢幕，包括： 、 ΐ ΐ ί透鏡，如申請專利範圍第28項所述者；及 上 = 被形成於上述菲淫耳透鏡的出光側之面 將攸上述非涅耳透鏡射出的 38· —種榮幕，包括： L月文 Ϊΐ:ί鏡，如申請專利範圍第34項所述者；及 先擴散裴置，在上述菲涅耳 夂 從上述菲淫耳透鏡射出的光擴；透鏡的出先侧上具備，將 39· —種螢幕，包括： 範圍第35項所述者；及 在上这非匕耳透鏡的出光側上具備，將 1241417 曰 J多正 _ 案號 901240Q7 六、申請專利範園 從上述菲涅耳透鏡射出的光擴散。 4 0 種影像顯示裝置，包括· 螢幕，如申請專利範圍第36項所 影像光源，發出影像光；及、述者， 投影光學裝置，將從上述馬推、μ、 投影至上述螢幕。 〃源發出的上述影像光 4 1 · 一種影像顯示裝置，包括· 營幕，如申請專利範圍第3?項所 影像光源，發出影像光；及 f ’ 投影光學裝置，將從上述影俊 投影至上述螢幕。 發出的上述影像光 42. —種影像顯示裝置，包括： 螢幕，如申請專利範圍第38項所述者，· 影像光源，發出影像光，·及 ’ 投影光學衮置，將從上述影像光源發 、、 投影至上述螢幕。 $ 、上述影像光 4 3 · —種影像顯示裝置，包括·· 螢幕，如申請專利範圍第3 9項所述者，· 影像光源，發出影像光；及 投影光學裝置，將從上述影像光源發 投影至上述螢幕。 、上述影像光 44. 一種透鏡成型模製造方法，相對於 鉋刀切削在菲涅耳透鏡的每個節距上被形成、兄成型模以 部與全反射型稜鏡部的反轉形狀，其中，、折射型稜鏡 '現定的節距數 2103-4374-PF2(N).ptc 第93頁 1241417 六、申請專利範圍 重覆： 主單位稜鏡部切削步驟，相對於 上述鉋刀切削上述折射型稜鏡部的反轉形：削對象節距以 上述：Γ驟’相對於上述切削對象節距以 延早t、十入ΐ r 鏡部的反轉形狀；及 ^長上述全反射型稜鏡部的反轉 通過上诚切AM料&… t v狀之入射面的面係 心述切制對象卽距與取代上述切削對象節距之 中〜側的鄰接節距所構成的谷線， 而成為出光側。 1者取代上述合線 部愈全反射鏡的母個節距上被形成的折射型稜鏡 重覆.射i板鏡邛的反轉形狀，其中，對既定的節距數 、、主單位稜鏡部切削步驟，相對於上述切削對象節距以 上述飽刀切削上述全反射型稜鏡部的反轉形狀； 、、副單位稜鏡部切削步驟，相對於上述切削對象節距以 上述飽刀切削上述折射型稜鏡部的反轉形狀；及 ^、延長上述折射型稜鏡部的反轉形狀之第1入射面的面 ，通過上述切削對象節距與取代上述切削對象節距之上述 菲淫耳周緣側的鄰接節距所構成的谷線，或者取代上述谷 線而成為出光側。 46·如申請專利範圍第44項所述的透鏡成型模製造方 法’其中’在沿著從菲涅耳周緣側至菲涅耳中心側的切削 進行方向’以折射型稜鏡部、全反射型稜鏡部的順序，在

第94頁 21〇3-4374-PF2(N).ptc 1241417 六、申請專利範圍^^~ --—— 每個節，亡進行切削時， 驟，ί 位棱鏡部切削步驟之前具備節距邊界設定步 驟，：在母個亡述節距上設定節距邊界；及 ~ .,^述副單位稜鏡部切削步驟中，沿著上述切削進行 在每個上述^上切削上述全反射型稜鏡部。 刀別 、4?·如申請專利範圍第45項所述的透鏡成型模製 =二ΐ:在ϊ著從菲涅耳中心側至菲涅耳周緣側的切削 二σ ，以全反射型稜鏡部、折射型稜鏡部的順序，在 每個節距上進行切削時， 只汁在 在副單位稜鏡部切削步驟之前具備節距邊界 驟，以在每個上述節距上設定節距邊界；及 ν 在上述副單位稜鏡部切削步驟中，沿著上述切削 方向，將切削開始位置錯開上述節距邊界的程产， 在每個上述節距上切削上述折射型稜鏡部。又、’刀丨J 48·如申請專利範圍第45項所述的透鏡成型模 法，其中，在至少部分的節距群上連續切削在光方 有與受光無關之局度的假棱鏡部的反轉形狀。 、 4 9· 一種透鏡製造方法，將樹脂流入依據 圍第44項所述的透鏡成型模製造方法所製 模，當上述樹脂硬化時，從上述硬化的樹脂 ΧI 成型模，而形成透鏡。 曰下上述透鏡 50· —種透鏡製造方法，將樹脂流入依據 圍第45項所述的透鏡成型模製造方法所絮、皮明号⑺乾 衣^的透鏡成型 2103-4374-PF2(N).ptc 第95頁 1241417 案號 90124097 一年 月 曰 六、申請專利範圍 模，當上述樹脂硬化時，從上述硬化的樹匕 成型模，而形成透鏡。 、知卸下上述透鏡 5 1 · —種透鏡製造方法，將樹脂流入依 ^ 圍第4 6項所述的透鏡成型模製造方法所製造、、明專利範 模，當上述樹脂硬化時，從上述硬化的谢，透鏡成型 成型模，而形成㈣。 上述透鏡 52. —種透鏡製造方法，將樹脂流入依據申請專利範 圍第47項所述的透鏡成型模製造方法所製造的透鏡成型 模’當上述樹脂硬化時’從上述硬化的樹脂卸下上述透^ 成型模，而形成透鏡。 ^ 53· —種透鏡製造方法，將樹脂流入依據申請專利範 圍第48項所述的透鏡成型模製造方法所製造的透鏡成型 模，當上述樹脂硬化時，從上述硬化的樹脂卸下上述透鏡 成型模，而形成透鏡。

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