[发明专利]菲涅尔光学元件及其投影式显示装置

说明书

本申请是申请号为200480004327.0、申请日为2004年10月4日、发明名称为“菲涅尔光学元件及其投影式显示装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使从投影仪等发光体照射的光线朝规定方向反射的菲涅尔光学元件和将由该菲涅尔光学元件所反射的光线成像并进行显示的投影式显示装置。

背景技术

菲涅尔光学元件在基底面上呈锯齿状地配置多个具有折射来自投影仪等发光体发出的光线的折射面和反射在该折射面折射后的光线的反射面的菲涅尔棱镜(Fresnel prism)。

在该菲涅尔棱镜中，根据菲涅尔反射定律，在面的前后折射率不同的折射面和面的前后折射率不同的基底的出射面将产生一部分不能透过各个面的光线。虽然不能透过的光线根据各个折射面的折射率而不同，但会有约5％左右的光线不能透过。

例如，在来自发光体照射的光线中，不透过折射面地反射的光线或者在基底的出射面反射的光线(以下称之为非有用光或无用光)有时会通过在多个菲涅尔棱镜边反复地折射或反射边被传送到不同的场所，在与菲涅尔棱镜的反射面反射的光线(以下称之为信号光)不同的位置出射。

在这样的无用光出射到观察者的视场方向时，由于观察者将看到与信号光同样图像的重像(ghost image：幻像/阴影轮廓像)出现，故投影式显示装置的对比度之比(反差比)显著地劣化。

因此，以往的菲涅尔光学元件通过将菲涅尔棱镜的反射面的角度调整到适当的条件，可以控制作为重像之根源的在基底的出射面反射的光线的角度，使之大于发光体照射的光线的角度，使无用光不出射到观察者的视场方向(例如参照专利文献1)。

此外，众所周知，这样的菲涅尔光学元件可以采用对利用大型车床加工的金属模(金属型)流入树脂材料的方法进行复制成形。

专利文献1：特开2002-196413号公开专利(段落序号“0011”至“0019”，图1)。

由于以往的菲涅尔光学元件如以上那样构成，故可以回避在基底的出射面反射后的光线作为无用光出射到观察者的视场方向的情况，但存在着不透过折射面地反射后的光线会作为无用光出射到观察者的视场方向等课题。

发明内容

本发明就是为解决上述这样的课题而完成的，目的是获得可以回避不透过折射面地反射的光线作为无用光出射到观察者的视场方向的情况的菲涅尔光学元件。

此外，本发明的另一个目的是获得可以防止重像的显示的投影式显示装置。

本发明所涉及的菲涅尔光学元件，使菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他菲涅尔棱镜遮断而不从发光体直接照射光线的非入射面相对于的反射面的角度不同于其折射面和反射面所成的棱镜顶端角。

利用这样的菲涅尔光学元件，就具有能够回避不透过折射面地反射的光线作为无用光被出射到观察者的视场方向的状况等效果。

附图说明

图1所示是根据本发明实施形态1的投影式显示装置的构成图；

图2所示是根据本发明实施形态1的投影式显示装置的斜视图；

图3所示是根据本发明实施形态1的菲涅尔光学元件的构成图；

图4所示是根据本发明实施形态1的菲涅尔光学元件的原理图；

图5所示是光线相对菲涅尔棱镜12的入射角的说明图；

图6所示是根据本发明的实施形态1的其他投影式显示装置的构成图；

图7所示是根据本发明实施形态2的菲涅尔光学元件的构成图；

图8所示是根据本发明实施形态3的菲涅尔光学元件的构成图；

图9所示是光线相对菲涅尔棱镜12的入射角的说明图；

图10所示是重像降低效果(光线追迹数值计算结果)的说明图；

图11所示是重像降低效果(光线追迹数值计算结果)的说明图；

图12所示是光线光路的说明图；

图13所示是光线光路的说明图；

图14所示是根据本发明实施形态4的菲涅尔光学元件的构成图；

图15所示是根据本发明实施形态5的菲涅尔光学元件的构成图；

图16所示是根据本发明实施形态6的菲涅尔光学元件的构成图；

图17所示是菲涅尔棱镜12的棱镜顶端角的说明图；

图18所示是重像降低效果(光线追迹数值计算结果)的说明图；

图19所示是根据本发明实施形态7的菲涅尔光学元件的构成图；

图20所示是根据本发明实施形态8的菲涅尔光学元件的构成图；

图21所示是根据本发明实施形态9的菲涅尔光学元件的构成图；