CN1701274A - 菲涅耳透镜板的安装构造以及背面投影型显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种菲涅耳透镜板的安装构造以及备有该安装构造的背面透射型显示装置，所述菲涅耳透镜板的安装构造能够以较好的平面性将制造时易于从金属模分模的薄型菲涅耳透镜板保持于背面透射型显示装置。该菲涅耳透镜板的安装构造是在入射光侧配列有具有入射面和全反射面的三角形状的棱镜、且厚度为3mm以下的菲涅耳透镜板(1)的安装构造，在入射光侧配列有具有入射面和全反射面的三角形状的棱镜，且厚度为3mm以下，并备有：装配在前述菲涅耳透镜板(1)的上边(11)上的悬挂部件(12)、支承该悬挂部件(12)的支承部件(13)，其中所述全反射面对从该入射面入射的光的一部分或者全部进行全反射并使其向希望的方向偏转。此时，优选地，在菲涅耳透镜板(1)上装配张力施加部件(21)。

Description

菲涅耳透镜板的安装构造以及背面投影型显示装置

技术领域

本发明涉及薄型菲涅耳透镜板的安装构造以及背面投影型显示装置，更加详细地说，涉及能够以平面性良好的状态安装薄型菲涅耳透镜板的菲涅耳透镜板的安装构造以及具备该安装构造的背面投影型显示装置。

背景技术

图24是表示从相对于屏幕103倾斜的方向投射图像光102的背面投影显示装置101的一个例子的构成图。作为用于该背面投影型显示装置101的菲涅耳透镜板111，提出有使用图26所示那样的菲涅耳透镜板111的方案，所述菲涅耳透镜板111在光入射面上形成有全反射类型的菲涅耳透镜元件112(参照特许文献1)。在该菲涅耳透镜板111的入射光侧，形成有具有入射面113和全反射面114的三角形状的棱镜112，所述全反射面114对从该入射面113入射的光102的一部分或者全部进行全反射，使其向希望的方向偏转。

这样的全反射菲涅耳透镜板如图3所示，以下述方法制造：在用于形成菲涅耳透镜板的平板状金属模7上涂敷成形树脂并使其硬化，之后，将菲涅耳透镜板1从该金属模7起模。但是，在全反射菲涅耳透镜板1的制造中，菲涅耳透镜元件2与金属模7啮合，所以在菲涅耳透镜板1的厚度较厚的情况下，板的柔软性降低而会导致很难进行起模的状况发生。因此，使菲涅耳透镜板1的厚度为3mm以下，以求在菲涅耳透镜板制造时高效地进行从金属模7的起模作业。

特许文献1  特开昭61-208041号公报

特许文献2  特开平4-249235号公报

特许文献3  特开平4-256941号公报

发明内容

但是，在这种使图像光102相对于具有薄型菲涅耳透镜板的透射型屏幕103的中心倾斜地入射的薄型背面投影型显示装置101(参照图24)中，在例如菲涅耳透镜板产生挠曲而导致透射型屏幕103产生膨胀或浮起的情况下，如图25所示，菲涅耳透镜的位置会在板的厚度方向上靠近或者远离光源108。因此，如图25所示，特别是在菲涅耳透镜板111的中央附近，所显示的图像的高度方向的位置发生变化。另一方面，菲涅耳透镜板111的周边部是由框部件保持的，所以在其周边部处，菲涅耳透镜的位置几乎不变化，从而所显示的图像的高度方向的位置也几乎不变。因此，在例如菲涅耳透镜板上产生挠曲的情况下，其中心部的菲涅耳透镜的位置在板的厚度方向上变化，而周边部的菲涅耳透镜的位置几乎不变，所以在透射型屏幕上显示的图像会产生失真。例如，在将水平直线显示在透射型屏幕上的情况下，有时该直线在水平方向上看起来是弯曲的。

特别是在为实现上述从金属模起模的作业的高效化而具有薄型菲涅耳透镜板的背面投影型显示装置中，容易产生挠曲，从而易于产生图像的失真。又，上述特许文献2、3虽示出了以往的透射型屏幕的安装构造的一个例子，但不适用于备有上述全反射菲涅耳透镜的薄型菲涅耳透镜板。

本发明是为解决上述课题而作出的，其目的在于提供一种能够将制造时易于从金属模起模的薄型菲涅耳透镜板平面性良好地保持于背面投影型显示装置中的菲涅耳透镜板的安装构造、以及备有该安装构造的背面投影型显示装置。

为了解决上述课题，本发明的菲涅耳透镜板的安装构造是在入射光侧配列有具有入射面和全反射面的三角形状的棱镜、且厚度为3mm以下的菲涅耳透镜板的安装构造，其中所述全反射面对从该入射面入射的光的一部分或者全部进行全反射并使其向希望的方向偏转，该菲涅耳透镜板的安装构造的特征在于，备有：装配在前述菲涅耳透镜板的上边上的悬挂部件、支承该悬挂部件的支承部件。

根据本发明，通过装配在菲涅耳透镜板的上边上的悬挂部件、和支承该悬挂部件的支承部件安装的厚度为3mm以下的薄型菲涅耳透镜板不易产生挠曲而能确保平面性，所以映出的图像也不易产生失真。

在本发明的菲涅耳透镜板的安装构造中，优选地，在前述菲涅耳透镜板的至少下边上装配有张力施加部件。此时，(I)优选地，前述张力施加部件由弹性体向下方或者横向拉伸，而且(II)优选地，在前述张力施加部件上载置有与前述菲涅耳透镜板的光出射面一侧邻接的刚体板。

根据本发明，菲涅耳透镜板由装配在菲涅耳透镜板上的张力施加部件向下或者横向牵伸，所以，可以确保厚度为3mm以下的薄型菲涅耳透镜板的平面性。

特别是在后者(II)的情况下，优选地，前述菲涅耳透镜板的上边的左右端部处的悬挂部件的下表面、在该左右端部处与悬挂部件相接的支承部件的上表面之间的接触面以下述方式倾斜，正面观察时，菲涅耳透镜板的端部侧的坐标位置比中央侧的坐标位置低；菲涅耳透镜板的下边的左右端部处的张力施加部件的上表面、载置在该左右端部处的张力施加部件上的刚体板的下表面之间的接触面以下述方式倾斜，正面观察时，菲涅耳透镜板的端部侧的坐标位置比中央侧的坐标位置高。

根据本发明，可以在菲涅耳透镜板的上下方向和左右方向上作用向外的力。

另外，优选地，前述刚体板是双面凸透镜板。

在本发明的菲涅耳透镜板的安装构造中，优选地，(a)在前述菲涅耳透镜板的光出射面上形成有对光进行扩散的双面凸透镜；(b)

前述菲涅耳透镜板含有使光扩散的扩散剂；(c)菲涅耳透镜板被着色以吸收光；(d)菲涅耳透镜板具有光吸收层。

另外，在本发明的菲涅耳透镜板的安装构造中，优选地，在菲涅耳透镜板的单面或者两面上形成有使反射率降低的低反射层。

本发明的背面投影型显示装置的特征在于，安装有备有上述菲涅耳透镜板的安装构造的透射型屏幕。

附图说明

图1表示应用本发明的菲涅耳透镜板的安装构造的倾斜投影光学系统的菲涅耳透镜板的一例。

图2表示适合于图1所示的较大的入射角的菲涅耳透镜板的一例。

图3是将菲涅耳透镜形成板从金属模上剥离的工序的说明图。

图4是对将水平直线映现在屏幕上时所产生的弯曲进行说明的概略图。

图5是对菲涅耳透镜板的挠曲进行说明的概略图。

图6是表示本发明的安装构造的一例的图。

图7表示在图6所示的安装构造中、用框体对板的上边、下边以及左右边的周边部进行保持的方式。

图8是表示使菲涅耳透镜板的观察者侧与双面凸透镜板邻接的状态的一例的垂直剖视图。

图9是表示从支承部件悬挂菲涅耳透镜板和双面凸透镜板的方式的一例的垂直剖视图。

图10是表示在菲涅耳透镜板的下边上装配有张力施加部件的方式的一例的立体图。

图11表示粘接在菲涅耳透镜板的下边上的张力施加部件及其各种装配方式的例子。

图12表示未使用弹性体的安装构造的方式的例子。

图13表示对菲涅耳透镜板的上下方向和左右方向都施加有张力的方式。

图14表示对菲涅耳透镜板的左右方向施加有张力的方式。

图15表示在菲涅耳透镜板的下边上粘接有条块、在该条块上载置有双面凸透镜板的方式。

图16表示可以对菲涅耳透镜板的上下方向和左右方向施加张力的安装构造的形式的一例。

图17是设置图16所示的斜角的效果的说明图。

图18是对菲涅耳透镜板中的杂散光进行说明的光线追踪图。

图19是表示菲涅耳透镜板含有使光扩散的扩散剂时的一例的截面构成图。

图20是表示菲涅耳透镜板具有光吸收层时的一例的剖视图。

图21表示将圆弧状的垂直双面凸透镜形成于菲涅耳透镜板的光出射面上的例子。

图22表示将梯形状的垂直双面凸透镜形成于光出射面上的例子。

图23是表示本发明的透射型屏幕的一例的构成图。

图24是表示薄型背面投影型显示装置的构成的概略图。

图25是对在薄型背面投影型显示装置中、由于菲涅耳透镜的位置变化而导致的图像位置变化进行说明的概略图。

图26是表示全反射菲涅耳透镜的形式的一例的剖视图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的菲涅耳透镜板的安装构造以及背面投影型显示装置进行具体的说明。

(薄型菲涅耳透镜板)

首先，对应用于本发明的安装构造的薄型菲涅耳透镜板进行说明。

图1表示应用本发明的菲涅耳透镜板的安装构造的倾斜投影光学系统的菲涅耳透镜板的一个例子。在该菲涅耳透镜板1中，菲涅耳中心不存在于板内，所以无论相对于菲涅耳透镜板1的哪个位置，入射光都会以某个角度(最大为70°左右以上)入射。

图2是表示适合于图1所示的较大入射角的菲涅耳透镜板1的一例的剖视图，是在入射光侧配列有具有入射面3和全反射面4的三角形状的棱镜2的菲涅耳透镜板1，所述全反射面4对从入射面3入射的光5的一部分或者全部进行全反射，使其向希望的方向偏转。

在该菲涅耳透镜板1中，入射光5的入射角度根据菲涅耳透镜板1上的位置而不同，所以需要与入射光5的入射角相应地任意变化构成棱镜2的各角度a、b、c。例如，可以使棱镜2的前端角a一定，变化全反射面4的角度b(即折射面的角度c)，也可以使角度a、b、c都变化。又，为了作成为入射光5中沿与菲涅耳透镜板1大致垂直的方向出射的光的比例(即出射效率)较高的菲涅耳透镜板1，优选地，棱镜2的前端角a为40°左右。另外，为了使得观察者不能从画面上看出棱镜2是多个相连的，希望棱镜2的宽度(菲涅耳透镜板1的节距)为1mm左右以下，0.1mm左右则更加优选。备有这样的菲涅耳透镜板1的背面投影显示装置的画面尺寸一般为40英寸以上200英寸以下，大多为50英寸以上70英寸以下。

如图3所示，菲涅耳透镜板1通过下述方法制造：使用具有与菲涅耳透镜相反的形状的金属模7，通过压力成形、注射成形、UV成形法或者浇铸成形等，对用于成形菲涅耳透镜板的树脂进行成形，然后从该金属模7起模而制造，但上述菲涅耳透镜板1由于是棱镜2的前端角a为40°左右(例如36°-44°)的锐角，所以从金属模7的起模性一直以来都是较大的问题。因此，从使从金属模7的起模性良好而提高制造效率的观点出发，使菲涅耳透镜板1的厚度T为3mm以下，具体地说为0.2～3mm，由此可以容易地从形成为菲涅耳透镜的转印形状(相反形状)的金属模7对薄且柔软的菲涅耳透镜板1进行起模，从而达到菲涅耳透镜板1的制造的高效化。这样的薄型菲涅耳透镜板如上所述，由于板无刚体而容易产生挠曲，如果直接使用，则有可能使投射的图像光产生失真。

本发明的发明人发现，在背面投影型显示装置的画面尺寸为对角50英寸以上时，由于菲涅耳透镜板1的挠曲而产生的图像的失真，根据菲涅耳透镜板1的挠曲程度而有时不会被观察者看出来，并且发现，图像失真的容许界限为单位长度的千分之三左右。例如，如图4所示，在映出与菲涅耳透镜板1的水平方向长度L(mm)相同长度的直线9的情况下，如果该直线9的弯曲P在上下方向上为千分之三L(＝3L/1000)以下，则观察者很难看出该弯曲P。

另一方面，入射到菲涅耳透镜板1的中心上的入射光的入射角一般为60～65°，所以如果要将直线的失真抑制在千分之三L以下，则只允许菲涅耳透镜板1沿其厚度方向在两千分之三L的挠曲量W(参照图5)内产生错位。例如，如果是对角50英寸的屏幕，则水平方向的长度为1016mm，所以需要将挠曲量W抑制在1.5mm以下。但是，在用框体保持50英寸左右且厚度T为3mm左右的树脂制菲涅耳透镜板1的周边、并使其独自立起的情况下，由于菲涅耳透镜板的自重而会产生挠曲量W，而要将该挠曲量W控制在1.5mm以下是不可能的。

鉴于这种现状，本发明的菲涅耳透镜板的安装构造将形成有具有全反射面4的棱镜2、且厚度为3mm以下的薄型菲涅耳透镜板1保持为不会产生挠曲，由此，确保了板的平面性，其结果，抑制了投射产生的图像的失真。

(菲涅耳透镜板的安装构造)

即，本发明的菲涅耳透镜板1(以下有时也简称为“板”)的安装构造是在入射光侧配列有三角形状的棱镜2且厚度为3mm以下的菲涅耳透镜板1的安装构造，其特征在于，备有：装配在菲涅耳透镜板1的上边11上的悬挂部件12、支承该悬挂部件12的支承部件13，其中所述棱镜2具有：入射面3、对从入射面3入射的光的一部分或者全部进行全反射并使其向希望的方向偏转的全反射面4。

图6是本发明的安装构造的一例，图6(a)为立体图，图6(b)为垂直剖视图。该安装构造是在板1的上边11上粘接有长度与板宽相同或者大致相同的条块作为悬挂部件12，以L字金属件作为支承部件13，以条块的下表面与该L字金属件的底面抵接的方式载置条块，将板悬挂起来。

又，粘接在板1的上边上的条块的形状希望是如图6(b)的垂直剖视图所示的四边形，但只要是能够载置在作为支承部件13的L字金属件的底面上的形状即可，没有特殊限定。而且，条块的左右方向的长度也可以不与板宽相同或者大致相同，而是以一定间隔粘接多块较短的条块。另外，在该情况下，如后所述，希望作成为下述构造：通过在各条块之间设置弹簧等弹性体，来向左右方向赋予张力。而且，对于图6及后述的图7等所示的作为支承部件13的L字金属件，其形状也没有特别的限定，只要是备有如L字金属件的底面那样的承接部、而能够支承悬挂部件12的下表面即可。

图7表示在图6所示的安装构造中、用框体16对板1的上边11、下边14以及左右边15的周边部进行保持的方式。在图7中，图7(a)为上边11附近的垂直剖视图，图7(b)是下边14附近的垂直剖视图，图7(c)是左右边15附近的水平剖视图。在该安装构造的下边14及左右边15处装配成，在各边与为对各边进行保持而形成为规定深度D的框体16之间具有间隙。通过以这样的方式进行装配，可以确保下边14及左右边15处的板1的尺寸上的自由度，并且可以允许板在温度、湿度变化时的伸缩。

图8是表示使菲涅耳透镜板的观察者侧与双面凸透镜板邻接的形式的一例的垂直剖视图。一般的透射型屏幕备有菲涅耳透镜和双面凸透镜，在将各透镜形成于分别的板上并邻接地配置两者而构成透射型屏幕的情况下，如图8所示，菲涅耳透镜板1在光入射面上备有全反射型的棱镜2，在该菲涅耳透镜板1的观察者侧的面6上配置有双面凸透镜板17。此时，较薄的菲涅耳透镜板1受到邻接的双面凸透镜板17的平面性的影响较大。所以，在双面凸透镜板17足够厚(例如5～10mm左右)、即使使其独自立于下边侧的框体16中，其挠曲量也在容许值以下的情况下，如图8所示，可以从上方悬挂菲涅耳透镜板1，而将双面凸透镜板17置于下边侧的框体16中。其中，使双面凸透镜板17独自立于下边侧的框体16中时的、容许值以下的挠曲量的意思是，允许由于双面凸透镜板17的挠曲量而菲涅耳透镜板1的挠曲量W其在厚度方向上产生错位的量，具体地说，如果直接反映为双面凸透镜板17的挠曲量，则希望该挠曲量的容许值为二千分之三L以下。

图9是表示从支承部件悬挂菲涅耳透镜板和双面凸透镜板的方式的一例的垂直剖视图。这是在双面凸透镜板17较薄、如果使其独自立起则挠曲量会超过容许量的情况下所优选采用的方式，如图9所示，装配在菲涅耳透镜板1上的悬挂部件12和装配在双面凸透镜板17上的悬挂部件18这两者都由保持部件13保持。

具体地说，在图9(a)中，粘接在菲涅耳透镜板1的上边11上的悬挂部件12载置于作为支承部件13的L字金属件的底面上，进而，粘接在双面凸透镜板17的上边上的悬挂部件18以下表面与该悬挂部件12的上表面抵接的方式载置在悬挂部件12上。结果，作为支承部件13的L字金属件的底面支承着分别粘接在菲涅耳透镜板1和双面凸透镜板17上的悬挂部件12、18，由此，起到悬挂两块板1、17的作用。另一方面，图9(b)表示其他方式，粘接在菲涅耳透镜板1上的悬挂部件12支承在从光源侧弯入的L字金属件的底面上，粘接在双面凸透镜板17上的悬挂部件18支承在从观察者侧弯入的L字金属件的底面上。在这些情况下，对于粘接在各板上的条块的形状等，也可以应用上述那样的各种形式，没有特殊限定。

在这些情况下，在各板的下边以及左右边处，可装配成在各边与为对各边进行保持而形成为规定深度D的框体16之间具有间隙19。通过以这样的方式进行装配，可以确保下边及左右边处的各板的尺寸上的自由度。

图10是表示在菲涅耳透镜板1的下边上装配有张力施加部件21的方式的一例的立体图。对于该方式，张力施加部件21构成为，由弹性体22向下拉伸。弹性体22的一端固定在弹性体安装部件23上。弹性体安装部件23优选地固定在背面投影型显示装置上，并优选地经由弹性体22而起到将张力施加部件21向下压的作用，但也可以不固定在背面投影型显示装置上，而通过自重起到将张力施加部件22向下压的作用。无论在哪一种情况下，菲涅耳透镜板1的下边14都由弹性体安装部件23和弹性体22所产生的牵伸张力而被向下拉伸。根据这样的安装构造，具有全反射面且厚度为3mm以下的薄型菲涅耳透镜板1在上下方向上受到牵伸，而以平面性极好的状态构成透射型屏幕。其结果，不易在屏幕上产生挠曲，从而投影于屏幕上的图像不会产生失真。作为弹性体22，可以例示出各种部件，可以是图10所示的弹簧，也可以是板簧、定压弹簧等。

图11(a)和图11(b)示出了张力施加部件21和弹性体安装部件23的连结方法的例子。在该方式中，弹性体安装部件23固定在背面投影型显示装置上。例如，如图11(a)所示，在张力施加部件21侧装配有备有弹簧(弹性体22)的螺栓(连结部件27)，通过联结该螺栓和固定在弹性体安装部件23上的螺母28来进行固定。另外，如图11(b)所示，在弹性体安装部件23侧装配有备有弹簧(弹性体22)的螺栓(连结部件27)，通过联结该螺栓和固定在张力施加部件21上的螺母28来进行固定。

图12示出了未使用弹性体的方式的例子。图12(a)是将载荷29悬挂在张力施加部件21上的例子，图12(b)是将载荷29搭载于张力施加部件21的上表面上的例子。无论哪一种情况下，都可以通过装配在菲涅耳透镜板1的下边14上的张力附件部件21来沿薄型菲涅耳透镜板1的上下方向赋予张力。

图13示出了在菲涅耳透镜板的上下方向和左右方向上都施加有张力的方式。在诸如高清晰图像显示用的显示器和绘图显示用的显示器等对菲涅耳透镜板的平面性要求较高的情况下，优选地，对菲涅耳透镜板的左右方向也作用张力，这样可以进一步提高菲涅耳透镜板的平面性。

作为具体例子，如图13所示，在左右某一个边上，粘接有与上述悬挂部件同样形式的条块31，用L字金属件32(保持部件)保持该条块31并作为固定端。在另一个边上粘接有张力施加部件33，在该张力施加部件33上装配有弹性体34，利用固定在背面投影型显示装置的框体上的弹性体安装部件35拉伸张力施加部件33。这样，可以对菲涅耳透镜板1的左右方向也作用张力。特别是在从金属模起模的性能优良的厚度为1mm以下的薄菲涅耳透镜板1的情况下，菲涅耳透镜板1的刚体较小，所以希望不仅对上下方向，对左右方向也作用张力。其结果，可以确保菲涅耳透镜的平面性，不会产生图像的失真。

图14是对菲涅耳透镜板的上下方向和左右方向施加张力的其他方式。在菲涅耳透镜板1的上边11上，以任意的间隔粘接有较短的条块36。在该条块之间设有弹性体37，该弹性体37起到将条块36和条块36推开的作用。在菲涅耳透镜板1的下边14上也设有这样的条块36和弹性体37。由这样的安装构造构成的菲涅耳透镜板1不必在左右两端粘接条块，也不必安装弹簧，所以左右端的框体的构造变得简单，具有不会使左右框体的宽度变窄的优点。

图15是在菲涅耳透镜板1的下边14上粘接有条块38、在该条块38上载置有双面凸透镜板17的方式。在即使使双面凸透镜板17独自立起、挠曲量也在容许值以下的情况下，通过采用这样的构成，可以利用双面凸透镜板17的自重而在菲涅耳透镜板1的上下方向上赋予张力。

另外，上述条块38既可以通过粘接而装配在菲涅耳透镜板1上，也可以利用其他方法，例如利用小螺钉等的机械方法进行装配。

下面，对菲涅耳透镜板的安装构造的另一其他方式进行说明。

图16是能够在菲涅耳透镜板1的上下方向和左右方向上施加张力的安装构造的方式的一个例子。该安装构造是在菲涅耳透镜板1上装配有作为张力施加部件的刚体板39的安装构造，菲涅耳透镜板1的下边14由与菲涅耳透镜板1的光出射面邻接的刚体板39向下压。

优选地，如图16(a)、图16(b)所示，菲涅耳透镜板1的上边11的左右端部41处的悬挂部件12的下表面42、与支承该左右端部41处的悬挂部件12的支承部件43的上表面44之间的接触面45以下述方式倾斜，正面观察时，菲涅耳透镜板1的端部侧的坐标位置B比中央侧的坐标位置A低；菲涅耳透镜板1的下边14的左右端部41处的张力施加部件21的上表面、与载置在该左右端部41处的张力施加部件21上的刚体板39的下表面之间的接触面46以下述方式倾斜，正面观察时，菲涅耳透镜板1的端部侧的坐标位置D比中央侧的坐标位置C高。根据这种安装构造，沿菲涅耳透镜板1的上下方向和左右方向作用有向外的力，所以可以防止菲涅耳透镜板1的挠曲或变形，从而映出的图像不易失真。

图17是设置这样的倾角的效果的说明图。如图17(a)所示，在菲涅耳透镜板1的左右方向上没有作用外力，在菲涅耳透镜板1的上下方向上，作用有菲涅耳透镜板1的自重、以及载置在菲涅耳透镜板1的下边的张力施加部件21上的刚体板的重量。此时，与上边的悬挂部件12的下表面相接触的面47以下述方式倾斜：正面观察时，菲涅耳透镜板1的端部侧的坐标位置B比中央侧的坐标位置A低。

这里，如果设作用在上下方向上的由菲涅耳透镜板1的自重、以及载置在菲涅耳透镜板1的下边的张力施加部件21上的刚体板的重量所产生的力为W，则该力W产生下述两个力的作用：沿与悬挂部件的下表面接触的面47垂直的方向作用的力W1(＝W×COSθ)、沿该面47的力W2(＝W×SINθ)。因此，如果设该面47的静摩擦系数为α，则在满足W2＞α×W1时，悬挂部件12沿接触面47滑动而向左下方移动。

图17(b)示出了移动前后的关系。菲涅耳透镜板1和悬挂部件12向左下侧移动，分别移动到位置1’、12’。在该左上的悬挂部件12移动时，右上的悬挂部件也产生同样的移动。因此，菲涅耳透镜板1成为被向外侧拉伸的状态，作为反作用力，在菲涅耳透镜板1的材料内部产生朝向内侧的力。设由该伸缩产生的力为S。

另一方面，由于菲涅耳透镜板1在上下方向上伸缩自如，所以刚体板伴随着菲涅耳透镜板1的下边的张力施加部件的移动而向下移动，作用在上下方向上的力与初期状态即图17(a)的状态同样。因此，在左上的移动后的悬挂部件12’上，沿上下方向作用有W，在左右方向上作用有S，作为合力产生力F。这里，该力F与上述分析同样地，产生下述两个力的作用：沿与悬挂部件12’的下表面接触的面47垂直的方向作用的力F1(＝F×COSγ)、沿该接触面47的力F2(＝F×SINγ)。如果设该接触面47的静摩擦系数为α，则在不满足F2＞α×F1时，悬挂部件12的下表面不能沿接触面47滑动而向左下方移动，移动停止。这里，γ为力F和与悬挂部件12’的下表面相接触的接触面47的垂线所成的角。

在悬挂部件12的移动结束而处于稳定的力学状态时，因菲涅耳透镜板1及刚体板的自重而作用在上下方向上的力W和因菲涅耳透镜板1的伸缩而作用在左右方向上的力S，根据与悬挂部件12的下表面接触的接触面47的角度θ、接触面47的静摩擦系数而良好地保持平衡。因此，在菲涅耳透镜板1上，沿上下方向和左右方向始终作用有向外的力，可以防止在菲涅耳透镜板1上产生挠曲。

另外，在诸如菲涅耳透镜板1的温度降低等、在菲涅耳透镜板1上作用有收缩方向上的力的情况下，悬挂部件12有向右上方向移动的趋势，作用在左右方向上的材料内部的力S增大。这里，因菲涅耳透镜板1及刚体板的自重而作用在上下方向上的力W和因菲涅耳透镜板1的伸缩而作用在左右方向上的力S的合成力F，与和悬挂部件12的下表面接触的面47的垂线所成的角γ为相反方向，F2向右上方向作用。产生下述两个力的作用：沿与悬挂部件12的下表面接触的面47垂直的方向作用的力F1(＝F×COSγ)、沿该接触面47的力F2(＝F×SINγ)。如果设该面47的静摩擦系数为α，则在满足F2＞α×F1时，悬挂部件12的下表面沿接触面47滑动而向右上方向移动。

为了使作用在菲涅耳透镜板1上的上下方向和左右方向上的向外的力稳定，以防止板间的挠曲的产生，进而为了使得伴随着菲涅耳透镜板1的伸缩等而产生的悬挂部件12的移动平滑，以及为了使得菲涅耳透镜板1的与上边的悬挂部件12的下表面接触的面47易于产生滑动，优选地，使静摩擦系数较小。同样，优选地，使菲涅耳透镜板1的下边的张力施加部件的上表面与刚体板的下表面相接触的面也易于产生滑动。其结果，可以更加可靠地防止菲涅耳透镜板1产生挠曲，还可以防止因菲涅耳透镜板1受到材料强度以上的左右方向的外力而不能收缩从而导致的破损事故。此时的静摩擦系数越小越好，优选地为0.7以下，更加优选地为0.5以下。作为使得面容易产生滑动的加工方法，有在接触面上粘贴聚四氯乙烯带的方法。该情况下，静摩擦系数可以达到0.5左右。进而，如果使用滚子，还可以达到0.3以下。

另外，菲涅耳透镜板1的与上边的悬挂部件12的下表面接触的接触面47的位置以下述方式倾斜：正面观察时，中央侧的坐标位置比外侧的坐标位置高。该倾斜θ1满足悬挂部件滑出的条件W2＞α1×W1，即α1＜tanθ1，优选地，为30～60°左右。菲涅耳透镜板1的下边的张力施加部件21的上表面和刚体板的下表面相接触的接触面的位置以下述方式倾斜：正面观察时，中央侧的坐标位置比外侧的坐标位置低。该倾斜θ2也同样地满足α2＜tanθ2，优选地，为30～60°左右。

作为此时的刚体板39，优选地，可以列举出厚度为5～10mm左右的双面凸透镜板。

如上所述，在本发明的菲涅耳透镜板的安装构造中，菲涅耳透镜板1和双面凸透镜板等光学元件可以通过浇铸成型法、压力成型法、挤压成型法、以利用基板或基膜等进行的UV成型法为代表的光硬化法等制作。另外，作为悬挂部件和张力施加部件等的构成材料，与菲涅耳透镜板等光学元件同类的材质即丙烯、苯乙烯、聚碳酸酯、PET等合成树脂制的材料，由于其相对于温度、湿度变化等环境变化的性质相同而优选，但并不限于这些，也可以使用金属制的部件。

安装在菲涅耳透镜板1上的悬挂部件和张力施加部件等可以粘接在菲涅耳透镜板1上而作成为一体，但也可以采用小螺钉固定等机械的固定方法。另外，下表面和保持用撑角的材质也可以是合成树脂制或金属制，没有特别的限定。

(菲涅耳透镜板的构成)

作为形成菲涅耳透镜板的透明树脂，优选地使用吸湿时的伸长率较小的苯乙烯树脂、丙烯-苯乙烯共聚物树脂、聚碳酸酯树脂。菲涅耳透镜板是使用具有与菲涅耳透镜相反的形状的金属模、通过压力成形、注射成形、UV树脂成形或者浇铸成形等对上述树脂进行成形而制造的。作为上述透明树脂，可以使用无混杂物的均匀树脂，但特别是在应用于本发明的全反射型的菲涅耳透镜板中，由于容易产生杂散光，优选地采用用于消除杂散光的各种方法。

杂散光10如图18所示，指的是从入射面3入射的图像光5中未入射到全反射面4上的光。该杂散光10是在图像光5相对于菲涅耳透镜板的入射角度较小时产生的，所以容易产生于菲涅耳透镜板的下端附近。入射到菲涅耳透镜板上的杂散光10由光出射面6反射，再次入射到菲涅耳透镜元件部分上，反复折射，之后再次出射。此时出射的光10的出射位置与由全反射面4反射并出射的标准的图像光20的出射位置不同。这样的出射位置的不同导致了重影的产生。

作为抑制由杂散光产生的重影的方法，列举有下述方法。

第1，列举有在菲涅耳透镜板内含有扩散剂的方法。图19是表示本发明的菲涅耳透镜板含有使光扩散的扩散剂51时的一例的截面构成图。作为扩散剂51，与构成菲涅耳透镜板的树脂的种类相应地，考虑其折射率差而选择，例如可以列举出：苯乙烯树脂微粒、硅酮树脂微粒、丙烯树脂微粒、MS树脂微粒等有机类微粒或硫酸钡微粒、玻璃微粒、氢化铝微粒、碳酸钙微粒、硅(二氧化硅)微粒、氧化钛微粒等无机类微粒，将这些材料的一种或者两种以上配合在树脂中。对于微粒形状，可以是球形、大致球形、不规则形状等。在该菲涅耳透镜板中，光路长度较长的杂散光10在菲涅耳透镜板内反复折射而前进，但由于被板中所含有的扩散剂51扩散，所以重影变得不明显。

第2，列举有将菲涅耳透镜板着色而吸收光的方法。作为着色剂，

列举有黑色的染料、颜料、炭黑等，作为着色方法，可以列举出混合这些着色剂和树脂并进行浇铸成形或挤压成形等的方法。在该菲涅耳透镜板中，光路长度较长的杂散光10与按照设计那样出射的光路长度较短的图像光20相比，在着色后的菲涅耳透镜板内得到更多的吸收，重影变得不明显。

第3，列举有在菲涅耳透镜板上形成光吸收层的方法。图20是表示本发明的菲涅耳透镜板具有光吸收层52时的一例的剖视图。该光吸收层52是从菲涅耳透镜板的光出射侧的表面朝内部形成的槽形式的层，在从光出射侧俯视时，例如厚度为大约10μm、深度为大约100μm的细槽相对于光的行进方向平行且以等间隔配列，利用摩擦法将黑色墨水埋入该细槽中来形成光吸收层52。在该菲涅耳透镜板中，光路长度较长的杂散光10被光吸收层52吸收，所以重影变得不明显。

第4，列举有在菲涅耳透镜板的光出射面上形成有使光扩散的双面凸透镜元件的方法。图21是在菲涅耳透镜板1的光出射面上形成有圆弧状的垂直双面凸透镜53的例子，图22是在菲涅耳透镜板1的光出射面上形成有梯形状的垂直双面凸透镜54的例子。圆弧状的垂直双面凸透镜板53使光向水平方向扩散，所以杂散光也被扩散，重影变得不明显。而梯形状的垂直双面凸透镜54使杂散光在梯形的斜面55上全反射，所以可以使杂散光变得不明显。另外，也可以形成水平双面凸透镜，而不是垂直双面凸透镜。

在本发明的菲涅耳透镜板中，通过采用这样的各种方法，可以极大程度地抑制所产生的杂散光的影响。

也可以在本发明的菲涅耳透镜板的某一个表面即单面、或者两面上形成降低反射率的低反射层。低反射层优选地由低折射率的材质形成，优选地使用例如氟类树脂或硅酮类树脂。低反射层由通常的涂覆法形成，例如，可以采用浸渍法、流涂法等。低反射层优选地设在菲涅耳透镜板的光出射面一侧，但如果设在两面上则更有效。在该菲涅耳透镜板中，低反射层发挥防止反射的作用，所以可以抑制由表面的反射光产生的图像的对比度的降低。

另外，对于备有双面凸透镜元件的菲涅耳透镜板、或将菲涅耳透镜板与双面凸透镜板组合而成的两层构成的复合型的透射型屏幕，也可以形成与上述相同的低反射层。

(背面投影型显示装置)

透射型屏幕可以列举出由本发明的菲涅耳透镜板本身构成透射型屏幕的类型、具有本发明的菲涅耳透镜板1和双面凸透镜板的类型(例如参照图23)、在这些的基础上还具有前面板的类型等。本发明的背面透射型显示装置是备有上述本发明的菲涅耳透镜板或者透射型屏幕的装置。

只要是满足本发明的特征，并能达到本发明所期望的目的，也可以在本发明的菲涅耳透镜板上附加以往公知的其他构成。

实施例

下面，列举实施例对本发明进行具体的说明。

(实施例1)

作为从后方倾斜地投射图像光的背面投影显示装置，构成为，画面尺寸为50英寸(纵横尺寸比4∶3，纵762mm×横1062mm)，菲涅耳透镜板至投影器(光源)的水平距离为320mm，画面下端至包含投影器的水平面的垂直距离为220mm，画面中心处的图像光的入射角为62°。

菲涅耳透镜板由丙烯苯乙烯共聚物形成，厚度为2mm，透镜节距为0.11mm。在该菲涅耳透镜板的观察者侧，配置有双面凸透镜板(增益4、αH 25°、αV 8°)，所述双面凸透镜板具有厚度为1mm且节距为0.14mm的垂直双面凸透镜，并且含有光扩散剂，且仅在沿垂直双面凸透镜的表面的部分上具有光吸收层。在菲涅耳透镜板和双面凸透镜板的上边上粘接有条块(菲涅耳透镜板用的条块厚度为5mm，高度为15mm，双面凸透镜板用的条块厚度为7mm，高度为15mm)，如图9所示悬挂起来。条块的材质为丙烯苯乙烯共聚物，双面凸透镜的材质也是丙烯苯乙烯共聚物。这样构成的背面透射型显示装置，即使环境发生了变化，图像也不会变化，能得到良好的图像。

另外，在本实施例中，所说的增益是使光线从屏幕的后方入射，对射出到前方的光的亮度的角度分布进行测定，根据屏幕上的照度和各亮度，利用关系式增益G＝π×亮度(cd/m²)/照度(1x)而求得的。峰值增益指的是屏幕之中最大的增益值，在本申请中表示从正面观察屏幕的中心时的增益的最大值。αH是水平方向的峰值增益的半功率角，αV是垂直方向的峰值增益的半功率角。

(实施例2)

作为从后方倾斜地投射图像光的背面投影显示装置，构成为，画面尺寸为60英寸(纵横尺寸比4∶3，纵914mm×横1219mm)，菲涅耳透镜板至投影器(光源)的水平距离为350mm，画面下端部至包含投影器的水平面的垂直距离为293mm，画面中心处的图像光的入射角为65°。

菲涅耳透镜板在厚度为0.2mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯的膜上用UV树脂成形而成，作成为厚度为0.3mm的菲涅耳透镜板。

构成为下述透射型屏幕：在其光出射面一侧配置有双面凸透镜板(增益4、αH25°、αV8°)，所述双面凸透镜板具有厚度为5mm且节距为0.14mm的垂直双面凸透镜，并且含有光扩散剂，且仅在沿垂直双面凸透镜的表面的部分上具有光吸收层。

在菲涅耳透镜板上粘接有条块(厚度10mm、高度20mm)，并如图13所示那样作用张力加以保持。弹簧直径为8mm，长度为20mm，弹簧常数为0.5kg/mm，使每根弹簧伸长3mm，而使得每根弹簧能够施加1.5kg的张力，在左右端和上下端分别安装5根弹簧，分别产生7.5kg的张力。条块的材质为聚碳酸酯，垂直双面凸透镜板的材质为丙烯苯乙烯共聚物，作为向下的载荷加载于菲涅耳透镜板的光出射面一侧。

(实施例3)

采用与实施例1相同的光学系统，作为菲涅耳透镜板，在0.5mm厚的聚碳酸酯板上用UV树脂成形而成，作成为厚度为0.6mm的菲涅耳透镜板。构成为下述透射型屏幕：在其光出射面一侧配置有双面凸透镜板(增益4、αH25°、αV8°)，所述双面凸透镜板具有厚度为5mm且节距为0.14mm的垂直双面凸透镜，并且含有光扩散剂，且仅在沿垂直双面凸透镜的表面的部分上具有光吸收层。

在菲涅耳透镜板的上下端，如图14所示，分别以20mm的间隙粘接有6个条块(厚度15mm，高度5mm)。将直径为10mm、长度为25mm的压缩弹簧压缩成22mm并插入到这些条块之间。该弹簧的弹簧常数为0.4kg/mm，所以一根弹簧产生1.2kg的张力、5根弹簧共向菲涅耳透镜板作用6kg的张力。菲涅耳透镜板从上方悬挂着，菲涅耳透镜板的光出射面的下端粘接有条块(厚度5mm，高度15mm)，其上载置并保持有双面凸透镜板。条块的材质为聚碳酸酯，垂直双面凸透镜板为丙烯苯乙烯共聚物制成。

(实施例4)

采用与实施例1相同的光学系统，用厚度为0.5mm的菲涅耳透镜板和厚度为7mm的双面凸透镜板构成透射型屏幕。

将刚体板的下边的2个角切断，使其具有45°的倾斜。在菲涅耳透镜板1的4个角上安装コ字型的悬挂部件。使该悬挂部件的下表面与支承部件的上表面相接触的面的倾角为45°。该接触面的静摩擦系数为0.7。

如以上说明的那样，根据本发明的菲涅耳透镜板的安装构造，即使在安装有厚度为3mm以下的薄型菲涅耳透镜板的情况下，也可以抑制挠曲的产生而确保平面性。其结果，映出的图像不易产生失真。应用于该安装构造的薄型菲涅耳透镜板可以容易地从形成为菲涅耳透镜的转印形状的金属模起模，所以除了上述效果之外，还是能够高效地制造的薄型菲涅耳透镜板的安装构造。

Claims (12)

1.一种菲涅耳透镜板的安装构造，在入射光侧配列有具有入射面和全反射面的三角形状的棱镜，且厚度为3mm以下，所述全反射面对从该入射面入射的光的一部分或者全部进行全反射并使其向希望的方向偏转，其特征在于，备有：装配在前述菲涅耳透镜板的上边上的悬挂部件、支承该悬挂部件的支承部件。

2.如权利要求1所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，在前述菲涅耳透镜板的至少下边上装配有张力施加部件。

3.如权利要求2所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，前述张力施加部件由弹性体向下方或者横向拉伸。

4.如权利要求2所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，在前述张力施加部件上载置有与前述菲涅耳透镜板的光出射面一侧邻接的刚体板。

5.如权利要求4所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，前述菲涅耳透镜板的上边的左右端部处的悬挂部件的下表面、在该左右端部处与悬挂部件相接的支承部件的上表面之间的接触面以下述方式倾斜，正面观察时，菲涅耳透镜板的端部侧的坐标位置比中央侧的坐标位置低；

菲涅耳透镜板的下边的左右端部处的张力施加部件的上表面、载置在该左右端部处的张力施加部件上的刚体板的下表面之间的接触面以下述方式倾斜，正面观察时，菲涅耳透镜板的端部侧的坐标位置比中央侧的坐标位置高。

6.如权利要求4或5所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，前述刚体板是双面凸透镜板。

7.如权利要求1～6的任一项所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，前述菲涅耳透镜板在光出射面上形成有对光进行扩散的双面凸透镜。

8.如权利要求1～6的任一项所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，前述菲涅耳透镜板含有使光扩散的扩散剂。

9.如权利要求1～6的任一项所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，菲涅耳透镜板被着色以吸收光。

10.如权利要求1～6的任一项所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，菲涅耳透镜板具有光吸收层。

11.如权利要求1～10的任一项所述的菲涅耳透镜板的安装构造，其特征在于，在菲涅耳透镜板的单面或者两面上形成有使反射率降低的低反射层。

12.一种背面投影型显示装置，其特征在于，安装有透射型屏幕，所述透射型屏幕备有权利要求1～11的任一项所述的菲涅耳透镜板的安装构造。

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