CN1199083C - 菲涅耳透镜、屏幕、图像显示装置、透镜成形模和透镜制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明配备具有混合型棱镜部的间距区，上述混合型棱镜部同时具有：折射型棱镜部3A，利用2次折射使入射角a的入射光线li1作为出射角f的出射光线lo1而出射；以及全反射型棱镜部4A，利用折射、全反射和折射使入射角a的入射光线li2作为与出射光线lo1平行的出射光线lo2而出射。

Description

菲涅耳透镜、屏幕、图像显示装置、 透镜成形模和透镜制造方法

技术领域

本发明涉及几乎不需要光的入射点与出射点之间的距离的、起到与凸透镜同等的作用的菲涅耳透镜。此外，本发明涉及应用了菲涅耳透镜的背面投影型的屏幕和应用了该屏幕的图像显示装置，还涉及透镜成形模制造方法和透镜制造方法。

背景技术

在以背面投影型的投影电视为代表的图像显示装置中，设置对从图像光源发出的图像光进行投影的屏幕。一般来说，该图像显示装置的屏幕组合了作为使图像光散射以形成图像的光漫射片的双凸透镜(lenticular)和使来自图像光源的图像光折射以便大致平行地朝向双凸透镜出射的菲涅耳透镜而被构成。

图1是示出现有的菲涅耳透镜的概观的图。

在图1中，101是从倾斜方向看的菲涅耳透镜，102是菲涅耳透镜101的剖面形状，103是菲涅耳透镜101的光轴，104是在菲涅耳透镜101的每个间距区中被成形的棱镜部。

菲涅耳透镜101是这样完成的：在以光轴103为中心进行了旋转成形的金属模(透镜成形模)中流入合成树脂，合成树脂在固化后，脱离金属模(透镜成形模)。在已完成的菲涅耳透镜101的一个面上，以光轴103为中心，使多个同心圆状的环带(ring band)成形。如见到剖面形状102时可了解的那样，该同心圆状的环带是多个棱镜部104。

即，在菲涅耳透镜101中，以间距区周期分别对剖面形状102的锯齿状的棱镜部104成形。实际的菲涅耳透镜101的1个间距区宽度约为0.1mm，该宽度即使与经菲涅耳透镜101投影的图像的最小像素相比，也是很微小的。

由于菲涅耳透镜101在整体上作为1个凸透镜而起作用，可减薄棱镜部104而构成，故几乎不需要菲涅耳透镜101的入射光、出射光的入射点与出射点之间的距离，可使光线的方向发生变化。

但是，在图像显示装置中，常常从尽可能倾斜的方向上使图像光投影到屏幕的菲涅耳透镜101上。这是为了缩短图像显示装置的深度，通过这样做，可实现图像显示装置的薄型化。

图2是表示将现有的菲涅耳透镜应用于屏幕的图像显示装置的结构的图。箭头表示光线。

在图2中，111是发出光的发光体(照明光源装置)，112是在焦点上具备发光体111的抛物面镜(照明光源装置)，113是对抛物面镜112已反射的光进行聚光的聚光透镜(聚光光学装置)，114是液晶等的光阀(光调制装置)。光阀114按照显示内容对聚光透镜113已聚集的光在空间上进行强度调制。

115是使光阀114进行了强度调制的光成像的投影光学透镜(投影光学装置)，116是从背面接收投影光学透镜115已成像的光以显示图像的背面投影型的屏幕。屏幕116起到在使已扩展的光线大体成为平行光的基础上使之成像来显示图像、在宽的范围内使光漫射以扩展视野范围的作用。

在屏幕116上，117是上述的菲涅耳透镜，118是双凸透镜。

菲涅耳透镜117在入射面117A上接收来自投影光学透镜115的光，经每个间距区的棱镜部117B以规定的出射角出射光线。即，菲涅耳透镜117用于使由投影光学透镜115已扩展了的光大体实现平行化。双凸透镜118在使来自菲涅耳透镜117的出射光成像的基础上使之漫射。

119是光轴。光轴119被抛物面镜112、聚光透镜113、光阀114、投影光学透镜115、菲涅耳透镜117和双凸透镜118所共有，与菲涅耳透镜117的入射面117A正交。

其次，说明其工作。

由于在抛物面镜112的焦点上设置的发光体111几乎可认为是点光源，故发光体111发出的光被抛物面镜112反射后大体作为平行光射向聚光透镜113。如果聚光透镜113对朝向光阀114的平行光进行聚光，则光阀114根据显示内容在空间上对光进行强度调制。

利用投影光学透镜115使进行了强度调制的光朝向屏幕116以广角进行背面投影并使之成像。投影光中包含的各光线与光轴119构成的角是投影角。如图2中所示，对于菲涅耳透镜117的各间距区的投影角各不相同，但由于如果从投影光学透镜115或屏幕116的大小来看则间距区长度是微小的长度，故朝向同一间距区入射的多条光线大体上可认为是平行光。

入射面117A的法线m11与各入射光线构成的角是入射角。由于与2条平行线(光轴119、法线m11)相交的直线(各光线)形成的交错角的关系的缘故，入射角与投影角相等，故越接近于光轴119的光线，入射角越小，越离开光轴119的光线，入射角越大。特别是，朝向屏幕116的最端部的间距区的光线以最大入射角入射。

根据该最大入射角、即投影光学透镜115的最大投影角和从投影光学透镜115到屏幕116为止的投影距离来决定屏幕116的大小。相反，在规定了屏幕116的大小的情况下，越增加最大投影角，可越缩短投影距离。因而，可构成缩短了光轴119方向的距离的光学***，可实现图像显示装置的薄型化。

菲涅耳透镜117以规定的出射角朝向双凸透镜118经各间距区的棱镜部117B出射由入射面117A以各自的入射角接收的光线。该出射角是与菲涅耳透镜117的光轴119平行的直线与出射光线构成的角，通常是从0°至几度的微小角度。即，菲涅耳透镜117的出射光线与光轴119的关系大体为平行(在图2中，出射角为0°)。当然，菲涅耳透镜117的光的透射率(出射光功率与入射光功率之比)越高越好，透射率越高，就越能显示明亮的图像。

双凸透镜118从菲涅耳透镜117的各棱镜部117B接收光，在利用投影光学透镜115使光阀114上的显示内容成像的基础上，使光朝向使用者的方向(图2的屏幕116的右方)漫射。图像显示装置的使用者将来自成像点的漫射光作为图像来观察。由于利用双凸透镜118使光漫射，故使用者可看到在某种程度的视野范围内具有必要的明亮度的图像。

如上所述，投影光学透镜115的最大投影角越大，换言之，朝向菲涅耳透镜117的最大入射角越大，就越能对使用者提供缩短了投影距离的薄型的图像显示装置。

在根据规格等决定了屏幕116的大小的情况下，即使利用投影光学透镜115或其它的光学结构实现了大的最大投影角，如果菲涅耳透镜117不能接收最大投影角的光线，则也不能缩短投影距离。作为结论，在菲涅耳透镜117的设计中，要点之一是能以高透射率出射尽可能大的入射角的入射光。

其次，叙述现有的菲涅耳透镜的各种原理。

图3A、图3B是放大了现有的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图，图3A表示入射角小的情况，图3B表示入射角大的情况。箭头表示光线。

在图3A、图3B中，121是菲涅耳透镜，121A是在菲涅耳透镜121的每个间距区中被成形的折射型棱镜部。

121B是折射型棱镜部121A的入射面，被成形为平面形状，与菲涅耳透镜121的未图示的光轴正交。121C是折射型棱镜部121A的出射面，121Z是与入射面121B和出射面121C一起使折射型棱镜部121A成形的无效面。在此，无效面121Z与光的入射和出射无关。

此外，li是朝向入射面121B的入射光线，lr是在入射面121B处的反射光线，lt是在入射面121B处折射并透过折射型棱镜部121A内部的透射光线，lo是在出射面121C处折射并朝向空气中出射的出射光线。m12、m13分别是入射面121B、出射面121C的法线。

其次，说明其工作。

在图3A中，如果入射光线li从折射率1的空气中以与法线m12构成的实际入射角a到达折射率n(n＞1)的菲涅耳透镜121，则入射光线li在入射面121B处分离成折射角χ的透射光线lt和反射角a的反射光线lr。反射光线lr成为菲涅耳透镜121的损耗。

在入射面121B处折射并透过折射型棱镜部121A的透射光线lt与法线m13构成角度ψ，到达出射面121C。透射光线lt的一部分成为反射光线(未图示)，剩下的透射光线lt从出射面121C作为出射角f的出射光线lo而出射。

如上所述，菲涅耳透镜121使入射角a的入射光线li在出射角f的方向上折弯。由于利用平面形状的入射面121B来接收光，故菲涅耳透镜121的特长在于能实现高的光接收效率。

如果入射角变小，则入射面的透射率增加，反射率减少，相反，如果入射角变大，则入射面的透射率减少，反射率增加，这一点从光学理论来说，是众所周知的。因而，如图3B中所示，如果入射角a变大，则透射光线lt的比例减少，同时反射光线lr的比例增加，菲涅耳透镜121的透射率减少了。

即，在菲涅耳透镜121的透射率中存在入射角依存性，入射角a越大，透射率越减少。此外，在应用于被规定了大小的屏幕的情况下，来自最大入射角的极限制约了图像显示装置的薄型化。

在具备折射型棱镜部的菲涅耳透镜中，如下所示，也有调换了图3A、图3B的折射型棱镜部121A的入射侧和出射侧的结构。

图4A、图4B是放大了现有的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图，图4A表示入射角小的情况，图4B表示入射角大的情况。箭头表示光线。

在图4A、图4B中，131是菲涅耳透镜，131A是在菲涅耳透镜131的每个间距区中被成形的折射型棱镜部。

131B是折射型棱镜部131A的入射面，131C是折射型棱镜部131A的出射面，131Z是与入射面131B和出射面131C一起使折射型棱镜部131A成形的无效面。出射面131C被成形为平面形状，与菲涅耳透镜131的未图示的光轴正交。在此，虽然无效面131Z接收光，但与来自出射面131C的光的出射无关。

此外，li是朝向入射面131B的入射光线，lr是在入射面131B处的反射光线，lt是在入射面131B处折射并透过折射型棱镜部131A内部的透射光线，lo是在出射面131C处折射并朝向空气中出射的出射光线，le是由无效面131Z接收的无效光线。m14、m15分别是出射面131C、入射面131B的法线。

其次，说明其工作。

在图4A中，如果入射光线li从折射率1的空气中以与法线m14构成的入射角a到达折射率n(n＞1)的菲涅耳透镜131，则入射光线li与法线m15构成实际入射角b，入射到入射面131B上，分离成折射角χ的透射光线lt和反射角b的反射光线lr。反射光线lr成为菲涅耳透镜131的损耗。

在入射面131B处折射并透过折射型棱镜部131A的透射光线lt与法线m14构成角度ψ，到达出射面131C。透射光线lt的一部分成为反射光线(未图示)，剩下的透射光线lt从出射面131C作为出射角f的出射光线lo而出射。

此外，由于由无效面131Z接收的无效光线le以与出射角f不同的角度从出射面131C出射，故成为菲涅耳透镜131的损耗。

如上所述，菲涅耳透镜131使入射角a的入射光线li在出射角f的方向上折弯。由于具备平面形状的出射面131C，故在应用于屏幕的情况下，菲涅耳透镜131的特长在于能使双凸透镜与出射面131C一体地成形。

但是，根据与菲涅耳透镜121同样的原因，如图4B中所示，如果入射角a变大，则在入射面131B中的反射光线lr的比例增加，同时由无效面131Z接收的无效光线的区域(图4A、图4B的斜线部分)变大。其结果是，损耗变大，菲涅耳透镜131的透射率减少了。

因而，与菲涅耳透镜121同样，在菲涅耳透镜131的透射率中存在入射角依存性，入射角a越大，透射率越减少。

如上所述，如果具备折射型棱镜部的菲涅耳透镜的入射角变大，则透射率下降。此外，在应用于被规定了大小的屏幕的情况下，成为制约图像显示装置的薄型化的主要原因。

其次，说明消除具备折射型棱镜部的菲涅耳透镜的以上的缺点、对于大的入射角实现了高透射率的现有的菲涅耳透镜。

图5A、图5B是放大了现有的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图，图5A表示入射角小的情况，图5B表示入射角大的情况。箭头表示光线。

在图5A、图5B中，141是菲涅耳透镜，141A是在菲涅耳透镜141的每个间距区中被成形的全反射型棱镜部。

141B是全反射型棱镜部141A的入射面，141C是全反射型棱镜部141A的全反射面，141D是与入射面141B和全反射面141C一起使全反射型棱镜部141A成形的出射面。出射面141D被成形为平面形状，与菲涅耳透镜141的未图示的光轴正交。在此，利用了在全反射面141C处从高折射率媒质朝向低折射率媒质入射的光以比临界角大的入射角进行全反射的现象。

此外，li是朝向入射面141B的入射光线，lt1是在入射面141B处折射并朝向全反射面141C透过的透射光线，lt2是在全反射面141C处进行全反射并朝向出射面141D透过的透射光线，lo是在出射面141D处折射并朝向空气中出射的出射光线，le是由入射面141B接收的无效光线。m16、m17、m18分别是出射面141D、入射面141B、全反射面141C的法线。

其次，说明其工作。

在图5A中，如果入射光线li从折射率1的空气中以与法线m16构成的入射角a到达折射率n(n＞1)的菲涅耳透镜141，则入射光线li与法线m15构成实际入射角b，入射到入射面141B上，分离成折射角χ的透射光线lt1和反射光线(未图示)。入射面141B的反射光线成为菲涅耳透镜141的损耗。

在入射面141B处折射并透过全反射型棱镜部141A的透射光线lt1以与法线m18构成的角比临界角大的角度到达全反射面141C，在全反射面141C处进行全反射，成为透射光线lt2。由于利用全反射现象使光路折弯，故不存在从全反射面141C出射的光线，几乎没有在全反射面141C中的损耗。

在全反射面141C处被全反射的透射光线lt2与法线m16构成角度ψ(在图5A中为0°)并到达出射面131D。透射光线lt2的一部分成为反射光线(未图示)，剩下的透射光线lt2从出射面131D作为出射角f(在图5A中为0°)的出射光线lo而出射。

由于分别具有折射型棱镜部121A、131A的菲涅耳透镜121、131利用折射现象使光路折弯，故为了使光路有大的折弯，必须以大的实际入射角a、b接收入射光线li。因此，在入射面121B、131B中的反射光线lr的比例增加，成为透射率减少的主要原因。

与此不同，具备全反射型棱镜部141A的菲涅耳透镜141利用全反射现象进行了光路的折弯，故可减少由折射现象引起的光路折弯的程度。因而，可对入射面141B以小的实际入射角b使入射光线li入射，抑制了反射率的增加，实现了高透射率。

如上所述，具备全反射型棱镜部141A的菲涅耳透镜141与菲涅耳透镜121、131不同，在能对于大的入射角实现高透射率方面具有特长。

但是，在菲涅耳透镜141中，如图5B中所示，如果入射角a减少，则在入射面141B处接收的入射光线li减少，在全反射面141C处被全反射的透射光线lt2的比例减少，产生无效光线le(图5B的斜线部分)。

无效光线le是即使透过全反射型棱镜部141A内部也不被全反射面141C全反射的光线，故成为菲涅耳透镜141的损耗。即，在菲涅耳透镜141的透射率中，也存在入射角依存性，虽然能与大的入射角a相对应，但在小的入射角a的情况下，透射率减少了。

由于现有的菲涅耳透镜如以上那样来构成，故存在透射率的入射角依存性大的课题。

即，对于以最大投影角以上的角度倾斜地投影的图像光的一部分，在现有的菲涅耳透镜中不能使其偏转到所希望的方向上，透射率降低了。

在此，再一次简单地说明现有的菲涅耳透镜。

图6是示出使图像光倾斜地投影到现有的菲涅耳透镜上的情况的图，表示了现有的菲涅耳透镜的局部剖面图。

在图6中，100是在各间距区中具备折射型棱镜部的现有的菲涅耳透镜，100a是处于菲涅耳透镜100的输入光的一侧的入射面，100b是处于菲涅耳透镜100的输入光的一侧的无效面，100c是处于菲涅耳透镜100的输出光的一侧的出射面，R1in是朝向入射面100a入射的光束，R2in是朝向无效面100b入射的光束。

图6的菲涅耳透镜100具备使朝向入射面100a入射的来自倾斜方向的光束R1in偏转并从出射面100c作为R1out出射的微小的折射型棱镜部作为单元棱镜部。

但是，朝向入射面100a以外的无效面100b入射的光束R2in不在所希望的方向上出射，成为杂散光，不能有效地利用该光束R2in，透射率降低了。

具备利用全反射使光偏转的全反射型棱镜部的菲涅耳透镜是作为解决这样的课题而提出的菲涅耳透镜。

例如在特开昭61-52601号公报中提出了交互地配置折射型棱镜部和全反射型棱镜部的菲涅耳透镜。此外，在特开昭62-19837号公报中提出了在1个单元棱镜部中设置了利用折射的部分和利用全反射的部分的菲涅耳透镜。

但是，在特开昭61-52601号公报中记载的菲涅耳透镜中，在折射型棱镜部不发挥有效的功能的区域中也存在折射型棱镜部，此外，相反，在全反射型棱镜部不发挥有效的功能的区域中也存在全反射型棱镜部。因而，存在不在所希望的方向上输出的光依然较多的课题。

另一方面，在特开昭62-19837号公报中记载的菲涅耳透镜的剖面形状是多角形形状，在制造对菲涅耳透镜成形用的透镜成形模时，必须有特殊的形状的车刀等，透镜成形模的制造变得困难。于是，也不能容易地制造菲涅耳透镜本身。

此外，在将现有的菲涅耳透镜应用于背面投影型的屏幕的情况下，存在在屏幕图像的明亮度方面产生了不均匀性的课题。

即，如果将具备折射型棱镜部的菲涅耳透镜应用于屏幕，则由于不能与大的投影角相对应，故屏幕的周边部的明亮度下降，此外，制约了图像显示装置的薄型化。

此外，如果将具备全反射型棱镜部的菲涅耳透镜应用于屏幕，则由于不能与小的投影角相对应，故屏幕图像的光轴附近的明亮度下降。

本发明是为了解决上述这样的课题而进行的，其目的在于构成减轻了透射率的入射角依存性的菲涅耳透镜。

此外，本发明的目的在于构成抑制图像的明亮度的不均匀性的、能与从小的投影角至大的投影角相对应的屏幕和应用了该屏幕的图像显示装置。

再者，本发明的目的在于提供制造上述的菲涅耳透镜的透镜成形模用的透镜成形模制造方法和使用了该透镜成形模制造方法的透镜制造方法。

发明的公开

本发明的菲涅耳透镜配备具有混合型棱镜部的间距区，上述混合型棱镜部同时具有：折射型棱镜部，利用第1折射现象和第2折射现象，使规定的入射角的第1入射光线作为规定的出射角的第1出射光线出射；以及全反射型棱镜部，利用第3折射现象、全反射现象和第4折射现象，使规定的入射角的第2入射光线作为与第1出射光线平行的第2出射光线出射。

根据这一点，可得到能构成减轻了入射角依存性的高透射率的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜在至少2个以上的多个间距区中具有混合型棱镜部，折射型棱镜部对混合型棱镜部的比例在各个间距区中不同。

根据这一点，可得到能改善透射率的效果。

本发明的菲涅耳透镜配备具有混合型棱镜部的间距区，混合型棱镜部由折射型棱镜部与全反射型棱镜部实现了一体化而构成，折射型棱镜部具有由下述部分构成的剖面形状：第1入射面，利用第1折射现象以规定的入射角使入射的第1入射光线成为第1透射光线；平面形状的出射面，利用第2折射现象使第1透射光线成为规定的出射角的第1出射光线；以及无效面，与第1入射面和邻接间距区相接，全反射型棱镜部具有由下述部分构成的剖面形状：第2入射面，利用第3折射现象使以规定的入射角入射的第2入射光线成为第2透射光线；全反射面，利用全反射现象使第2透射光线成为与第1透射光线平行的第3透射光线；以及折射型棱镜部的出射面，在全反射型棱镜部中，利用在出射面处的第4折射现象使第3透射光线成为规定的出射角的第2出射光线，使没有成为第3透射光线的一部分第2入射光线作为第1入射光线来接收。

根据这一点，可得到能构成减轻了入射角依存性的高透射率的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜从朝向邻接间距区中具备的混合型棱镜部的无效面入射的无效光线的方向来看，将第2入射面成形为隔断无效面的剖面形状，将全反射面成形为补偿第2入射面的剖面形状的第2入射面补偿形状。

根据这一点，可得到能使无效区域减少并使菲涅耳透镜的光接收效率增加的效果。

本发明的菲涅耳透镜在根据使混合型棱镜部的透射率与折射型棱镜部的透射率相等的特性变化角确定的小入射角区域的各间距区中分别具备折射型棱镜部。

根据这一点，可得到能改善小入射角区域中的透射率特性的效果。

本发明的菲涅耳透镜在根据使混合型棱镜部的透射率与折射型棱镜部的透射率相等的特性变化角确定的小入射角区域的各间距区中分别具备折射型棱镜部。

根据这一点，可得到能改善小入射角区域中的透射率特性的效果。

本发明的菲涅耳透镜在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，根据入射角的减少，增加折射型棱镜部对混合型棱镜部的混合比率。

根据这一点，可得到能改善小入射角区域中的透射率特性并使特性变化角附近的透射率变化变得平滑的效果。

本发明的菲涅耳透镜在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，根据入射角的减少，增加折射型棱镜部对混合型棱镜部的混合比率。

根据这一点，可得到能改善小入射角区域中的透射率特性并使特性变化角附近的透射率变化变得平滑的效果。

本发明的菲涅耳透镜在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，具备根据入射角的减少稍微减少第2入射面的面积并稍微增加第1入射面的面积的媒介棱镜部。

根据这一点，可得到能改善小入射角区域中的透射率特性并使特性变化角中的透射率变化变得平滑的效果。

本发明的菲涅耳透镜在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，具备根据入射角的减少稍微减少第2入射面的面积并稍微增加第1入射面的面积的媒介棱镜部。

根据这一点，可得到能改善小入射角区域中的透射率特性并使特性变化角中的透射率变化变得平滑的效果。

本发明的菲涅耳透镜在第2入射面与出射面构成的角度不成为钝角的范围内，使第2入射面与全反射面构成的前端刃角成为最锐角度。

根据这一点，可得到能进一步改善透射率的效果。

本发明的菲涅耳透镜在比对于最锐角度的前端刃角的透射率与对于最锐角度以外的前端刃角的透射率相等的入射角小的入射角区域中，使前端刃角比最锐角度大。

根据这一点，可得到能对于全部入射角实现高透射率的效果。

本发明的菲涅耳透镜在混合型棱镜部的透射率减少的入射角的各间距区中，使规定的出射角比0°大。

根据这一点，可得到能进一步改善透射率的效果。

本发明的菲涅耳透镜在只与被切成矩形形状的菲涅耳透镜的4边中最接近于光轴的1边交叉的边界环带的透镜外周一侧，平行地设定出射角，在边界环带的光轴一侧，将出射角设定得比平行地被设定的出射角大。

根据这一点，在应用于以多路方式构成的图像显示装置的屏幕时，可得到能改善屏幕内的亮度均匀性的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，折射型棱镜部在无效面上具备吸收光的薄膜的光吸收层。

根据这一点，能吸收在无效面处接收并在菲涅耳透镜内部成为杂散光的无效光线，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

本发明的菲涅耳透镜在出射面上具备由使光透射的多个光透射层和在光透射层间与菲涅耳透镜的光轴大致平行地层叠的、吸收光的多个光吸收层构成的杂散光吸收片。

根据这一点，能吸收在菲涅耳透镜内部发生的杂散光，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

本发明的菲涅耳透镜将杂散光吸收片与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。

根据这一点，可得到能以少的部件数目来减轻重像的效果。

本发明的菲涅耳透镜以菲涅耳透镜的光轴为中心，将光透射层和光吸收层层叠为同心圆状。

根据这一点，可得到能最佳地实现减轻重像的效率的效果。

本发明的菲涅耳透镜将光透射层和光吸收层层叠为对于一个方向大致平行。

根据这一点，杂散光吸收片的制造变得容易，可得到能削减制造成本的效果。

本发明的菲涅耳透镜在出射面上具备吸收光的光吸收片。

根据这一点，能用简单的结构来吸收杂散光，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，混合型棱镜部在其间距区之间分别具有间距余量而被形成。

根据这一点，能将全反射面作成与设计相一致的形状，可得到能保证菲涅耳透镜的光学性能的效果。

本发明的菲涅耳透镜在至少一部分的间距区组中连续地具备在光轴方向上具有与光接收无关的高度的虚设棱镜部。

根据这一点，能抑制因棱镜部形状的变化而产生的制造误差的急剧的消失、发生，可得到能缓和透射率等的光学性能的急剧的变化的效果。

本发明的屏幕具备：本发明的第1方面中所述的菲涅耳透镜；以及成像漫射装置，从菲涅耳透镜接收附加了显示内容的出射光，使出射光成像并漫射。

根据这一点，能抑制图像的明亮度的不均匀性，可得到能构成可与小的投影角至大的投影角相对应的屏幕的效果。

本发明的屏幕具备：本发明的第3方面中所述的菲涅耳透镜；以及成像漫射装置，从菲涅耳透镜接收附加了显示内容的出射光，使出射光成像并漫射。

根据这一点，能抑制图像的明亮度的不均匀性，可得到能构成可与小的投影角至大的投影角相对应的屏幕的效果。

本发明的屏幕中，成像漫射装置与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。

根据这一点，可得到能构成减少了部件数目的屏幕的效果。

本发明的屏幕中，成像漫射装置与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。

根据这一点，可得到能构成减少了部件数目的屏幕的效果。

本发明的图像显示装置具备：本发明的第23方面中所述的屏幕；出射大体平行的光的照明光源装置；对来自照明光源装置的光进行聚光的聚光光学装置；按照显示内容对聚光光学装置进行了聚光的光在空间上进行强度调制的光调制装置；以及使由光调制装置进行了调制的光投影到屏幕上的投影光学装置。

根据这一点，可得到能提高图像的明亮度的图像显示装置的效果。

本发明的图像显示装置具备：本发明的第24方面中所述的屏幕；出射大体平行的光的照明光源装置；对来自照明光源装置的光进行聚光的聚光光学装置；按照显示内容对聚光光学装置进行了聚光的光在空间上进行强度调制的光调制装置；以及使由光调制装置进行了调制的光投影到屏幕上的投影光学装置。

根据这一点，可得到能提高图像的明亮度的图像显示装置的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，全反射型棱镜部在不由全反射面进行全反射的光入射的第2入射面的一部分上具备副单元棱镜部，同时将副单元棱镜部定为具备使已入射的光折射并在所希望的方向上偏转的第1入射面的折射型棱镜部。

根据这一点，对于全反射型棱镜部不发挥有效的功能的光，副单元棱镜部可发挥其功能，可得到能提高菲涅耳透镜的透射率的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，延长了副单元棱镜部的第1入射面的面在全反射型棱镜部的范围内处于全反射面的输出光的一侧。

根据这一点，可得到能构成可容易地制造的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，在第2入射面上所占的副单元棱镜部的比例发生变化。

根据这一点，可根据光束的入射角度形成最佳的单元棱镜部的形状，可得到能构成透射率高的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，在第2入射面上所占的副单元棱镜部的比例发生变化。

根据这一点，可根据光束的入射角度形成最佳的单元棱镜部的形状，可得到能构成透射率高的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，折射型棱镜部在第1入射面上具备接收朝向与菲涅耳透镜边缘一侧邻接的无效面入射的光的副单元棱镜部，将具备接收光的第2入射面和使由第2入射面已接收的光进行全反射并在所希望的方向上偏转的全反射面的全反射型棱镜部定为副单元棱镜部。

根据这一点，对于折射型棱镜部不发挥有效的功能的光，副单元棱镜部可发挥其功能，可得到能提高菲涅耳透镜的透射率的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，延长了副单元棱镜部的第2入射面的面在折射型棱镜部的范围内处于无效面的输出光的一侧。

根据这一点，可得到能构成可容易地制造的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，在第1入射面上所占的副单元棱镜部的比例发生变化。

根据这一点，可根据光束的入射角度形成最佳的单元棱镜部的形状，可得到能构成透射率高的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，在第1入射面上所占的副单元棱镜部的比例发生变化。

根据这一点，可根据光束的入射角度形成最佳的单元棱镜部的形状，可得到能构成透射率高的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜具备权利要求29中所述的菲涅耳透镜作为第1范围，同时具备第2范围，其中，在输入光的一侧并排地配置了多个折射型棱镜部，该折射型棱镜部具有使已入射的光折射后在所希望的方向上偏转的第1入射面和上述第1入射面以外的无效面，其中，折射型棱镜部在第1入射面上具备接收入射到与菲涅耳透镜的边缘一侧邻接的无效面上的光的副单元棱镜部，副单元棱镜部为具备接收光的第2入射面和使由第2入射面已接收的光全反射后在所希望的方向上偏转的全反射面的全反射型棱镜部。

根据这一点，可根据光束的入射角度从第1范围或第2范围选择形成最佳的单元棱镜部的形状，可得到能构成透射率高的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，第1范围中的第2入射面上所占的副单元棱镜部的比例越靠近第1范围与第2范围的边界越大，越离开边界越小，第2范围中的第1入射面上所占的副单元棱镜部的比例越靠近边界越大，越离开边界越小。

根据这一点，在越接近于副单元棱镜部有效地发挥功能的边界附近，副单元棱镜部的比例越大，可得到能构成透射率高的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，在输入光的一侧的面上设置的菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上设置与菲涅耳透镜不同的第2菲涅耳透镜。

根据这一点，输入光的一侧的菲涅耳透镜与输出光的一侧的菲涅耳透镜起到相乘的作用，可得到能构成进一步提高了透射率的菲涅耳透镜的效果。

本发明的菲涅耳透镜中，在输入光的一侧的面上设置的菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上设置与菲涅耳透镜不同的第2菲涅耳透镜。

根据这一点，输入光的一侧的菲涅耳透镜与输出光的一侧的菲涅耳透镜起到相乘的作用，可得到能构成进一步提高了透射率的菲涅耳透镜的效果。

本发明的屏幕由下述部分构成：本发明的第29方面中所述的菲涅耳透镜；以及在菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上形成的、对从菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

根据这一点，能减少部件数目、抑制图像的明亮度的不均匀性，可得到能构成可与小的投影角至大的投影角相对应的屏幕的效果。

本发明的屏幕由下述部分构成：本发明的第33方面中所述的菲涅耳透镜；以及在菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上具备的、对从菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

根据这一点，能减少部件数目、抑制图像的明亮度的不均匀性，可得到能构成可与小的投影角至大的投影角相对应的屏幕的效果。

本发明的屏幕由下述部分构成：本发明的第39方面中所述的菲涅耳透镜；以及在菲涅耳透镜的输出光的一侧具备的、对从菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

根据这一点，能抑制图像的明亮度的不均匀性，可得到能构成可与小的投影角至大的投影角相对应的屏幕的效果。

本发明的屏幕由下述部分构成：本发明的第40方面中所述的菲涅耳透镜；以及在菲涅耳透镜的输出光的一侧具备的、对从菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

根据这一点，能抑制图像的明亮度的不均匀，可得到能构成可与小的投影角至大的投影角相对应的屏幕的效果。

本发明的图像显示装置具备：本发明的第41方面中所述的屏幕；发出图像光的图像光源；以及使从图像光源发出的图像光投影到屏幕上的投影光学装置。

根据这一点，可得到能构成提高了图像的明亮度的图像显示装置的效果。

本发明的图像显示装置具备：本发明的第42方面中所述的屏幕；发出图像光的图像光源；以及使从图像光源发出的图像光投影到屏幕上的投影光学装置。

根据这一点，可得到能构成提高了图像的明亮度的图像显示装置的效果。

本发明的图像显示装置具备：本发明的第43方面中所述的屏幕；发出图像光的图像光源；以及使从图像光源发出的图像光投影到屏幕上的投影光学装置。

根据这一点，可得到能构成提高了图像的明亮度的图像显示装置的效果。

本发明的图像显示装置具备：本发明的第44方面中所述的屏幕；发出图像光的图像光源；以及使从图像光源发出的图像光投影到屏幕上的投影光学装置。

根据这一点，可得到能构成提高了图像的明亮度的图像显示装置的效果。

本发明的透镜成形模制造方法中，以规定的间距区数重复进行下述的步骤：主单元棱镜部切削步骤，对于切削对象间距区，用车刀切削折射型棱镜部的反转形状；以及副单元棱镜部切削步骤，对于切削对象间距区，用车刀切削全反射型棱镜部的反转形状，同时使全反射型棱镜部的反转形状中的延长了入射面的面通过切削对象间距区与比起切削对象间距区位于菲涅耳透镜中心一侧的邻接间距区构成的谷线或比起谷线位于输出光的一侧。

根据这一点，可利用通常的切削工具容易地进行透镜成形模的制造，可得到能提高透镜成形模的制造精度的效果。

本发明的透镜成形模制造方法中，以规定的间距区数重复进行下述的步骤：主单元棱镜部切削步骤，对于切削对象间距区，用车刀切削全反射型棱镜部的反转形状；以及副单元棱镜部切削步骤，对于切削对象间距区，用车刀切削折射型棱镜部的反转形状，同时使折射型棱镜部的反转形状中的延长了第1入射面的面通过切削对象间距区与比起切削对象间距区位于菲涅耳透镜边缘一侧的邻接间距区构成的谷线或比起谷线位于输出光的一侧。

根据这一点，可利用通常的切削工具容易地进行透镜成形模的制造，可得到能提高透镜成形模的制造精度的效果。

本发明的透镜成形模制造方法中，在每个间距区中在从菲涅耳透镜的边缘一侧朝向菲涅耳透镜的中心中心一侧的切削进行方向上以折射型棱镜部、全反射型棱镜部的顺序进行切削的情况下，在副单元棱镜部切削步骤之前具备在每个间距区中设定间距余量的间距余量设定步骤，同时在副单元棱镜部切削步骤中，在每个间距区中将切削开始位置朝向切削进行方向挪了间距余量后分别切削全反射型棱镜部。

根据这一点，在切削折射型棱镜部时，可防止在每个间距区的各全反射型棱镜部间的谷线前端部上发生的透镜成形模的变形，可使透镜成形模成为与设计相一致的形状，此外，可得到能保证用透镜成形模制造的菲涅耳透镜的光学性能的效果。

本发明的透镜成形模制造方法中，在每个间距区中在从菲涅耳透镜的中心一侧朝向菲涅耳透镜的边缘一侧的切削进行方向上以全反射型棱镜部、折射型棱镜部的顺序进行切削的情况下，在副单元棱镜部切削步骤之前具备在每个间距区中设定间距余量的间距余量设定步骤，同时在副单元棱镜部切削步骤中，在每个间距区中将切削开始位置朝向切削进行方向挪了间距余量后分别切削折射型棱镜部。

根据这一点，在切削全反射型棱镜部时，可防止在每个间距区的各折射型棱镜部间的谷线前端部上发生的透镜成形模的变形，可使透镜成形模成为与设计相一致的形状，此外，可得到能保证用透镜成形模制造的菲涅耳透镜的光学性能的效果。

本发明的透镜成形模制造方法中，在至少一部分的间距区组中连续地切削在光轴方向上具有与光接收无关的高度的虚设棱镜部的反转形状。

根据这一点，能抑制因棱镜部形状的变化而产生的制造误差的急剧的消失、发生，可得到能缓和透射率等的光学性能的急剧的变化的效果。

本发明的透镜制造方法中，在由本发明的第49方面中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，如果树脂固化，则从已固化的树脂卸下透镜成形模，以形成透镜。

根据这一点，可得到能容易地制造高精度的菲涅耳透镜的效果。

本发明的透镜制造方法中，在由本发明的第50方面中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，如果树脂固化，则从已固化的树脂卸下透镜成形模，以形成透镜。

根据这一点，可得到能容易地制造高精度的菲涅耳透镜的效果。

本发明的透镜制造方法中，在由本发明的第51方面中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，如果树脂固化，则从已固化的树脂卸下透镜成形模，以形成透镜。

根据这一点，可得到能容易地制造高精度的菲涅耳透镜的效果。

本发明的透镜制造方法中，在由本发明的第52方面中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，如果树脂固化，则从已固化的树脂卸下透镜成形模，以形成透镜。

根据这一点，可得到能容易地制造高精度的菲涅耳透镜的效果。

本发明的透镜制造方法中，在由本发明的第53方面中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，如果树脂固化，则从已固化的树脂卸下透镜成形模，以形成透镜。

根据这一点，可得到能容易地制造高精度的菲涅耳透镜的效果。

附图的简单说明

图1是示出现有的菲涅耳透镜的概观的图。

图2是示出将现有的菲涅耳透镜应用于屏幕的图像显示装置的结构的图。

图3A、图3B是放大了现有的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。

图4A、图4B是放大了现有的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。

图5A、图5B是放大了现有的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。

图6是示出使图像光倾斜地投影到现有的菲涅耳透镜上的情况的图。

图7是放大了本发明的实施形态1的菲涅耳透镜的1个间距区中的剖面形状的图。

图8是示出折射型棱镜部、全反射型棱镜部和混合型棱镜部的透射率对入射角的变化的状况的图。

图9是说明实施形态1中示出的菲涅耳透镜的无效光线用的图。

图10是放大了本发明的实施形态2的菲涅耳透镜的1个间距区中的剖面形状的图。

图11是比较在实施形态1中示出的混合型棱镜部的透射率与在现有技术中示出的折射型棱镜部的透射率的图。

图12是放大了本发明的实施形态3的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。

图13是放大了本发明的实施形态3的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。

图14是放大了本发明的实施形态3的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。

图15是示出分别将前端刃角β分别定为45°、40°、35°时的混合型棱镜部的透射率的图。

图16是示出分别将出射角f分别定为0°、3°、5°时的混合型棱镜部的透射率的图。

图17A、图17B是示出将菲涅耳透镜应用于屏幕的图像显示装置的结构的图。

图18A～图18C是说明使出射光线的出射角最佳化的方法用的图。

图19是说明使出射光线的出射角最佳化的方法用的图。

图20是示出本发明的实施形态5的背面投影型的图像显示装置的整体结构的图。

图21是从侧面看图20的图像显示装置的情况的图。

图22是示出菲涅耳透镜51的剖面形状的图。

图23A～图23C是说明全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2用的图。

图24A～图24C是分别说明制造菲涅耳透镜51时使用的透镜成形模的特征用的图。

图25A～图25C是分别说明制造菲涅耳透镜51时使用的透镜成形模的特征用的图。

图26是示出本发明的实施形态5的透镜成形模制造方法的流程图。

图27A～图27D是示出利用车刀B进行的透镜成形模C的切削的进行状况的图。

图28A～图28D是示出利用车刀B进行的透镜成形模C的切削的进行状况的图。

图29是示出从菲涅耳透镜51中的菲涅耳透镜中心算起的半径与全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2所占的比例的图。

图30是示出现有技术的菲涅耳透镜110的结构的图。

图31是用线图L5示出图30的菲涅耳透镜110中的全反射型棱镜部的透镜比率的图。

图32是分别示出本实施形态5的菲涅耳透镜51和现有技术的菲涅耳透镜110的透射率的图。

图33A～图33F是说明在透镜成形模的制造工序中发生的变形用的图。

图34是示出本发明的实施形态6的透镜成形模制造方法的流程图。

图35A～图35F是示出按照图34的透镜成形模制造方法切削的透镜成形模的状态的图。

图36A、图36B是说明未具备虚设棱镜部的菲涅耳透镜的结构和工作用的图。

图37A、图37B是说明具备虚设棱镜部的菲涅耳透镜的结构和工作用的图。

图38A、图38B是说明图36A的菲涅耳透镜与图37的菲涅耳透镜的差别用的图。

图39是示出本发明的实施形态7的菲涅耳透镜的剖面形状的图。

图40是示出本发明的实施形态7的菲涅耳透镜的剖面形状的图。

图41A、图41B是示出杂散光吸收片中的光透射层与光吸收层的层叠结构的例子的图。

图42是示出本发明的实施形态7的菲涅耳透镜的剖面形状的图。

用于实施发明的最佳形态

以下，为了更详细地说明本发明，按照附图说明实施本发明用的最佳形态。

实施形态1.

图7是放大了本发明的实施形态1的菲涅耳透镜的1个间距区中的剖面形状的图。箭头表示光线。在此，所谓剖面形状，意味着用包含菲涅耳透镜的光轴的面切断了菲涅耳透镜时的棱镜部的切断面的形状。

在图7中，1是实施形态1的菲涅耳透镜，2是在菲涅耳透镜1的每个间距区中被成形的混合型棱镜部，3A是折射型棱镜部，4A是全反射型棱镜部，5是混合型棱镜部2的出射面。出射面5被成形为平面形状，与菲涅耳透镜1的未图示的光轴正交。折射型棱镜部3A和全反射型棱镜部4A共有出射面5，构成了混合型棱镜部2。

在折射型棱镜部3A中，3B是折射型棱镜部3A的入射面(第1入射面)，3Z是与入射面3B和出射面5一起使折射型棱镜部3A成形的无效面。虽然无效面3Z接收光，但与来自出射面5的光的出射无关。

在全反射型棱镜部4A中，4B是全反射型棱镜部4A的入射面(第2入射面)，4C是与入射面4B和出射面5一起使全反射型棱镜部4A成形的全反射面。在全反射面4C处，利用了从高折射率媒质朝向低折射率媒质入射的光以比临界角大的入射角进行全反射的现象。此外，利用入射面4B进行遮挡，来自空气中的光不至入射到全反射面4C上。

li1是从空气中朝向入射面3B入射的入射光线(第1入射光线)，lt1是利用入射光线li1在入射面3B处的折射(第1折射现象)并朝向出射面5透过的透射光线(第1透射光线)，lo1是利用透射光线lt1在出射面5处的折射(第2折射现象)并朝向空气中出射的出射光线(第1出射光线)。

li2是从空气中朝向入射面4B的入射光线(第2入射光线)，lt2是利用入射光线li2在入射面4B处的折射(第3折射现象)并朝向全反射面4C透过的透射光线(第2透射光线)，lt3是利用透射光线lt2在全反射面4C处的全反射(全反射现象)并朝向出射面5透过的透射光线(第3透射光线)，lo2是利用透射光线lt3在出射面5处的折射(第4折射现象)并朝向空气中出射的出射光线(第2出射光线)。

此外，m1是入射面3B的法线，m2是入射面4B的法线，m3是全反射面4C的法线，m4是出射面5的法线。

其次，说明其工作。

在图7中，如果入射光线li1、li2从折射率1的空气中以入射角a分别到达折射率n(n＞1)的菲涅耳透镜1，则入射光线li1由折射型棱镜部3A的入射  3B进行光接收，入射光线li2由全反射型棱镜部4A的入射面4B进行光接收。

首先，考虑由入射面3B进行了光接收的入射光线li1。

入射光线li1与法线m1构成实际入射角b1，入射到入射面3B上，分离成与法线m1构成折射角χ1的透射光线lt1和反射光线(未图示)。入射面3B的反射光线成为菲涅耳透镜1的损耗。

在入射面3B处折射并透过折射型棱镜部3A的透射光线lt1与法线m4构成角度ψ并到达出射面5。透射光线lt1的一部分成为反射光线(未图示)，剩下的透射光线lt1从出射面5作为出射角f的出射光线lo1而出射。

另一方面，在入射面4B处被接收的入射光线li2与法线m2构成实际入射角b2，入射到入射面4B上，分离成与法线m2构成折射角χ2的透射光线lt2和反射光线(未图示)。入射面4B的反射光线成为菲涅耳透镜1的损耗。

在入射面4B处折射并透过全反射型棱镜部4A的透射光线lt2以与法线m3构成的角度比临界角大的角度90°-d到达全反射面4C，被全反射面4C全反射，成为透射光线lt3。此时，将全反射面4C设计成透射光线lt3与透射光线lt1成为平行的关系。由于利用全反射的现象来使光路折弯，故不存在从全反射面4C出射的光线，几乎没有在全反射面4C中的损耗。

被全反射面4C全反射的透射光线lt3与法线m4构成角度ψ，到达出射面5。透射光线lt3的一部分成为反射光线(未图示)，剩下的透射光线lt3从出射面5作为出射角f的出射光线lo2而出射。由于透射光线lt1、lt3平行，故出射光线lo1、lo3也平行地被出射。

如上所述，菲涅耳透镜1成为具备组合了折射型棱镜部3A和全反射型棱镜部4A的混合型棱镜部2的结构。即，在菲涅耳透镜1的多个间距区中具备在全反射型棱镜部4A中对折射型棱镜部3A进行了成形的混合型棱镜部2，以便利用入射面3B对在图5B中已说明的无效光线le(斜线部分)进行光接收。说到无效光线le，它是由于不被全反射面4C全反射而不成为透射光线lt3的朝向入射面4B的入射光线li2的一部分，利用折射型棱镜部3A对成为全反射型棱镜部的损耗的无效光线le进行了光接收。

如果对于平面形状的出射面5来确定入射角a和出射角f，则按照折射的法则来决定出射面5与入射面3B构成的角度γ，此外，如果除了入射角a、出射角f外，全反射面4C与入射面4B构成的前端刃角β被确定，则按照折射的法则、全反射的法则来决定出射面5与全反射面4C构成的角度α。使前端刃角β对于入射角成为最佳值，以便混合型棱镜部2实现高透射率。此外，使出射面5与无效面3Z构成的角度成为在制造菲涅耳透镜1时能卸下金属模(透镜成形模)那样的角度(在图7中为90°)。

由于利用组合了在小的入射角a的情况下显示出高透射率的折射型棱镜部3A与在大的入射角a的情况下显示出高透射率的全反射型棱镜部4A的混合型棱镜部2构成了菲涅耳透镜1，故能对于宽范围的入射角a具有良好的透射率。

为了具体地理解本实施形态1的效果，根据图7进行透射率的分析。

如果求折射型棱镜部3A的透射率TX、全反射型棱镜部4A的透射率TY，则分别如(1)(2)式所示。

<折射型棱镜部3A的透射率TX>

 TX＝[tan(α-d)/{tan(α-d)-tan(α+β)

}]×{1-tan(γ)×tan(a)}×[1-{(n-1)/(

n+1)}²]×[1-0.5×(PX²+QX²)]      (1)

其中，

 PX＝tan[a+γ-sin^-1{(1/n)×sin(a+γ)

}]÷tan[a+γ+sin^-1{(1/n)×sin(a+γ)}

]

 QX＝sin[a+γ-sin^-1{(1/n)×sin(a+γ)

}]÷sin[a+γ+sin^-1{(1/n)×sin(a+γ)}

]

<全反射型棱镜部4A的透射率TY>

 TY＝[tan(α)/{tan(α)-tan(α+β)}-ta

n(α-d)/{tan(α-d)-tan(α+β)}]×{1-t

an(α+β)×tan(a)}×[1-{(n-1)/(n+1)}²

]×[1-0.5×(PY²+QY²)]           (2)

其中，

 PY＝tan[b-sin^-1{(1/n)×sin(b)}]÷t

an[b+sin^-1[(1/n)×sin(b)}]

 QY＝sin[b-sin^-1{(1/n)×sin(b)}]÷s

in[b+sin^-1{(1/n)×sin(b)}]

混合型棱镜部2的透射率Tall作为透射率TX与透射率TY的和来求出，如(3)式所示。

<混合型棱镜部2的透射率Tall>

Tall＝TX+TY                                   (3)

根据(1)～(3)，在图8中示出对于入射角a的各透射率TX、TY、Tall的变化的状况。计算条件定为：出射角f＝0°，前端刃角β＝45°，折射率n＝1.5。

在图8中，横轴用度单位来表示入射角a，纵轴用百分率单位来表示透射率。此外，用虚线来表示折射型棱镜部3A的透射率TX，用单点点划线来表示全反射型棱镜部4A的透射率TY，用实线来表示混合型棱镜部2的透射率Tall。

在图8中，在入射角a大体为40°以上的区域中，全反射型棱镜部4A的透射率TY显示出90％以上的高值。此外，如果入射角a从40°起减小，则透射率TY急剧地减少，显示出全反射型棱镜部4A的入射角依存性，这一点是可以理解的。

另一方面，与该透射率TY的特性相反，显示出入射角a越小、折射型棱镜部3A的透射率TX越增加的特性，呈现了折射型棱镜部3A的入射角依存性。

由于由具有这样的2种不同的入射角依存性的折射型棱镜部3A、全反射型棱镜部4A构成了混合型棱镜部2，故如图8的透射率Tall所示，在入射角a为40°以上的区域中，显示出90％以上的值，即使在入射角a为40°以下的区域中，由于折射型棱镜部3A补偿全反射型棱镜部4A的透射率的减少，故在入射角0°～90°的整个区域中，可实现至少约为60％的透射率Tall。

如上所述，按照本实施形态1，由于配备具有混合型棱镜部2的间距区，故可得到能构成减轻了入射角依存性的高透射率的菲涅耳透镜1的效果，其中，混合型棱镜部2具备全反射型棱镜部4A和折射型棱镜部3A，上述全反射型棱镜部4A的剖面形状由下述部分构成：入射面4B，以实际入射角b2接收入射角a的入射光线li2，使其作为透射光线lt2而折射；全反射面4C，以比临界角大的角度接收透射光线lt2，使其作为透射光线lt3而全反射；以及出射面5，使透射光线lt3折射，出射出射角f的出射光线lo2，上述折射型棱镜部3A的剖面形状由下述部分构成：全反射型棱镜部4A的出射面5；入射面3B，将全反射型棱镜部4A的无效光线的一部分作为规定的实际入射角b1的入射光线li1来接收，使其作为与透射光线lt3平行的透射光线lt1而折射；以及无效面3Z，与出射面5和入射面3B交叉。

再有，没有必要在菲涅耳透镜的全部间距区中具备本实施形态1中示出的混合型棱镜部2，也可合并使用现有的折射型棱镜部131A和全反射型棱镜部141A。例如，也可根据入射角的大小，将菲涅耳透镜的全部间距区分成3个间距区组，在第1间距区组中对折射型棱镜部131A进行成形，在第2间距区组中对混合型棱镜部2进行成形，在第3间距区组中对全反射型棱镜部141A进行成形。这样，通过构成合并了混合型棱镜部2和其它的现有的棱镜部的菲涅耳透镜，可根据入射角选择最佳的棱镜部，得到能进一步减轻高透射率的菲涅耳透镜的入射角依存性的效果，可得到能在整个面上提供具有明亮的画面的图像显示装置的效果。

实施形态2.

在实施形态中示出的菲涅耳透镜1中，存在由无效面3Z接收的无效光线。由于无效光线不从出射面5以出射角f出射，故成为菲涅耳透镜1的损耗。在本实施形态2中，说明使该无效光线减少的方法。

图9是说明实施形态1中示出的菲涅耳透镜1的无效光线用的图。箭头表示光线。对于与图7为同一或相当的结构，标以同一符号。

在图9中，lie是由无效面3Z或邻接间距区的无效面3Z-1接收的无效光线，打斜线的区域E1是无效光线lie的光束通过的无效区域，lte是由无效面3Z折射后透过菲涅耳透镜1的无效光线lie的透射光线，loe是由出射面5折射后以出射角f1(≠f)朝向空气中出射的透射光线lte的出射光线。

如看图9可明白的那样，无效光线lie由无效面3Z折射后成为透射光线lte，由出射面5折射后成为出射角f1的出射光线loe。即，由于通过无效区域E1由无效面3Z接收的无效光线lie不以出射角f出射，故成为菲涅耳透镜1的损耗。

因此，在本实施形态2中，利用在每个间距区中具有下面的图10中示出的剖面形状的菲涅耳透镜，使无效光线减少。

图10是放大了本发明的实施形态2的菲涅耳透镜的1个间距区中的剖面形状的图。箭头表示光线。对于与图7、图9为同一或相当的结构，标以同一符号。

在图10中，6是实施形态2的菲涅耳透镜，7是菲涅耳透镜6的混合型棱镜部，与实施形态1的混合型棱镜部2相同，具备折射型棱镜部3A。

8A是与折射型棱镜部3A一起使混合型棱镜部7成形的全反射型棱镜部，8B是全反射型棱镜部8A的入射面(第2入射面)，8C是全反射型棱镜部8A的全反射面，9是混合型棱镜部7的平面形状的出射面，3Z-1是在全反射型棱镜部8A的邻接间距区中被成形的折射型棱镜部的无效面，8B-2是在折射型棱镜部3A一侧的邻接间距区中被成形的全反射型棱镜部的入射面。此外，E2是无效光线lie的光束通过的无效区域，E3是从无效区域E1中去掉了无效区域E2的有效区域(即，E1＝E2+E3的关系成立)。

将入射面8B成形为从无效光线lie的方向看遮挡邻接间距区的无效面3Z-1的一部分那样的剖面形状。因而，图9的通过无效区域E1的无效光线lie中通过有效区域E3的光线不由无效面3Z-1接收，而是利用入射面8B作为入射光线li2来接收。其结果是，从图10可理解，无效区域E1减少为无效区域E2。

由于为了遮挡朝向邻接间距区的无效面3Z-1的无效光线lie而将入射面8B的剖面形状作成曲线状，故入射面8B中的折射角在入射光线li2的每个光路中各不相同。因此，将全反射面8C成形为这样的曲线状的剖面形状(第2入射面补偿形状)，即，使该不同的折射角的全部的透射光线lt2进行全反射，成为透射光线lt3，而且，使由折射型棱镜部3A的入射面3B折射了的透射光线lt1与透射光线lt3平行。

其次，说明其工作。

关于通过折射型棱镜部3A的光线，由于是与实施形态同样的工作，故省略其说明。

由入射面8B折射了的透射光线lt2被全反射面8C全反射后，作为透射光线lt3朝向出射面9。由于将全反射面8C的形状设计成对透射光线lt2进行了全反射的透射光线lt3与来自入射面3B的透射光线lt1平行，故与透射光线lt1相同，透射光线lt3由出射面9折射后作为出射角f的出射光线lo2出射。

这样，由于利用入射面8B将理应由全反射型棱镜部8A一侧的邻接间距区的无效面3Z-1接收的无效光线lie的一部分(有效区域E3)作为入射光线li2来接收，故使无效区域E1减少为无效区域E2，可增加混合型棱镜部7的光接收效率。

从无效光线的方向来看，利用折射型棱镜部3A一侧的邻接间距区的入射面8B-2遮挡了混合型棱镜部7的无效面3Z。即使在未图示的其它的间距区中，也是同样的，可整体地使无效区域E1减少，使菲涅耳透镜6整体的光接收效率提高。

如上所述，按照本实施形态2，由于在全反射型棱镜部8A中具备从无效光线lie的方向看遮挡全反射型棱镜部8A一侧的邻接间距区的无效面3Z-1的入射面8B和使由入射面8B折射了的全部透射光线lt2进行全反射成为与透射光线lt1平行的透射光线lt3的全反射面8C，故可得到能使无效区域E1减少并使菲涅耳透镜6的光接收效率增加的效果。

再有，由于从菲涅耳透镜6已固化的合成树脂中卸下金属模(透镜成形模)来完成，故将全反射型棱镜部8A的剖面形状作成能卸下金属模的形状。

此外，本实施形态2不限定于具备混合型棱镜部的菲涅耳透镜，也可应用于具备现有的全反射型棱镜部的菲涅耳透镜。

实施形态3.

在实施形态1中，将具备折射型棱镜部3A和全反射型棱镜部4A的混合型棱镜部2成形为菲涅耳透镜1，实现了图8的透射率，但与高入射角区域相比，在小入射角区域处的特性较差。在本实施形态3中，说明改善小入射角区域的透射率的方法。

图11是比较在实施形态1中示出的混合型棱镜部2的透射率与在现有技术中示出的折射型棱镜部131A的透射率的图。

与图8相同，图11的横轴、纵轴分别是入射角a〔单位：度〕、透射率〔单位：百分率〕。用实线表示混合型棱镜部2的透射率，用单点点划线表示折射型棱镜部131A的透射率。

由于图4中已说明的菲涅耳透镜131在小入射角区域中具有良好的透射率，故从图11可明白，与混合型棱镜部2的透射率相比，折射型棱镜部131A在比特性变化角a0低的入射角区域中显示出高的透射率。特性变化角a0是混合型棱镜部、折射型棱镜部两者的透射率一致的点处的入射角。

因此，在本实施形态3中，如以下所示那样在具备混合型棱镜部2的菲涅耳透镜1中应用折射型棱镜部131A，以改善在小入射角区域中的透射率。

图12是放大了本发明的实施形态3的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。箭头表示光线。

在图12中，10是实施形态3的菲涅耳透镜，11A、11B是在实施形态1中示出的菲涅耳透镜1的混合型棱镜部，12A、12B是在现有技术中示出的菲涅耳透镜131的折射型棱镜部，13是菲涅耳透镜10的平面形状的出射面，m5是出射面13的法线。

li3～li6分别是射向各棱镜部11A、11B、12A、12B的入射光线，与法线m5分别构成入射角a1～a4。

也包含特性变化角a0的各入射角的大小关系是，a1＞a2≥a0＞a3＞a4(或a1＞a2＞a0≥a3＞a4)。因而，在棱镜部11A的上方向(图12的上方)上有菲涅耳透镜10的最端部，在棱镜部12B的下方向(图12的下方)上存在菲涅耳透镜10的光轴。

从菲涅耳透镜10的最端部到混合型棱镜部11B为止的各间距区中分别对混合型棱镜部进行了成形，从折射型棱镜部12A到菲涅耳透镜10的光轴为止的各间距区中分别对折射型棱镜部进行了成形。

即，在图12的菲涅耳透镜10中，在入射角a≥a0(或a＞a0)的间距区中，应用了混合型棱镜部11A、11B，在a0＞入射角a(或a0≥a)的间距区中，应用了折射型棱镜部12A、12B。

以特性变化角a0为棱镜部的剖面形状的变化点，由于在比特性变化角a0小(或以下的)小入射角区域的各间距区中具备折射型棱镜部12A、12B，在比特性变化角a0大(或以上的)大入射角区域的各间距区中具备混合型棱镜部11A、11B，故在比特性变化角a0低的入射角区域中，成为图11的菲涅耳透镜131的特性，在比特性变化角a0高的入射角区域中，成为图11的菲涅耳透镜1的特性，与实施形态1的菲涅耳透镜1相比可提高小入射角区域的透射率。

此外，为了使特性变化角a0附近的透射率变化变得平滑，可如下那样做。

图13是放大了本发明的实施形态3的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。箭头表示光线。

在图13中，14是实施形态3的菲涅耳透镜，15C～15H分别是在实施形态1中示出的菲涅耳透镜1的混合型棱镜部，16C～16F是在现有技术中示出的菲涅耳透镜131的折射型棱镜部，17是菲涅耳透镜14的平面形状的出射面，m6是出射面17的法线。

li7～li16分别是射向各棱镜部15C、15D、15E、16C、15F、15G、16D、15H、16E、16F的入射光线，与法线m6分别构成入射角a5～a14。

各入射角的大小关系是，a5＞a6＞...a13＞a14。因而，混合型棱镜部15C的上方向(图1 3的上方)上有菲涅耳透镜14的最端部，在折射型棱镜部16F的下方向(图13的下方)上存在菲涅耳透镜14的光轴。

从菲涅耳透镜14的最端部到混合型棱镜部15C为止的各间距区中分别对混合型棱镜部进行了成形，从折射型棱镜部16F到菲涅耳透镜14的光轴为止的各间距区中分别对折射型棱镜部进行了成形。

在图13的菲涅耳透镜14中，在与特性变化角a0附近的入射角(特性变化区域)相当的各间距区中，在入射角的减少的同时，使折射型棱镜部对于混合型棱镜部的个数的比率(混合比率)呈阶梯状地增加。

例如，假定在入射角a10与入射角a11之间存在特性变化角a0。此时，如图13中所示，在棱镜部15C～15E和棱镜部16C中，以3∶1的混合比率、在棱镜部15F～15G和棱镜部16D中，以2∶1的混合比率、在棱镜部15H和棱镜部16E中，以1∶1的混合比率对特性变化角a0附近的入射角的棱镜部进行了成形。

这样，在与特性变化角a0附近的入射角相当的特性变化区域的各间距区中，由于使混合型棱镜部15C～15H与折射型棱镜部16C～16F呈阶梯状地混合、随入射角的减少而逐渐地增加折射型棱镜部对混合型棱镜部的混合比率，故与图12的菲涅耳透镜10相比，图13的菲涅耳透镜14可使特性变化角a0附近的透射率变化变得平滑。

当然，根据菲涅耳透镜14的规格来确定特性变化角a0对于各入射角的大小关系的分配或特性变化区域的间距区数、混合比率等即可。

再者，也可如下所述那样使特性变化角a0附近的透射率变化变得平滑。

图14是放大了本发明的实施形态3的菲涅耳透镜的多个间距区中的剖面形状的图。箭头表示光线。

在图14中，18是实施形态3的菲涅耳透镜，19A是菲涅耳透镜18的混合型棱镜部，19B～19D是菲涅耳透镜18的混合型棱镜部(媒介棱镜部)，19E是折射型棱镜部，19A-1～19D-1是构成混合型棱镜部19A～19D的全反射型棱镜部的入射面，19A-2～19D-2是构成混合型棱镜部19A～19D的折射型棱镜部的入射面，19E-2是折射型棱镜部19E的入射面，20是菲涅耳透镜18的平面形状的出射面，m7是出射面20的法线。

li17～li21分别是射向各混合型棱镜部19A～19D、折射型棱镜部19E的入射光线，与法线m7分别构成入射角a15～a19。

21B～21D是分别与入射角a16～a18对应的实施形态1的混合型棱镜部，分别具备全反射面21B-1～21D-1、入射面21B-2～21D-2。为了与本实施形态3的混合型棱镜部19B～19D进行对照，用单点点划线进行了图示。

各入射角的大小关系是，a15＞a16＞a17＞a18＞a19。因而，混合型棱镜部15C的上方向(图14的上方)上有菲涅耳透镜18的最端部，在折射型棱镜部19E的下方向(图14的下方)上存在菲涅耳透镜18的光轴。

从菲涅耳透镜18的最端部到混合型棱镜部19A为止的各间距区中分别对实施形态1的混合型棱镜部进行了成形，从折射型棱镜部19E到菲涅耳透镜18的光轴为止的各间距区中分别对现有的折射型棱镜部进行了成形。

在图14的菲涅耳透镜18中，在与特性变化角a0附近的入射角(特性变化区域)相当的各间距区中，在对于入射光保持规定的角度的状态下使入射面19B-1～19D-1的面积稍微减少，而且，在对于入射光保持规定的角度的状态下使入射面19B-2～19D-2的面积稍微增加。

即，在图14中，面积的大小关系是，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，随着a16～a18和入射角减少，稍微减少了全反射型棱镜部的下述的入射面面积：入射面19B-1、入射面19C-1和入射面19D-1，稍微增加了折射型棱镜部的下述的入射面面积：入射面19B-2、入射面19C-2和入射面19D-2。

即，如果特性变化角a0为a16至a18(与a16～a18相当的3个间距区是特性变化区域的间距区)之间，则随着入射角从a16减少为a18，稍微减少了入射面19B-1～19D-1的面积，稍微增加了入射面19B-2～19D-2的面积。

通过这样做，由于混合型棱镜部19A经混合型棱镜部19B～19D呈阶梯状地变换为折射型棱镜部19E，故可使特性变化角a0附近的透射率变化变得平滑。

此时，根据菲涅耳透镜18的规格来确定入射面19B-1～19D-1和入射面19B-2～19D-2对于入射光线li18～li20的规定的角度即可。

此外，例如，入射面19B-1～19D-1也可分别与混合型棱镜部21B～21D的入射面21B-2～21D-2平行地使面积稍微减少(图14的中空箭头)，入射面19B-2～19D-2也可按原样使用混合型棱镜部21B～21D的折射型棱镜部的入射面使面积稍微增加。

再有，在此，使用3个混合型棱镜部19B～19D作为媒介棱镜部来说明，但媒介棱镜部的个数(即，特性变化区域的间距区数)不作特别限定。

再者，入射面19B-1～19D-1、入射面19B-2～19D-2的面积的微增量、面积微减量不作特别限定，以使特性变好的方式来决定即可。

如上所述，按照本实施形态3，以特性变化角a0为边界，在与比特性变化角a0大(或以上的)入射角相当的各间距区中对混合型棱镜部进行成形，在与比特性变化角a0小(或以下的)入射角相当的各间距区中对折射型棱镜部进行成形，因此，可得到能改善小入射角区域中的透射率的效果。

此外，按照本实施形态3，在特性变化角a0附近的特性变化区域的各间距区中，由于根据入射角的减少来增加折射型棱镜部16C～16F对混合型棱镜部15C～15H的混合比率，故可得到改善小入射角区域中的透射率、使特性变化角a0附近的透射率变化变得平滑的效果。

再者，按照本实施形态3，在特性变化角a0附近的特性变化区域的各间距区中，由于具备在入射角的减少的同时、使入射面19B-1～19D-1的面积稍微减少、使入射面19B-2～19D-2的面积稍微增加的混合型棱镜部19B～19D，故可得到改善小入射角区域中的透射率、使特性变化角a0附近的透射率变化变得平滑的效果。

再有，也可将本实施形态3应用于实施形态2。

实施形态4.

在本实施形态4中，叙述在实施形态1中已叙述的混合型棱镜部2的前端刃角β和出射角f的最佳值。

首先，叙述入射面4B与全反射面4C构成的前端刃角β的最佳值。

图15是示出将前端刃角β分别定为45°(实线)、40°(双点点划线)、35°(虚线)时的混合型棱镜部2的透射率Tall的图。

与β＝45°(图8的情况)相比，在a＝约40°以上的大的入射角区域中，显示出在β＝40°、35°的任一情况下透射率为同等(90％以上)的特性。

但是，从图15可明白，在β＝45°的情况下，在a＝约40°以下时，透射率减少。另一方面，与β＝45°的情况相比，β＝40°的透射率Tall到a＝约35°的小入射角区域为止显示出90％以上的高透射率。再者，在β＝35°的情况下，该趋势变得更加显著，高透射率区域扩展到a＝约30°为止。

即，在a＝约40°以下的小入射角区域中，通过使前端刃角β的值成为尽可能小的角度，可减轻透射率Tall的入射角依存性，可对于宽范围的入射角实现高透射率。

再有，在图15中，如果将前端刃角β的值定为40°或35°，则在a＝约15°以下的区域中，成为60％以下的透射率，但在与该a＝约15°以下的区域相当的间距区的混合型棱镜部2中，如果使前端刃角β大到45°，则可补偿透射率的下降。

即，在入射角a＝约15°处，40°时的前端刃角β的透射率与45°的前端刃角β的透射率相等，由于在入射角a＝约15°以上和入射角a＝约15°以下的区域中，两者的透射率的高低关系发生了反转，故通过在a＝15°～90°的区域中定为β＝40°，在a＝0°～15°的区域中定为β＝45°，可实现组合了在a＝15°～90°中β＝40°的特性(图15的双点点划线)与在a＝0°～15°中β＝45°的特性(图15的实线)的透射率。

此外，也可使用在实施形态3中已叙述的方法来补偿透射率的下降。此时，成为组合了折射型棱镜部的特性(图15的单点点划线)与例如β＝40°的混合型棱镜部的特性的透射率。

这样，在设计实施形态1的菲涅耳透镜1时，希望根据入射角的值尽可能使混合型棱镜部2的前端刃角β为锐角。但是，如果前端刃角β太小，则在入射角a大的情况下，图7的入射面4B与出射面5构成的角度为钝角，由于在制造菲涅耳透镜1时成为不可能卸下金属模(透镜成形模)的形状，故要注意这一点，根据入射角a的值，将前端刃角β设定为最佳值。

换言之，通过在不损害菲涅耳透镜1的制造性的范围内尽可能将混合型棱镜部2的前端刃角β设定为锐角(最锐角度)，可得到能进一步改善透射率的效果。此外，在最锐角度以外的前端刃角β的透射率比最锐角度的前端刃角β的透射率大的入射角区域中，通过与最锐角度相比增加前端刃角β，可得到在入射角的整个区域中能实现高透射率的效果。

其次，叙述出射光线的出射角f的最佳值。

图16是示出分别将出射角f分别定为0°(实线)、3°(单点点划线)、5°(虚线)时的混合型棱镜部2的透射率Tall的图。

从图16可知，在a＝约40°以上的大入射角区域中，显示出在出射角f＝0°、3°、5°的任一情况下透射率为同等(90％以上)的特性。此外，在a＝约40°以下的小入射角区域中，与f＝0°的情况相比，在f＝3°的情况下改善了透射率Tall，再者，与f＝3°的情况相比，在f＝5°的情况下改善了透射率Tall。

因而，关于出射角f，通过在a＝约40°以下的小入射角区域中增大出射角f，可改善透射率Tall。

如果在小入射角区域中增大出射角f，则也可得到以下示出的效果。

图17A、图17B是示出将菲涅耳透镜1应用于屏幕的图像显示装置的结构的图，图17A是从侧面看时的结构图，图17B是图像显示装置的正视图。箭头表示光线。

在图17A中，31是发出光的发光体(照明光源装置)，32是在焦点上配备发光体31的抛物面镜(照明光源装置)，33是对抛物面镜32已反射的光进行聚光的聚光透镜(聚光光学装置)，34是液晶等的光阀(光调制装置)。光阀34对聚光透镜33已聚集的光在空间上进行强度调制。

35是使光阀34进行了强度调制的光成像的投影光学透镜(投影光学***)，36是从背面接收投影光学透镜35已成像的光以显示图像的背面投影型的屏幕。屏幕36起到在使已扩展的光线大体成为平行光的基础上使之成像来显示图像、在宽的范围内使光漫射以扩展视野范围的作用。

在屏幕36中，37是各实施形态中示出的菲涅耳透镜，38是双凸透镜。

菲涅耳透镜37以在各实施形态中已说明的工作接收来自投影光学透镜36的光，经每个间距区的混合型棱镜部以规定的出射角出射光线。即，菲涅耳透镜37用于使由投影光学透镜35已扩展了的光大体实现平行化。双凸透镜38在使来自菲涅耳透镜37的出射光成像的基础上使之漫射。

39、40是光轴。光轴39被抛物面镜32、聚光透镜33、光阀34所共有。光轴40被投影光学透镜35、菲涅耳透镜37和双凸透镜38所共有，与菲涅耳透镜37的出射面正交。

光轴39与光轴40互不相交，处于构成依存于光阀34的最佳设定角的独立的关系。共有光轴39的抛物面镜32、聚光透镜33、光阀34相对于光轴40以偏心的方式进行了配置。

如图17A中所示，被构成光学***的图像显示装置成为图17B中所示的正视图。与图17A相同的符号为相同的构成要素。

在图17B中，41是图像显示装置本体，42是在菲涅耳透镜37中设置的混合型棱镜部的环带，为了表现环带42对于屏幕36的关系而进行了图示。43是图像显示装置41的外罩，容纳了抛物面镜32、聚光透镜33、光阀34等。

除了从以偏心方式配置的光阀34使光投影到屏幕36上以外，与图2的图像显示装置进行同样的工作，由于菲涅耳透镜37的工作也在前面进行了叙述，故省略其说明。

准备偶数台以这种方式构成的图像显示装置，如下面的图18所示那样，最好以多路结构来利用。

图18A～图18C是说明使出射光线的出射角最佳化的方法用的图，以多路方式构成了2台图像显示装置。图18A是使出射角最佳化的菲涅耳透镜的剖面图，图18B是具备图18A的菲涅耳透镜的屏幕的正视图，图18C是示出以多路方式构成了图18B的图像显示装置时的与使用者的关系的图。

在图18A～图18C中，36A、36B是屏幕，37A、37B是菲涅耳透镜，38A、38B是双凸透镜，40A、40B分别是菲涅耳透镜37A、37B的光轴，41A、41B都是图1 7A、图17B的图像显示装置，42A、42B分别是菲涅耳透镜37A、37B的环带，43A、43B分别是图像显示装置41A、41B的外罩。环带42A、42B分别是只与在被切成矩形形状的菲涅耳透镜37A、37B的4边中最接近于光轴40A、40B的1边交叉(从光轴40A、40B来看)的环带(边界环带)(也可在1边上不包含光轴)。由屏幕36A、36B的视角特性或透射率等来确定环带42A、42B。

在图18A～图18C中示出的图像显示装置成为下述的多路结构：使一方的图像显示装置41A的上下反转，使外罩43A位于上侧，将外罩43B位于下侧的图像显示装置41B的屏幕36B的上部与图像显示装置41A的屏幕36A的上部合在一起。这样，由于分割1个图像、分别供给图像显示装置41A、41B，利用2个屏幕36A、36B作为1个一体的图像来显示，故可显示更大的图像。

44是图像显示装置41A、41B的使用者，45是使用者44的视角。此外，lo3A～lo7A、lo3B～lo7B分别是从菲涅耳透镜37A、37B的各间距区出射的出射光线。按接近于光轴40A的顺序，成为出射光线lo3A～lo7A，按接近于光轴40B的顺序，成为出射光线lo3B～lo7B。将越接近于光轴40A、40B的出射光线、即环带42A、42B的内侧(光轴40A、40B一侧)的出射光线的出射角设定得越大。

如图18C中所示，使用者44以视角45观察以多路方式构成的2台图像显示装置41A、41B的一体图像。此时，如果是使用了通常的菲涅耳透镜的图像显示装置，则菲涅耳透镜的出射光线全部相对于光轴平行而均匀。另一方面，双凸透镜38A、38B具有视角特性，各出射光线在主光线方向上最明亮，若相对于主光线越从倾斜方向看，则变得越暗。因而，在视角大的外罩43A、43B附近，由于根据视角从倾斜方向看相对于屏幕在法线方向上出射的主光线，故亮度减少这一点是很普通的。

但是，在本实施形态4的菲涅耳透镜37A、37B中，将来自越接近于光轴40A、40B的间距区、即入射角越小的间距区的出射光线(将出射光线lo3A、lo3B的出射角设定为最大出射角)的出射角设定得越大。即，由于出射光的主光线朝向使用者44的方向，故可减轻因双凸透镜38、38的视角特性引起的衰减作用。此外，这一点相对地补偿外罩43A、43B附近的透射率，同时可使出射角实现最佳化，以使各出射光线lo3A～lo7A、lo3B～lo7B射向视野角45内。

这样，在将菲涅耳透镜37A、37B应用于多路结构的图像显示装置时，可得到能对使用者提供明亮的图像的效果。

此外，如图19中所示，在组合了4台图像显示装置41A、41B、41C、41D作为多路结构的图像显示装置来使用时，各图像显示装置41A、41B、41C、41D在环带42A、42B、42C、42D的内侧(光轴40A、40B、40C、40D一侧)将出射角f设定得较大。即，与图18A～图18C相同，这样来设定出射光线，即，各出射光的主光线射向使用者44A的方向，同时在环带42A、42B、42C、42D的外侧(构成屏幕36A、36B、36C、36D的菲涅耳透镜的透镜外周一侧)相对于光轴40A、40B、40C、40D平行。与图18A～图18C的情况相同，环带42A、42B、42C、42D分别是只与在构成屏幕36A、36B、36C、36D的菲涅耳透镜的矩形形状的4边中最接近于光轴40A、40B、40C、40D的1边交叉的环带(边界环带)，由屏幕的视角特性或透射率等来确定。

在以多路方式构成的各图像显示装置41A、41B、41C、41D的屏幕36A、36B、36C、36D间的边界附近，必须将出射光的主光线设定为平行。如果主光线为平行，则即使如使用者44B那样从倾斜方向看屏幕的情况下，由于因从边界附近的倾斜方向具有视角观看这一点引起的双凸透镜的视角特性的衰减率在夹住边界的两侧屏幕中都是相同的，故也不会产生屏幕边界处的亮度的离散性，即使从倾斜方向观看，也可得到均匀的图像。在此基础上，由于在环带42A、42B、42C、42D的内侧将出射角f设定得较大，故可改善变暗的环带42A、42B、42C、42D的内侧的亮度，可改善屏幕内的亮度均匀性。

如以上所看到的那样，在只与屏幕相一致地被切成矩形形状的菲涅耳透镜的4边中与最接近于菲涅耳透镜的光轴的1边交叉的边界环带的光轴一侧的间距区中，将出射光线设定为平行，在边界环带的透镜外周一侧的间距区中，将出射光线的出射角设定得较大，由此，可得到在将菲涅耳透镜应用于多路结构的图像显示装置的屏幕时能改善屏幕内的亮度均匀性的效果。

再有，由图17A、图17B、图18A～图18C、图19可明白，可使用在以上的各实施形态中已说明的菲涅耳透镜和使光成像并漫射的双凸透镜等的光成像漫射装置来构成屏幕，由于能以高透射率来接收宽图像角的投影光而不太依赖于入射角，故可得到能构成在预定的深度规格下以高亮度来显示更大画面的图像的屏幕的效果。

此外，在将在以上的各实施形态中已说明的菲涅耳透镜应用于屏幕的情况下，也可使双凸透镜与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。通过这样做，可得到能构成减少了部件数目的屏幕的效果。

实施形态5.

图20是示出本发明的实施形态5的背面投影型的图像显示装置的整体结构的图。

图20的图像显示装置是配备具有菲涅耳透镜51和漫射片52的屏幕53和图像光源54的、在屏幕53上显示从图像光源54投影来的图像光的装置。屏幕53是高宽比为4∶3、尺寸为50英寸的屏幕。

图21是从侧面看图20的图像显示装置的情况的图。

将屏幕53配置成：与图像光源54的水平方向的距离为450mm，屏幕53的下端与图像光源54的垂直方向的距离为200mm。

漫射片52具有双凸透镜等，是起到使图像光漫射到规定的范围内的作用的光漫射装置。

菲涅耳透镜51是并排地配置了微小的单元棱镜部的透镜，是以同心圆状配置了单元棱镜部的圆环状的菲涅耳透镜。在从菲涅耳透镜51的同心圆的中心延伸的垂线上配置了图像光源54，作为菲涅耳透镜51使用的是偏离菲涅耳透镜51的中心的部分(参照图20)。

图22是示出菲涅耳透镜51的剖面形状的图。

从菲涅耳透镜中心一侧朝向菲涅耳透镜边缘一侧，可根据其剖面形状将菲涅耳透镜51分成区域A1、A2、A3这3个区域。

首先，作为基本的形态，说明区域A2。

在区域A2中的单元棱镜部(混合型棱镜部)配备具有入射面(第2入射面)51A和全反射面51B、顶角为40°的全反射型棱镜部U1以及具有入射面(第1入射面)51C和无效面51D的折射型棱镜部U2。所谓该单元棱镜部，指的是从作为邻接的单元棱镜部的无效面51D与全反射面51B的交线的谷线T到相邻的谷线T之间的部分，单元棱镜部的间距P＝0.1mm。再有，该间距P＝0.1mm在其它的区域A2、A3中的单元棱镜部也是相同的值。

图23A～图23C是说明全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2用的图。

图23A示出只形成了与折射型棱镜部U2同等的形状的单元棱镜部的菲涅耳透镜(具备折射型棱镜部的现有的菲涅耳透镜)。如已说明的那样，投影到入射面51C上的光束R1in被入射面51C折射而在所希望方向上出射光。但是，投影到无效面51D上的光束R2in被无效面51D反射或折射，成为杂散光。

图23B示出只形成了与全反射型棱镜部U1同等的形状的单元棱镜部的菲涅耳透镜(具备全反射型棱镜部的现有的菲涅耳透镜)。如已说明的那样，投影到入射面51A上的光束R3in被全反射面51B全反射后在所希望方向上出射光。但是，剩下的光束R4in不能到达全反射面51B，成为杂散光。

图23C示出了本实施形态5中的菲涅耳透镜51。在菲涅耳透镜51中，将组合了全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2的形状作为单元棱镜部，以使只由全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2形成的图23A和图23B中示出的菲涅耳透镜不能朝向所希望的方向(在本实施形态5的情况下，是与菲涅耳透镜51大致垂直的方向)上出射光的光束的一部分在所希望的方向上出射光。

具体地说，在全反射型棱镜部U1中在将不到达全反射面51B的光束R4in投影的部分上配置了折射型棱镜部U2。因而，菲涅耳透镜51使光束R4in的一部分折射后在所希望方向上偏转而出射光。

如果从另一方面来看该配置，则可看作在折射型棱镜部U2中在投影到无效面51D的光束R2in的光路上配置了菲涅耳透镜中心一侧的邻接间距区的全反射型棱镜部U1。因而，菲涅耳透镜51使光束R2in的一部分全反射后在所希望方向上偏转而出射光。即，分别在能弥补全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2各自的短处的位置上进行了配置。

此外，在图22的区域A2的1个间距区中，将全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2配置成延长了入射面51C的面通过周边一侧的谷线T，延长了入射面51A的面通过菲涅耳透镜中心一侧的谷线T。以这种方式进行配置的原因是起因于菲涅耳透镜51的制造方法。以下在菲涅耳透镜51的制造方法中进行说明。

利用树脂成形来制造菲涅耳透镜51。因而，必须制造形成了其反转形状的透镜成形模。

图24A～图24C和图25A～图25C是分别说明制造菲涅耳透镜51时使用的透镜成形模的特征用的图。图24A～图24C示出了切削与全反射型棱镜部U1对应的部分的情况，图25A～图25C示出了切削与折射型棱镜部U2对应的部分的情况。

在图24A～图24C、图25A～图25C中，符号C是透镜成形模，符号B是例如金刚石车刀等的切削透镜成形模C用的车刀。

利用车刀B进行切削加工，来制造透镜成形模C，但不是用车刀B(或刀头)的前端(corner)、而有必要用切刃(斜面部分)来切削与图像光通过的面(入射面51A、全反射面51B、入射面51C)对应的透镜成形模的面，以免产生切削时的划痕或不均匀性等。此外，菲涅耳透镜的间距为0.1mm左右(在菲涅耳透镜51中，为0.1mm)，而车刀B的刀头的大小为2～3mm。

因而，如果不满足以下的切削条件(A)、(B)，则不能切削与单元棱镜部的形状对应的透镜成形模。

切削条件(A)

延长了入射面51C的面通过谷线T(图25B)或通过靠谷线T的输出光一侧(图25C)。

切削条件(B)

延长了入射面51A的面通过谷线T(图24B)或通过靠谷线T的输出光一侧(图24C)。

本实施形态5中的菲涅耳透镜51使用顶角为40°的车刀B(刀头)，进行了与全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2对应的部分的切削。

<透镜成形模的制造>

图26是示出本发明的实施形态5的透镜成形模制造方法的流程图。此外，图27A～图27D和图28A～图28D是示出利用车刀B进行的透镜成形模C的切削的状况的图，图27A～图27D是将折射型棱镜部U2看作主单元棱镜部的情况，图28A～图28D是将全反射型棱镜部U1看作主单元棱镜部的情况。

在图26中，在步骤ST1(切削开始间距区编号设定步骤)中，设定间距区编号n＝1。如果从步骤ST1转移到步骤ST2(主单元棱镜部切削步骤)，则首先利用车刀B进行第1间距区(切削对象间距区)P1中的主单元棱镜部的切削作业。此时的作业状况在图27A或图28A中示出，对透镜成形模C，车刀B进行主单元棱镜部的切削。

如果在步骤ST2中结束第1间距区P1的主单元棱镜部的切削，则接着转移到步骤ST3(副单元棱镜部切削步骤)，开始第1间距区(切削对象间距区)P1的副单元棱镜部的切削作业。如图25A～图25C或图26A～图26C中所叙述的那样，在利用车刀B对透镜成形模C切削副单元棱镜部时，以满足切削条件(A)、(B)的方式来进行。此时的作业状况在图27B或图28B中示出。

例如，如图27B中所示，在对作为主单元棱镜部的折射型棱镜部被切削了的第1间距区P1切削全反射型棱镜部时，按照切削条件(B)，以下述方式进行切削，即，全反射面51A的延长面SA1通过第1间距区P1处于菲涅耳透镜中心一侧的谷线T1，或全反射面51A的延长面SA1位于菲涅耳透镜中心一侧靠谷线T1的出射一侧。

同样，在图28B的情况下，在对作为主单元棱镜部的全反射型棱镜部被切削了的第1间距区P1切削折射型棱镜部时，按照切削条件(A)，以下述方式进行切削，即，入射面51C的延长面SC1通过第1间距区P1处于菲涅耳透镜边缘一侧的谷线T0，或入射面51C的延长面SC1位于菲涅耳透镜边缘一侧靠谷线T0的出射一侧。

如果步骤ST2、步骤ST3的对于第1间距区P1的切削作业结束，则接着转移到步骤ST4(间距区编号推移步骤)，将间距区编号n的值加1，成为n＝2。在下一个步骤ST5(切削结束判定步骤)中，进行透镜成形模C的总间距区数Nmax与间距区编号n的比较，在n≤Nmax的情况下，即还残存要切削的间距区的情况下(在步骤ST5中为NO)，返回到步骤ST2，进行第2间距区(切削对象间距区)P2的主单元棱镜部的切削作业(图27C，图28C)。

接着，在步骤ST3中，进行第2间距区(切削对象间距区)P2的副单元棱镜部的切削作业(图27D，图28D)。当然，与第1间距区P1的情况相同，在步骤ST3中以满足切削条件(A)或(B)的方式来进行对于第2间距区P2的切削作业。

例如，在图27D的情况下，在对作为主单元棱镜部的折射型棱镜部被切削了的第2间距区P2切削全反射型棱镜部时，按照切削条件(B)，以下述方式进行切削，即，全反射面51A的延长面SA2通过第2间距区P2处于菲涅耳透镜中心一侧的谷线T2，或全反射面51A的延长面SA1位于菲涅耳透镜中心一侧靠谷线T2的出射一侧。

在图28B的情况下，在对作为主单元棱镜部的全反射型棱镜部被切削了的第2间距区P2切削折射型棱镜部时，按照切削条件(A)，以下述方式进行切削，即，入射面51C的延长面SC2通过第2间距区P2处于菲涅耳透镜边缘一侧的谷线T1，或入射面51C的延长面SC2位于菲涅耳透镜边缘一侧靠谷线T1的出射一侧。

以后，在步骤ST4中，将间距区编号各加1，重复进行n＝3至n＝Nmax为止的切削作业，在n＝Nmax+1的时刻，利用步骤ST5结束菲涅耳透镜51的切削作业，结束透镜成形模C的制造。这样，在本实施形态5中，可利用通常的切削工具容易地进行透镜成形模的制造。此外，由于在每1个间距区中依次进行主单元棱镜部、副单元棱镜部的切削，故可提高透镜成形模C的制造精度，于是，可高精度地制造菲涅耳透镜51，可提供与设计相一致的光学性能。

再有，在图27A～图27D或图28A～图28D中，切削作业的进行方向是从菲涅耳透镜中心一侧朝向菲涅耳透镜周边一侧，但不特别地限定该切削作业的进行方向，也可反过来从菲涅耳透镜周边一侧朝向菲涅耳透镜中心一侧进行。

使树脂流入以这种方式制造的透镜成形模C中并使之固化，如果从已固化的树脂卸下透镜成形模C，则完成菲涅耳透镜51。该菲涅耳透镜51是50英寸这样的大型的透镜片，再者，由于从倾斜方向对图像光进行投影，故根据入射位置，图像光的入射角度的差变大。全反射型棱镜部U1在入射角大的情况下，在所希望的方向上出射的光束较多，相反，折射型棱镜部U2在入射角小的情况下，在所希望的方向上出射的光束较多。因而，全反射型棱镜部U1适合于入射角大的入射位置，折射型棱镜部U2适合于入射角小的入射位置。

因此，如图22中所示，在本实施形态5中的菲涅耳透镜51的接近于图像光源54一侧的区域A1(菲涅耳透镜中心一侧)中，以折射型棱镜部U2为主单元棱镜部，以全反射型棱镜部U1为副单元棱镜部，与折射型棱镜部U2所占的比例相比，全反射型棱镜部U1所占的比例较少。

另一方面，在离图像光源54远的一侧的区域A3(菲涅耳透镜周边一侧)中，以全反射型棱镜部U1为主单元棱镜部，以折射型棱镜部U2为副单元棱镜部，与全反射型棱镜部U1所占的比例相比，折射型棱镜部U2所占的比例较少。

在此，为了使全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2所占的比例发生变化，根据位置使切削透镜成形模C的车刀B的切入深度改变，使全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2的高度改变来进行。

图29是示出从菲涅耳透镜51中的菲涅耳透镜中心算起的半径与全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2所占的比例的图。在图29中，同时示出了表示只形成了全反射型棱镜部U1时的透射率的线图L1和只形成了折射型棱镜部U2时的透射率的线图L2。再有，该透射率的测定是作成与本实施形态5中的背面投影型的图像显示装置同样的配置、使用白色光源来进行的。在图29中，横轴是半径(单位mm)，左侧纵轴是透射率(单位％)，右侧纵轴是透镜比率。

在图29中，线图L1与线图L2在半径250mm的位置上交叉，以该半径250mm为边界，在半径250mm以下的区域中，与全反射型棱镜部U1相比，折射型棱镜部U2的效果好(L1＜L2)，在半径250mm以上的区域中，反过来，全反射型棱镜部U1的效果好。在菲涅耳透镜51中，以该半径250mm为基准，使全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2所占的比例发生变化。

在图29中，全反射型棱镜部U1或折射型棱镜部U2所占的比例以区域A2中的全反射型棱镜部U1或折射型棱镜部U2的高度为1、将与其之比作为透镜比率来示出。在图29中，在线图L3中示出了全反射型棱镜部U1的透镜比率，在线图L4中示出了折射型棱镜部U2的透镜比率。再有，虽然实际上将半径200～1078mm的范围作为菲涅耳透镜51来使用，但在图29中示出了明确地呈现各线图的差别的半径100～500mm的范围。

从看图29可明白，在半径200mm以下的部分中不存在全反射型棱镜部U1，从半径200mm起，所占的比率开始增加，在半径250mm处，透镜比率达到1(与区域A2中的比例相同)，在半径250mm以上，维持透镜比率1。

另一方面，关于折射型棱镜部U2，在半径300mm以下，透镜比率为1(与区域A2中的比例相同)，在半径300mm以上，透镜比率逐渐下降。

由于菲涅耳透镜51以这种方式改变了全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2所占的比例，故在半径250mm之前成为区域A1的形状，半径250～300mm成为区域A2的形状，在半径300mm以上成为区域A3的形状。

再有，在半径250mm以上逐渐地减小折射型棱镜部U2的透镜比率，可省略区域A2，但在本实施形态5中，为了使变化变得平滑，减少所显示的图像的亮度差，设置了区域A2。

<透射率的比较>

制造本实施形态5的菲涅耳透镜51，与现有的菲涅耳透镜相比，确认了透射率已得到提高。

在此，按照特开昭61-52601号公报中所述的方法，使形状以外的规格相同，制造了图6的现有技术的菲涅耳透镜110和本实施形态5的菲涅耳透镜51，以便能进行两者的比较。

图30是示出现有技术的菲涅耳透镜110的结构的图。将全反射型棱镜部和折射型棱镜部的基本形状作成与菲涅耳透镜51相同的形状，间距P也定为0.1mm，都是相同的。

图31是用线图L5示出图30的菲涅耳透镜110中的全反射型棱镜部的透镜比率的图。该菲涅耳透镜110是独立地存在全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2的形态，全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2的透镜比率在图31右侧的曲线图栏外示出。再有，图31中的线图L1、L2与图29的线图L1、L2相同。

图32是分别示出本实施形态5的菲涅耳透镜51和现有技术的菲涅耳透镜110的透射率的图。在图32中，用线图L6示出了菲涅耳透镜51的透射率，用线图L7示出了菲涅耳透镜110的透射率。再有，与图29和图31相同，也同时示出了线图L1、L2。即使线图L6与L1、L2和L7中的任一线图相比，在大致全部的区域中透射率都提高了，可确认本实施形态5的菲涅耳透镜51的透射率高。

如上所述，按照本实施形态5，由于使全反射型棱镜部U1和折射型棱镜部U2所占的比例发生变化，将其作为1个单元棱镜部组合起来，故可弥补各自的短处，可得到整体的透射率高的菲涅耳透镜51。

此外，按照本实施形态5，由于可使用1个车刀B进行透镜成形模C的切削，故也可简单地进行菲涅耳透镜的制造。

因而，使用该菲涅耳透镜51的屏幕53的整体的透射率也提高了，背面投影型的投影显示装置的显示可更明亮，同时可实现低价格。

本实施形态5不限定于以上的说明，可进行各种变形或变更。

<变形形态之1>

在以上的说明中，示出了菲涅耳透镜51具备3种区域A1、A2、A3的例子，但本实施形态5不限于此，也可适当地变更其组合。例如，菲涅耳透镜51可只用区域A1和区域A2，也可只用区域A1、A2、A3中的某一个区域。

<变形形态之2>

在以上的说明中，示出了菲涅耳透镜51的输出光的一侧的面是平坦的面的例子，但本实施形态5不限于此，可附加其它的菲涅耳透镜形状，也可设置微细凹凸等的漫射装置。

<变形形态之3>

在以上的说明中，示出了图像光源54直接使图像光投影到菲涅耳透镜51上的例子，但本实施形态5不限于此，例如，也可设置在使来自图像光源54的图像光反射或折射等变更了光路之后投影到菲涅耳透镜51上的反射镜或棱镜等的光学装置。

实施形态6.

如果利用实施形态5中示出的透镜成形模制造方法制造透镜成形模，则由于金属的延展性的缘故，在透镜成形模中发生了变形。当然，透镜成形模的变形成为菲涅耳透镜的光学面的变形，与使其光学性能恶化的主要原因相联系。

在本实施形态6中，首先说明透镜成形模的变形的发生，叙述能避免该变形的发生以保证菲涅耳透镜的光学性能的透镜成形模制造方法。此外，也谈及在使用了实施形态3中已说明的特性变化角附近的媒介棱镜部(或实施形态5中已说明的使透镜比率变化的方法)的菲涅耳透镜中即使透镜成形模的变形有影响也能实现良好的光学性能的透镜成形模制造方法。

图33A～图33F是说明在透镜成形模的制造工序中发生的变形用的图，它是基于实施形态5中已说明的透镜成形模制造方法。与图28相同的符号表示相当的结构。在图33A～图33F中进行下述工序：从菲涅耳透镜中心朝向菲涅耳透镜边缘在每个间距区中进行切削作业，在切削了作为主单元棱镜部的全反射型棱镜部的成形模(反转形状)后，切削作为副单元棱镜部的折射型棱镜部的成形模(反转形状)。

首先，开始，用车刀B对透镜成形模C切削第1间距区P1的全反射型棱镜部(图33A)，接着，用车刀B对透镜成形模C切削第1间距区P1的折射型棱镜部(图33B)。由此，结束第1间距区P1中的混合型棱镜部成形模的切削。此时的切削条件与实施形态5中已叙述的相同。

其次，移向第2间距区P2的切削作业。对透镜成形模C切削了第2间距区P2的全反射型棱镜部成形模的状态如图33C中所示，此时，在第1间距区P1的全反射型棱镜部成形模的全反射面与第2间距区P2的全反射型棱镜部成形模的入射面之间产生锐利的谷线T1的前端部。

然后，如图33D中所示，将车刀B压到该谷线T1前端部上，进行第2间距区P2的折射型棱镜部成形模的切削。在切削该第2间距区P2的折射型棱镜部成形模时，产生在本实施形态6的开头叙述的透镜成形模C的变形。

即，由于谷线T1前端部的宽度越接近于其顶点越变窄，据此，其强度也变弱。因而，如图33E中所示，如果车刀B推到锐利的谷线T1前端部上，则从第2间距区P2朝向第1间距区P1的方向产生的推力在越接近于谷线T1前端部的顶点部分处其作用越大，由于金属的延展性的缘故，在图33E的虚线圆NG内发生透镜成形模C的变形。

图33F是放大了图33E的虚线圆NG的内部的图。

在图33F中，用车刀B从第2间距区P2朝向第1间距区P1的方向逐渐推到谷线T1前端部的顶点，此时在第1间距区P1的全反射面的切削形状中产生了变形。例如，如果用双点点划线Real表示按照设计的全反射面的切削形状，则用单点点划线的曲线(曲面)Err表示透镜成形模C的变形。

以下，由于即使在未图示的第3间距区P3以后也重复进行同样的切削作业，故在切削第n+1间距区Pn+1(n是自然数)的折射型棱镜部时，在切削完的第n间距区Pn与切削中的第n+1间距区Pn+1之间的谷线Tn的前端部中发生了变形。由以这种方式制造的透镜成形模C得到的菲涅耳透镜的全反射面的形状发生变形其变形为产生上述变形的部分，其光学性能恶化，在各间距区中不规则地发生了例如光损耗的增加或变形的程度的情况下，导致出射光强度的不自然的不连续性。

根据以上的透镜成形模C中的变形的发生，如下述那样来改进实施形态5的透镜成形模制造方法。

图34是示出本发明的实施形态6的透镜成形模制造方法的流程图，与实施形态5的图26相同的符号表示相当的步骤。此外，图35A～图35F是示出按照图34的透镜成形模制造方法切削的透镜成形模C的状态的图，对于与图28或图33A～图33F对应的结构，标以同一符号。与图33A～图33F相同，在图35A～图35F中，以全反射型棱镜部成形模、折射型棱镜部成形模的顺序从菲涅耳透镜中心朝向菲涅耳透镜边缘进行切削作业。

在图34中，与实施形态5相同，在步骤ST1中，设定间距区编号n＝1，在步骤ST2(主单元棱镜部切削步骤)中，用车刀B切削第1间距区P1的全反射型棱镜部成形模(图35A)。

然后，在步骤ST2之后设置了步骤ST6(间距余量设定步骤)这一点是本实施形态6的特征。在该步骤ST6中，设定第1间距区P1中的间距余量ΔP1。在此，所谓切削作业中的第n+1间距区Pn+1中的间距余量ΔPn+1，是在切削第n+1间距区Pn+1的折射型棱镜部成形模(副单元棱镜部)时从车刀B的顶点最初与透镜成形模C相接的部分起到切削完的邻接第n间距区Pn的边界为止的切削进行方向上的距离。

如果在步骤ST6中设定该间距余量ΔP1，则转移到步骤ST7(副单元棱镜部切削步骤)，按照切削条件(A)或切削条件(B)和间距余量ΔP1(≥0)，切削第1间距区P1的折射型棱镜部成形模。该步骤ST7时的切削作业状态如图35B中所示。与图33B比较可知，使折射型棱镜部成形模从菲涅耳透镜中心朝向菲涅耳透镜边缘的方向挪了间距余量ΔP1的部分来进行切削。

在步骤ST4中，间距区编号n＝2，如果从步骤ST5转移到步骤ST2，则转移到第2间距区P2的切削作业，进行步骤ST2的全反射型棱镜部成形模的切削。此时的状态如图35C中所示，与图33C相同，此时在第1间距区P1与第2间距区P2之间产生锐利的谷线T1前端部。

在步骤ST6中，设定第2间距区P2中的间距余量ΔP2(≥0)(图35D)，在步骤ST7中，按照间距余量ΔP2进行折射型棱镜部成形模的切削(图35E)。此时，设定步骤ST6的间距余量的原因变得很明白。

即，如从图35D、图35E可明白，由于使切削开始位置从菲涅耳透镜中心朝向菲涅耳透镜边缘挪了微小宽度的间距余量ΔP2来切削第2间距区P2的折射型棱镜部成形模，故图35E的虚线圆OK内(在图35F中示出放大图)的谷线T1前端部的强度也相应地增强，与图33D、图33E相同，即使车刀B的推力从第2间距区P2朝向第1间距区P1的方向而起作用，也可使谷线T1前端部具有对抗该推力的强度。

以后，到在步骤ST5中判定切削作业的结束为止，以具有间距余量ΔPn的方式切削了各间距区Pn的折射型棱镜部。这样，按照图34的透镜成形模制造方法，由于在透镜成形模C中不发生变形，故可使利用该透镜成形模C制造的菲涅耳透镜的各间距区的全反射面保持为与设计相一致的形状，可保证菲涅耳透镜的光学性能。

如果对上述的说明加以补充，则任意的第n间距区Pn中的间距余量ΔPn可以全部为恒定的微小值，也可以设定为不同的微小值。

此外，在上述的各图中，分别将全反射型棱镜部、折射型棱镜部定为主单元棱镜部、副单元棱镜部，将从菲涅耳透镜中心朝向菲涅耳透镜边缘切削的情况作为例子，但本实施形态6不限定于此，也可应用于分别将折射型棱镜部、全反射型棱镜部定为主单元棱镜部、副单元棱镜部，从菲涅耳透镜边缘朝向菲涅耳透镜中心切削的情况。

其次，说明在具备媒介棱镜部(实施形态3)的菲涅耳透镜中，通过在透镜成形模中制造虚设棱镜部成形模来抑制变形的影响的方法。

图36A、图36B是说明未具备虚设棱镜部的菲涅耳透镜的结构和工作用的图，图37A、图37B是说明具备虚设棱镜部的菲涅耳透镜的结构和工作用的图。

在图36A、图37A中，分别放大示出了图36A、图37A的菲涅耳透镜的剖面形状，在图36B、图37B中，分别在每个间距区中示出了图36A、图37A的全反射型棱镜部的高度Rf1(实线)和折射型棱镜部的高度Rfr(单点点划线)。高度指的是棱镜部对于菲涅耳透镜的光轴方向的切削深度。在图36A、图36B和图37A、图37B中，都是纸面下方为菲涅耳透镜中心，纸面上方为菲涅耳透镜边缘。

在图36A、图37A中，70是菲涅耳透镜，Ph-1、Ph、...、Pi-4～Pi+1、...、Pj-1～Pj+1分别是菲涅耳透镜70的各间距区。

此外，71h-1、71h、...、71i-4～71i+1、...、71j-1～71j+1是分别在各间距区Ph-1～Pj+1中设置的全反射型棱镜部，72h-1、72h、...、72i-4～72i是分别在各间距区Ph-1～Pi中设置的折射型棱镜部，73是菲涅耳透镜70的出射面。

再者，只在图37A中，72i+1、...、72j-1、72j是在各间距区Pi+1、...、Pj-1、Pj中分别设置的折射型棱镜部(虚设棱镜部)。如图37B中所示，与全反射型棱镜部71i+1～71j的高度Rf1相比，将该折射型棱镜部72i+1～72j的高度Rfr设定得较低(Rfr＝0)，与入射光的接收无关。

由于图36A、图37A都在没有间距余量的情况下利用已作成的透镜成形模制造了菲涅耳透镜70，故可知由于切削了折射型棱镜部72h-1～72i的缘故，在全反射型棱镜部71h-1～71i-1的全反射面上发生了变形(虚线圆NG内)(在图中，为了简单起见，以直线的方式表示变形的形状)。

再者，在图37A的菲涅耳透镜70中，由于也设置了折射型棱镜部72i+1～72j，故除了全反射型棱镜部71h-1～71i-1外，也在全反射型棱镜部71i～71j-1的全反射面上发生了变形(虚线圆NG内)。该折射型棱镜部72i+1～72j是在各间距区中Pi+1～Pj中有意识地设置的。根据该折射型棱镜部72i+1～72j的有无，对图36A的菲涅耳透镜70和图37A的菲涅耳透镜70的差别赋予了特征。

在图36A中，在从间距区Pi-4到菲涅耳透镜中心为止的中心一侧的间距区组中，由于光线以较小的入射角入射，故对同时具备全反射型棱镜部71i-4、71h、71h-1、...和折射型棱镜部72i-4、72h、72h-1、...的混合型棱镜部进行了成形。在全反射型棱镜部71i-4、71h、71h-1、...和折射型棱镜部72i-4、72h、72h-1、...的中心一侧的间距区组中的各高度Rf1、Rfr如图36B中所示，为1∶1。

另一方面，在图36A的从间距区Pi+1到菲涅耳透镜边缘为止的边缘一侧的间距区组中，由于光线以较大的入射角入射，故使对于大的入射角透射率恶化以致几乎不起作用的折射型棱镜部的高度Rfr为0(图36B)，只对全反射型棱镜部71i+1、...、71j-1、71j、71j+1、...进行了成形。

而且，在从图36A的中心一侧间距区组到边缘一侧间距区组转移的区域中存在的间距区Pi-3到间距区Pi的媒介间距区组中，如图36B中所示，对从菲涅耳透镜中心一侧成为菲涅耳透镜边缘一侧的间距区、使折射型棱镜部72i-3、...、72i的高度Rfr逐渐地减少的混合型棱镜部(媒介棱镜部)进行了成形。这样做的目的是使从中心一侧的间距区组到边缘一侧的间距区组转移时的透射率特性变得平滑，通过如该图36A的菲涅耳透镜70那样设置媒介间距区组，从原理上讲，可使透射率特性变得平滑。

但是，由于在全反射型棱镜部的全反射面上发生了虚线圆NG内的变形，在图36A中示出的菲涅耳透镜70中，间距区Pi-1的透射率与间距区Pi的透射率的不连续性增加了。因而，如果将图36A的菲涅耳透镜70应用于屏幕，则在屏幕上的图像的亮度中产生了不自然的边界。

另一方面，在图37A的菲涅耳透镜70中，设想在全反射型棱镜部的全反射面上发生了虚线圆NG内的变形，除了图36A的菲涅耳透镜70的结构外，如上所述，故意地设置折射型棱镜部72i+1～72j。因此，与图36A的菲涅耳透镜70的结构不同，可消除间距区之间的透射率的不连续性。

再稍详细地说明图36A的菲涅耳透镜70与图37A的菲涅耳透镜70的不同。

图38A、图38B是说明图36A的菲涅耳透镜70与图37的菲涅耳透镜70的差别用的图。图38A是放大了图36A的菲涅耳透镜70的间距区Pi-1～Pj的图，图38B是放大了图37A的菲涅耳透镜70的间距区Pi-1～Pj的图。与图36A、图37B相同的符号表示相当的结构。

在图38A的间距区Pi-1中，由于在菲涅耳透镜边缘一侧的邻接间距区Pi中设置了最后的折射型棱镜部72i，故在全反射型棱镜部71i-1的全反射面74i-1上产生了虚线圆NG内的变形。因而，不是由全反射型棱镜部71i-1的入射面75i-1接收的入射光束76i-1的全部被全反射面74i-1全反射后从出射面73出射。即，由于一部分光束77i-1被入射面75i-1折射后因虚线圆NG内的变形的缘故朝向与原来的全反射方向不同的方向散射，故产生了光损耗。

另一方面，在图38A的间距区Pi中，由于在与菲涅耳透镜边缘一侧邻接的间距区Pi+1中不存在折射型棱镜部，故在间距区Pi的全反射型棱镜部71i的全反射面74i上不产生变形。因而，在该间距区Pi中，由全反射型棱镜部71i的入射面75i接收的入射光束76i被整个全反射面74i全反射后从出射面73出射，因此，与间距区Pi-1不同，没有产生光损耗。

以下，在间距区Pi+1、...中，由于在全反射面74i+1、...中没有产生虚线圆NG内的变形，故在产生了因变形的影响导致的光损耗的间距区Pi-1与没有光损耗的间距区Pi之间，较大地产生了透射率的不连续性。

相对于该图38A的情况，在图38B中示出的菲涅耳透镜70中，设想在全反射面74i中产生了虚线圆NG内的变形，在间距区Pi的与菲涅耳透镜边缘一侧邻接的间距区Pi+1中也故意地设置了与光的接收无关的折射型棱镜部72i+1。通过这样做，即使在间距区Pi中，一部分光束77i被入射面75i折射后因虚线圆NG内的变形的缘故朝向也与原来的全反射方向不同的方向散射，由此，与间距区Pi-1同样地产生光损耗，消除了透射率的不连续性。

以下，在菲涅耳透镜边缘一侧的各间距区中也同样地设置与光接收无关的折射型棱镜部直到折射型棱镜部72i-1～72j，消除了透射率的不连续性。而且，朝向菲涅耳透镜70的入射光的入射角变得足够大，在全反射面的整个面上在不进行全反射的间距区以后，使虚设的折射型棱镜部完全消失。

图38B的间距区Pj正好相当于此，由于入射光的入射角变得足够大，理应产生虚线圆NG的变形的全反射面74j的部分不用作光的全反射，与邻接的间距区Pj-1的光损耗的差异与虚线圆NG的变形的有无没有关系。

这样，到设置全反射型棱镜部71j-1、71j的边缘一侧间距区组为止，通过设置与光接收无关的折射型棱镜部72i+1～72j，可全部消除起因于虚线圆NG的变形的透射率的不连续性。

如上所述，按照本实施形态6，在步骤ST2之后设置设定间距余量ΔPn的步骤ST6，由于使切削开始位置朝向切削进行方向挪了间距余量ΔPn后在步骤ST7中切削副单元棱镜部成形模，故在切削副单元棱镜部时，可防止在每个间距区的各主单元棱镜部间的谷线Tn前端部上发生的透镜成形模C的变形，可使透镜成形模成为与设计相一致的形状，此外，可得到能保证用透镜成形模制造的菲涅耳透镜的光学性能的效果。

此外，按照本实施形态6，在制造对由全反射型棱镜部和折射型棱镜部构成的混合型棱镜部进行了成形的菲涅耳透镜中心一侧间距区组、只对全反射型棱镜部进行了成形的菲涅耳透镜边缘一侧的间距区组和随着间距区从菲涅耳透镜中心一侧间距区组朝向上述菲涅耳透镜边缘一侧的间距区组转移、在将全反射型棱镜部的高度保持为恒定的同时只使折射型棱镜部的高度减少的媒介间距区组的情况下，由于从媒介间距区组到菲涅耳透镜边缘一侧间距区组的至少一部分间距区为止将媒介间距区组中具有最小的高度的、与光接收无关的折射型棱镜部作为虚设棱镜部来切削，故可得到能消除由因全反射面的变形引起的光损耗所产生的透射率的不连续性这样的效果。

再有，在此，从媒介间距区组朝向菲涅耳透镜边缘一侧的间距区组切削虚设棱镜部，但本实施形态6不限定于此。例如，在从混合型棱镜部(包含媒介棱镜部)朝向折射型棱镜部或全反射型棱镜部等、或相反从折射型棱镜部或全反射型棱镜部等朝向混合型棱镜部(包含媒介棱镜部)使棱镜部的形状在每个间距区中变化的情况下，通过在棱镜部的形状变化的至少一部分的间距区组中连续地设置虚设棱镜部，可抑制因棱镜部形状的变化产生的制造误差(例如谷线前端部的变形等)的急剧的消失、发生、可缓和透射率等的光学性能的急剧的变化。

实施形态7.

如在实施形态1中已说明的那样，折射型棱镜部具备无效面，由该无效面接收的入射光束(无效光线组)在菲涅耳透镜的内部成为杂散光，从出射面出射，成为在屏幕上发生重像(ghost)的主要原因。此外，根据入射光的入射角的大小，也存在即使入射到全反射型棱镜部上也不被全反射面全反射的光线(假如通俗地表达的话，是使全反射面“空振”的空振光线)，该光线也成为杂散光，使重像发生。在本实施形态7中，说明在入射面一侧和出射面一侧施加了吸收杂散光以减轻重像的结构的菲涅耳透镜。

图39是示出本发明的实施形态7的菲涅耳透镜的剖面形状的图，是在菲涅耳透镜的入射一侧设置了减轻起因于无效光线的重像的结构的情况。与图9相同的符号表示相当的结构。

在图39中，81是分别在折射型棱镜部3A的无效面3Z、3Z-1、...上设置的光吸收层。

光吸收层81起到吸收入射到各间距区的无效面3Z、3Z-1、...上的无效光线lie的作用。通过在无效面3Z、3Z-1、...上设置光吸收层81，可防止因无效光线导致的菲涅耳透镜1内部的杂散光的发生，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

图40是示出本发明的实施形态7的菲涅耳透镜的剖面形状的图，示出了在菲涅耳透镜的出射面一侧吸收因无效光线或空振光线导致的杂散光的结构。与图9相同的符号表示相当的结构。

在图40中，82是在菲涅耳透镜1的出射面5上设置的杂散光吸收片。杂散光吸收片82是具有与菲涅耳透镜1的出射面平行的入射面和出射面的平行片，交互地层叠了透过光的光透射层83和吸收光的薄膜的光吸收层84，使其与菲涅耳透镜1的未图示的光轴平行。

如图40中所示，如果比较由折射型棱镜部3A的入射面3B及全反射型棱镜部4A的入射面4B接收的光线b3、b4的光路，则从无效面3Z、3Z-1、...入射的菲涅耳透镜1内部的杂散光be1及从全反射型棱镜部4A的入射面4B入射并使全反射面4C空振的空振光线的杂散光be2较多地朝向菲涅耳透镜1的径向行进，因此，如果从菲涅耳透镜1的出射面5出射并成为光线be1’、be2’，则被与菲涅耳透镜1的光轴平行地层叠的各光吸收层84所吸收。

如果由折射型棱镜部3A的入射面3B或全反射型棱镜部4A的入射面4B接收的光线b3、b4也从出射面5出射并成为光线b3’、b4’，则其一部分被光吸收层84吸收，但由于这些光线b3’、b4’对菲涅耳透镜1的光轴几乎平行地出射，故被吸收的光量极微。大部分的光线b3’、b4’透过光透射层83，例如朝向未图示的双凸透镜行进，不会成为大的问题。

再有，光透射层83和光吸收层84的层叠结构可以如图41A那样以菲涅耳透镜1的光轴为中心作成同心圆状(放射状)，也可如图41B那样在纸面上下方向上层叠光透射层83、光吸收层84，以使光透射层83或光吸收层84向纸面左右方向扩展。此时，如果应用于纵横比为3∶4的屏幕，则纸面上下方向为3，纸面左右方向为4。

通过采用图41A的结构，可使杂散光的吸收效率为最佳，通过采用图41B的结构，杂散光吸收片82的制造变得容易，可减轻制造成本。

此外，光吸收层84的层叠间隔(光透射层83的厚度)可与菲涅耳透镜1的间距区间隔相一致，也可根据离菲涅耳透镜1的光轴的距离使其变化，可根据规格自由地设计。附带地说，应将光吸收层84的层叠间隔的间距设定为避免因与菲涅耳透镜1、未图示的双凸透镜的周期结构的干扰引起的摩尔条纹的发生的间距。

再者，也可在菲涅耳透镜1的出射面5一侧以图41A或图41B的层叠图形作成埋入光吸收层84的多个狭缝，在这些狭缝中设置光吸收层84。此时，作为光吸收层84，通过在上述多个狭缝内充填具有光吸收性的涂料来形成是适当的。这样，通过在菲涅耳透镜1的出射面5上对杂散光吸收片82进行一体化成形，可削减部件数目。

图42是示出本发明的实施形态7的菲涅耳透镜的剖面形状的图，示出了在菲涅耳透镜的出射面一侧吸收由无效面接收并产生的杂散光的结构。与图9、图40相同的符号表示相当的结构。

在图42中，85是在菲涅耳透镜1的出射面5一侧设置的光吸收片，是具有与菲涅耳透镜1的出射面5平行的入射面和出射面的平行片。

如在图40中已叙述的那样，由于杂散光be1或杂散光be2较多地朝向菲涅耳透镜1的径向行进，故与由折射型棱镜部3A的入射面3B或全反射型棱镜部4A的入射面4B接收并从出射面5出射的光线b3’、b4’的光路长度B3’、B4’相比，光吸收片85内的杂散光be1’、be2’的光路长度BE1’、BE2’较长。利用光吸收片85以该两者的光路差的部分较多地吸收杂散光be1’、be2’，可降低从光吸收片85出射时的杂散光be1’、be2’的强度。

此外，由于由光吸收片85的内部(出射面)以多重方式反射的杂散光be3、be4根据其多重反射的次数，其光路长度进一步变长而更多地被吸收，故与杂散光be1’、be2’相比其强度下降，完全不成为问题。

再者，由于在光吸收片85的入射面一侧反射的杂散光be5、be6在菲涅耳透镜1的各部位处进行(多重)折射、反射之后朝向光吸收片85入射，故其强度进一步下降了反射时在菲涅耳透镜1的各部位处折射、反射后从菲涅耳透镜1出射的光在折射、反射的各界面上所受到的损耗的部分。

这样，通过利用光吸收片85，可用简单的结构来吸收杂散光，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

再有，也可任意地组合图39～图42的减轻重像的各种结构来吸收杂散光。例如，通过在菲涅耳透镜1中应用光吸收层81与杂散光吸收片82的组合或光吸收层81与光吸收片85的组合，可进一步吸收杂散光，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

如上所述，按照本实施形态7，由于在折射型棱镜部3A的无效面3Z、3Z-1、...分别设置吸收光的薄膜的光吸收层81，故可防止菲涅耳透镜1内部的杂散光的发生，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

此外，按照本实施形态7，由于在出射面5上具备以与菲涅耳透镜1的光轴大致平行的方式在多个光透射层83之间层叠了多个光吸收层84的杂散光吸收片82，故可吸收在菲涅耳透镜1的内部发生的杂散光，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

再者，按照本实施形态7，由于使杂散光吸收片82与菲涅耳透镜1的出射面一体地成形，故可得到能以少的部件数目吸收杂散光的效果。

再者，按照本实施形态7，由于以菲涅耳透镜1的光轴为中心以同心圆状(放射状)层叠光透射层83或光吸收层84，故可得到使杂散光的吸收效率为最佳的效果。

再者，按照本实施形态7，由于相对于一个方向平行地层叠光透射层83和光吸收层84，故杂散光吸收片82的制造变得容易，可得到能削减制造成本的效果。

再者，按照本实施形态7，由于在菲涅耳透镜1的出射面5上设置光吸收片85，故可用简单的结构来吸收杂散光，可得到能减轻在屏幕上发生的重像的效果。

产业上利用的可能性

如上所述，本发明的菲涅耳透镜适合于对于屏幕从背面投射图像光的背面投影型投影***。

Claims (58)

1.一种菲涅耳透镜，其特征在于：

配备具有混合型棱镜部的间距区，上述混合型棱镜部同时具有：

折射型棱镜部，利用第1折射现象和第2折射现象，使规定的入射角的第1入射光线作为规定的出射角的第1出射光线出射；以及

全反射型棱镜部，利用第3折射现象、全反射现象和第4折射现象，使上述规定的入射角的第2入射光线作为与上述第1出射光线平行的第2出射光线出射。

2.如权利要求1中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在至少2个以上的多个间距区中具有混合型棱镜部，折射型棱镜部对于上述混合型棱镜部的比例在各个间距区中不同。

3.一种菲涅耳透镜，其中，经在各间距区中分别具备的各棱镜部使规定的入射角的入射光线作为规定的出射角的出射光线出射，其特征在于：

配备具有混合型棱镜部的间距区，上述混合型棱镜部由折射型棱镜部与全反射型棱镜部实现了一体化而构成，

上述折射型棱镜部具有由下述部分构成的剖面形状：

第1入射面，利用第1折射现象以规定的入射角使入射的第1入射光线成为第1透射光线；

平面形状的出射面，利用第2折射现象使上述第1透射光线成为规定的出射角的第1出射光线；以及

无效面，与上述第1入射面和邻接间距区相接，

上述全反射型棱镜部具有由下述部分构成的剖面形状：

第2入射面，利用第3折射现象使以上述规定的入射角入射的第2入射光线成为第2透射光线；

全反射面，利用全反射现象使上述第2透射光线成为与上述第1透射光线平行的第3透射光线；以及

上述折射型棱镜部的上述出射面，

在上述全反射型棱镜部中，利用在上述出射面处的第4折射现象使上述第3透射光线成为上述规定的出射角的第2出射光线，

使没有成为上述第3透射光线的一部分第2入射光线作为上述第1入射光线来接收。

4.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

从朝向邻接间距区中具备的混合型棱镜部的无效面入射的无效光线的方向来看，将第2入射面成形为隔断上述无效面的曲线状的剖面形状，

将全反射面成形为补偿上述第2入射面的曲线状的上述剖面形状的第2入射面补偿形状。

5.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在根据使混合型棱镜部的透射率与折射型棱镜部的透射率相等的特性变化角确定的小入射角区域的各间距区中分别具备上述折射型棱镜部。

6.如权利要求4中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在根据使混合型棱镜部的透射率与折射型棱镜部的透射率相等的特性变化角确定的小入射角区域的各间距区中分别具备上述折射型棱镜部。

7.如权利要求5中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，根据入射角的减少，增加折射型棱镜部对混合型棱镜部的混合比率。

8.如权利要求6中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，根据入射角的减少，增加折射型棱镜部对混合型棱镜部的混合比率。

9.如权利要求5中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，具备根据入射角的减少而减少第2入射面的面积并增加第1入射面的面积的媒介棱镜部。

10.如权利要求6中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在特性变化角附近的特性变化区域的各间距区中，具备根据入射角的减少而减少第2入射面的面积并增加第1入射面的面积的媒介棱镜部。

11.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在第2入射面与出射面构成的角度不成为钝角的范围内，使上述第2入射面与全反射面构成的前端刃角成为最小角度。

12.如权利要求11中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在上述前端刃角比最小角度的全反射棱镜部和具有比上述最小角度大的角度的前端刃角的全反射棱镜部的透射率相等的角度小的入射角区域中，使上述前端刃角比上述最小角度大。

13.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在混合型棱镜部的透射率减少的入射角的各间距区，具有比0°大的出射角。

14.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在只与被切成矩形形状的菲涅耳透镜的4边中最接近于光轴的1边交叉的边界环带的透镜外周一侧，平行地设定出射角，在上述边界环带的光轴一侧，将出射角设定得比上述平行地被设定的出射角大。

15.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

折射型棱镜部在无效面上具备吸收光的薄膜的光吸收层。

16.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在出射面上具备由使光透射的多个光透射层和在上述光透射层间与菲涅耳透镜的光轴大致平行地层叠的、吸收光的多个光吸收层构成的杂散光吸收片。

17.如权利要求16中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

将杂散光吸收片与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。

18.如权利要求16中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

以菲涅耳透镜的光轴为中心，将光透射层和光吸收层层叠为同心圆状。

19.如权利要求16中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

将光透射层和光吸收层层叠为对于一个方向大致平行。

20.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在出射面上具备吸收光的光吸收片。

21.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

混合型棱镜部在其间距区之间分别具有间距余量而被形成。

22.如权利要求3中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在至少一部分的间距区组中连续地具备在光轴方向上具有与光接收无关的高度的虚设棱镜部。

23.一种屏幕，其特征在于，具备：

权利要求1中所述的菲涅耳透镜；以及

成像漫射装置，从上述菲涅耳透镜接收附加了显示内容的出射光，使上述出射光成像并漫射。

24.一种屏幕，其特征在于，具备：

权利要求3中所述的菲涅耳透镜；以及

成像漫射装置，从上述菲涅耳透镜接收附加了显示内容的出射光，使上述出射光成像并漫射。

25.如权利要求23中所述的屏幕，其特征在于：

成像漫射装置与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。

26.如权利要求24中所述的屏幕，其特征在于：

成像漫射装置与菲涅耳透镜的出射面一体地成形。

27.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求23中所述的屏幕；

出射大体平行的光的照明光源装置；

对来自上述照明光源装置的光进行聚光的聚光光学装置；

按照显示内容对上述聚光光学装置进行了聚光的光在空间上进行强度调制的光调制装置；以及

使由上述光调制装置进行了调制的光投影到上述屏幕上的投影光学装置。

28.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求24中所述的屏幕；

出射大体平行的光的照明光源装置；

对来自上述照明光源装置的光进行聚光的聚光光学装置；

按照显示内容对上述聚光光学装置进行了聚光的光在空间上进行强度调制的光调制装置；以及

使由上述光调制装置进行了调制的光投影到上述屏幕上的投影光学装置。

29.一种菲涅耳透镜，其中，在输入光的一侧并排地配置了多个具有光入射的第2入射面和对朝向上述第2入射面入射的光的一部分进行全反射并使其偏转的全反射面的全反射型棱镜部，其特征在于：

上述全反射型棱镜部在不由上述全反射面进行全反射的光入射的上述第2入射面的一部分上具备副单元棱镜部，同时将上述副单元棱镜部定为具备使已入射的光折射并偏转的第1入射面的折射型棱镜部。

30.如权利要求29中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

延长了副单元棱镜部的第1入射面的面在全反射型棱镜部的范围内处于比起全反射面靠近输出光的一侧。

31.如权利要求29中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在第2入射面上所占的副单元棱镜部的对全反射型棱镜部的比例发生变化。

32.如权利要求30中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在第2入射面上所占的副单元棱镜部的对全反射型棱镜部的比例发生变化。

33.一种菲涅耳透镜，其中，在输入光的一侧并排地配置了多个具有使已入射的光折射并偏转的第1入射面和上述第1入射面以外的无效面的折射型棱镜部，其特征在于：

上述折射型棱镜部在上述第1入射面上具备接收朝向与菲涅耳透镜边缘一侧邻接的上述无效面入射的光的副单元棱镜部，

将上述副单元棱镜部定为具备接收光的第2入射面和使由上述第2入射面接收的光进行全反射并偏转的全反射面的全反射型棱镜部。

34.如权利要求33中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

延长了副单元棱镜部的第2入射面的面在折射型棱镜部的范围内处于比起无效面靠近输出光的一侧。

35.如权利要求33中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在第1入射面上所占的副单元棱镜部的对折射型棱镜部的比例发生变化。

36.如权利要求34中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在第1入射面上所占的副单元棱镜部的对折射型棱镜部的比例发生变化。

37.一种菲涅耳透镜，其特征在于：

具备权利要求29中所述的菲涅耳透镜作为第1部分，

同时具备第2部分，其中，在输入光的一侧并排地配置了多个折射型棱镜部，该折射型棱镜部具有使已入射的光折射后偏转的第1入射面和上述第1入射面以外的无效面，

其中，上述折射型棱镜部在上述第1入射面上具备接收入射到与菲涅耳透镜的边缘一侧邻接的上述无效面上的光的副单元棱镜部，上述副单元棱镜部为具备接收光的第2入射面和使由上述第2入射面已接收的光全反射后偏转的全反射面的全反射型棱镜部。

38.如权利要求37中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

第1部分中的第2入射面上所占的副单元棱镜部的比例在越靠近上述第1部分与第2部分的边界时越大，在越离开上述边界时则越小，

上述第2部分中的第1入射面上所占的上述副单元棱镜部的比例在靠近上述边界越大，在越离开上述边界时则越小。

39.如权利要求29中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在输入光的一侧的面上设置的菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上设置上述菲涅耳透镜和第2菲涅耳透镜。

40.如权利要求33中所述的菲涅耳透镜，其特征在于：

在输入光的一侧的面上设置的菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上设置上述菲涅耳透镜和第2菲涅耳透镜。

41.一种屏幕，其特征在于，由下述部分构成：

权利要求29中所述的菲涅耳透镜；以及

在上述菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上形成的、对从上述菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

42.一种屏幕，其特征在于，由下述部分构成：

权利要求33中所述的菲涅耳透镜；以及

在上述菲涅耳透镜的输出光的一侧的面上形成的、对从上述菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

43.一种屏幕，其特征在于，由下述部分构成：

权利要求39中所述的菲涅耳透镜；以及

在上述菲涅耳透镜的输出光的一侧具备的、对从上述菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

44.一种屏幕，其特征在于，由下述部分构成：

权利要求40中所述的菲涅耳透镜；以及

在上述菲涅耳透镜的输出光的一侧具备的、对从上述菲涅耳透镜输出的光进行漫射的光漫射装置。

45.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求41中所述的屏幕；

发出图像光的图像光源；以及

使从上述图像光源发出的上述图像光投影到上述屏幕上的投影光学装置。

46.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求42中所述的屏幕；

发出图像光的图像光源；以及

使从上述图像光源发出的上述图像光投影到上述屏幕上的投影光学装置。

47.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求43中所述的屏幕；

发出图像光的图像光源；以及

使从上述图像光源发出的上述图像光投影到上述屏幕上的投影光学装置。

48.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

权利要求44中所述的屏幕；

发出图像光的图像光源；以及

使从上述图像光源发出的上述图像光投影到上述屏幕上的投影光学装置。

49.一种透镜成形模制造方法，该方法是对于透镜成形模用车刀切削在菲涅耳透镜的每个间距区中形成的折射型棱镜部和全反射型棱镜部的反转形状的透镜成形模制造方法，其特征在于：

以规定的间距区数重复进行下述的步骤：

主单元棱镜部切削步骤，对于上述切削对象间距区，用上述车刀切削上述折射型棱镜部的反转形状；以及

副单元棱镜部切削步骤，对于上述切削对象间距区，用上述车刀切削上述全反射型棱镜部的反转形状，同时使上述全反射型棱镜部的反转形状中的延长了入射面的面通过上述切削对象间距区与比起上述切削对象间距区位于上述菲涅耳透镜中心一侧的邻接间距区构成的谷线或比起上述谷线位于输出光的一侧。

50.一种透镜成形模制造方法，该方法是对于透镜成形模用车刀切削在菲涅耳透镜的每个间距区中形成的折射型棱镜部和全反射型棱镜部的反转形状的透镜成形模制造方法，其特征在于：

以规定的间距区数重复进行下述的步骤：

主单元棱镜部切削步骤，对于上述切削对象间距区，用上述车刀切削上述全反射型棱镜部的反转形状；以及

副单元棱镜部切削步骤，对于上述切削对象间距区，用上述车刀切削上述折射型棱镜部的反转形状，同时使上述折射型棱镜部的反转形状中的延长了第1入射面的面通过上述切削对象间距区与比起上述切削对象间距区位于上述菲涅耳透镜边缘一侧的邻接间距区构成的谷线或比起上述谷线位于输出光的一侧。

51.如权利要求49中所述的透镜成形模制造方法，其特征在于：

在每个间距区中在从菲涅耳透镜的中心一侧朝向菲涅耳透镜的边缘一侧的切削进行方向上以全反射型棱镜部、折射型棱镜部的顺序进行切削的情况下，在副单元棱镜部切削步骤之前具备在上述每个间距区中设定间距余量的间距余量设定步骤，同时在上述副单元棱镜部切削步骤中，在上述每个间距区中将切削开始位置朝向上述切削进行方向只挪了上述间距余量后分别切削上述折射型棱镜部。

52.如权利要求50中所述的透镜成形模制造方法，其特征在于：

在每个间距区中在从菲涅耳透镜的边缘一侧朝向菲涅耳透镜的中心一侧的切削进行方向上以折射型棱镜部、全反射型棱镜部的顺序进行切削的情况下，在副单元棱镜部切削步骤之前具备在上述每个间距区中设定间距余量的间距余量设定步骤，同时在上述副单元棱镜部切削步骤中，在上述每个间距区中将切削开始位置朝向上述切削进行方向只挪了上述间距余量后分别切削上述全反射型棱镜部。

53.如权利要求50中所述的透镜成形模制造方法，其特征在于：

在至少一部分的间距区组中连续地切削在光轴方向上具有与光接收无关的高度的虚设棱镜部的反转形状。

54.一种透镜制造方法，其特征在于：

在由权利要求49中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，当上述树脂固化时，从上述已固化的树脂卸下上述透镜成形模，以形成透镜。

55.一种透镜制造方法，其特征在于：

在由权利要求50中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，当上述树脂固化时，则从上述已固化的树脂卸下上述透镜成形模，以形成透镜。

56.一种透镜制造方法，其特征在于：

在由权利要求51中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，当上述树脂固化时，则从上述已固化的树脂卸下上述透镜成形模，以形成透镜。

57.一种透镜制造方法，其特征在于：

在由权利要求52中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，当上述树脂固化时，则从上述已固化的树脂卸下上述透镜成形模，以形成透镜。

58.一种透镜制造方法，其特征在于：

在由权利要求53中所述的透镜成形模制造方法制造的透镜成形模中流入树脂，当上述树脂固化时，则从上述已固化的树脂卸下上述透镜成形模，以形成透镜。

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