CN1751268A - 菲涅尔光学元件及其投影式显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种菲涅尔光学元件及其投影式显示装置，采用以下构成，即，菲涅尔棱镜(12)的折射面(12a)之中、被其他的菲涅尔棱镜(12)遮断而不从投影仪(1)直接照射光线的非入射面(12c)相对于反射面(12b)的角度(τ’)与棱镜顶端角(τ)不同。由此，就可以避免例如不透过折射面(12a)而经过反射后的光线作为无用光被出射到观察者的视场方向的状况。

Description

菲涅尔光学元件及其投影式显示装置
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；
图22所示是根据本发明的实施形态10的菲涅尔光学元件的构成图；
图23所示是根据本发明的实施形态11的菲涅尔光学元件的构成图；
图24所示是根据本发明的实施形态11的其他菲涅尔光学元件的构成图；
图25所示是根据本发明的实施形态11的其他菲涅尔光学元件的构成图；
图26所示是根据本发明的实施形态12的菲涅尔光学元件的构成图；
图27所示是根据本发明的实施形态13的菲涅尔光学元件的构成图；
图28所示是根据本发明的实施形态14的菲涅尔光学元件的构成图；
图29所示是相似缩小全反射棱镜并使非入射面与屏幕平行的例子的说明图；
图30所示是光线的入射角θ0与全反射棱镜的入射面的角度ξ的关系说明图；
图31所示是光线的入射角θ0与临界棱镜顶角τmax的关系说明图；
图32所示是光线的入射角θ0与全反射棱镜的效率的关系说明图；
图33所示是光线的入射角θ0与全反射棱镜的相似缩小比率l的关系说明图；
图34所示是光线的入射角θ0与全反射棱镜的相似缩小比率l的关系说明图；
图35所示是观察结果等的说明图；
图36所示是自屏幕法线的观察结果的说明图；
图37所示是自斜下约60度的观察结果的说明图；
图38所示是组合了(a)和(c)的方策的例子的说明图；
图39所示是组合了(a)和(c)的方策的例子的说明图；
图40所示是组合了(a)和(b)的方策的例子的说明图；
图41所示是组合了(a)和(d)的方策的例子的说明图；
图42所示是入射角θ0＝75度时的观察结果的说明图；
图43所示是组合了(a)、(c)和(d)的方策的例子的说明图；
图44所示是组合了(a)、(b)和(c)的方策的例子的说明图；
图45所示是组合了(a)、(b)、(c)、(d)的方策的例子的说明图；
图46所示是利用折返平面镜4的折返例的说明图；
图47所示是利用折返平面镜4的斜折返例的说明图；
图48所示是成像显示板3的形成例的说明图；
图49所示是成像显示板3的形成例的说明图；
图50所示是根据本发明的实施形态18的投影式显示装置的斜视图；
图51所示是调整机构29的斜视图；
图52所示是根据本发明的实施形态18的投影式显示装置的光路的说明图；
图53所示是说明屏幕的挠曲和与之相伴的图像的变化的说明图；
图54所示是使挠曲的屏幕26’显示了网格图案的状态的说明图；
图55所示是通过加强板加强了屏幕的状态的说明图；
图56所示是根据本发明的实施形态20的投影式显示装置的斜视图；
图57所示是灰尘的影响的说明图；
图58所示是屏幕26经由具有内部应力的部件41安装在框架27上的状态的说明图；
图59所示是根据本发明的实施形态22的投影式显示装置的光路的说明图；
图60所示是根据本发明的实施形态23的投影式显示装置的内部电路的构成图；
图61所示是根据本发明的实施形态24的投影式显示装置的斜视图；
图62所示是图61的要部放大图；
图63所示是根据本发明的实施形态24的其他投影式显示装置的斜视图；
图64所示是根据本发明的实施形态24的其他投影式显示装置的斜视图。
具体实施方式
为了更为详细地说明本发明，下面，按照附图就用于实施本发明的优选实施形态进行说明。
实施形态1
图1所示是根据本发明的实施形态1的投影式显示装置的构成图，图2所示是根据本发明的实施形态1的投影式显示装置的斜视图。
图中，作为发光体的投影仪1对菲涅尔光学元件2照射图像投影用的光线。
菲涅尔光学元件2具有将投影仪1照射的光线导向成像显示板3的功能，菲涅尔光学元件2采用的是在基底面锯齿状地配置了多个具有折射投影仪1发出的光线的折射面和反射在该折射面折射的光线的反射面的菲涅尔棱镜的构成。
成像显示板3构成将在菲涅尔光学元件2的反射面所反射的光线进行成像的成像手段，成像显示板3例如由控制在菲涅尔光学元件2的反射面所反射的光线的扩散(漫射)的双凸透镜和使光线散射的透过型扩散板构成。
图3是根据本发明实施形态1的菲涅尔光学元件的构成图，图中，基底11是透过光线的片状的薄板，在基底11的基底面11a上锯齿状地配置了多个菲涅尔棱镜12。
菲涅尔棱镜12的折射面12a折射从投影仪1照射出来的光线，菲涅尔棱镜12的反射面12b反射在折射面12a折射了的光线。被菲涅尔棱镜12的反射面12b反射的光线从基底11的出射面11b出射到成像显示板3上。
菲涅尔棱镜12的非入射面12c是被其他的菲涅尔棱镜12遮断而不从投影仪1直接照射光线的折射面12a的一部分，非入射面12c相对于反射面12b的角度不同于折射面12a和反射面12b所成的棱镜顶端角(prism apex angle)。
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。
下面对其动作进行说明。
通常，锯齿形状棱镜以周期(间隔)m连续及并列三角形PEG，但这里为了便于说明，以棱镜的相似缩小比率为l(这里，l≤1)进行说明(l＝1时，棱镜为连续状地相连)。
如图4所示的那样，设从投影仪1照射出来的光线L1、L2从图中左侧入射，被反射面12b反射的光线(以下称之为信号光)从图中右侧出射。这里，光线L1入射菲涅尔棱镜12的顶端E，光线L2掠过图中下侧的菲涅尔棱镜12的顶端E’入射到折射面12a的右端U。
这里，如果设菲涅尔棱镜12的棱镜顶端角PEG为τ、反射面12b的倾角GPE为α、菲涅尔棱镜12的内部的折射率为n1、菲涅尔棱镜12的外部的折射率为n0，则可以用下面的关系式来表示信号光的出射角度θrefl。
θrefl(θ0；α，τ，n0，n1)
＝sin-1[(n1/n0)sin{τ-α+sin-1((n1/n0)sin(τ+α+θ0))}]        (1)
式(1)中，如果关于角度α求解，则关系式如下。
α(θ0；θrefl，τ，n0，n1)
＝tan-1[{sin(θ0+τ)+(n1/n0)sin(τ-sin-1((n1/n0)sinθrefl))}/{-cos(θ0+τ)+(n1/n0)cos(τ-sin-1((n1/n0)sinθrefl))}]            (2)
菲涅尔棱镜12的折射面12a的折射率n1由介质决定，由于逐个场所地改变介质在现实中是不可能的，故折射率n1应取定值。另一方面，外部的折射率n0，通常是空气不用说自然是不可能改变它。根据据此，表示反射面12b的倾斜的函数α为由出射光线θrefl和顶端角τ两个自由度决定函数形式的入射角的函数。
但是，如果信号光的出射角度θrefl与屏幕法线方向(观察者的视场方向)不一致，则由于观察者不能看到图像而失去屏幕的原始功能，故实际中几乎没有自由度(自由度最多为数度)。
同样地，由于棱镜顶端角τ通常与在作为菲涅尔棱镜12的母型(母模型)的金属模加工中使用的切削用刀具的顶角(point angle)相等，故在构成屏幕的多个菲涅尔棱镜中大多是恒定的。
图5给出3路相对菲涅尔棱镜12的光线的入射角，根据上述理由，如果设作为顶端角PEG的τ和信号光的出射角度θrefl恒定，则根据式(2)，角度α可作为入射角的函数单值地确定。
根据上述内容，由于可以确定构成菲涅尔棱镜12的三角形的2个角度α、τ，故也可以根据三角形的内角之和确定剩余的角度。
因而，可以单一地确定菲涅尔棱镜12的形状(除去相似变形的大小)。
综合上述情况，由于其等价于表示反射面12b的倾斜的函数α的2个自由度几乎没有，且通常棱镜顶端角τ也是恒定的，故通过控制“面的倾斜”来控制作为重像的起源的无用光的角度在现实中是困难的。
在此，如果注意图3的光路，则可知在构成菲涅尔棱镜12的各个面中，从投影仪1出射的光线入射一直到出射，存在对光路有贡献的部分(折射面12a和反射面12b对光路的贡献)和对光路没有贡献的部分(由于非入射面12c构成其他菲涅尔棱镜12的遮挡，故不能直接入射来自投影仪1的光线而对光路没有贡献。此外，因为被非入射面12c折射了的光线也不能照射作为反射面12b的一部分的面VP，故对光路没有贡献。)。
如果定义该有贡献的部分为有效面，没有关系的部分为无效面，则有效面部分肯定是必要的，而无效面部分则可有可无。
因而，由于在“面的角度”方面几乎没有设计上的自由度，故在该实施形态1中，可以通过对“棱镜的形状”附加自由度来控制无用光的方向。
具体言之，就是不象非入射面12c那样地形成菲涅尔棱镜12的折射面12a的一部分，当如图4的EUG那样形成了其折射面12a时(参照图3的虚线)，例如，如果照射到自上开始第2序号的菲涅尔棱镜12的折射面12a的光线的一部分被其折射面12a反射，则作为其反射光的无用光边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复折射边进行传播，如有时会在从上侧开始第4序号的菲涅尔棱镜12的折射面12a的虚线部分(面UG)反射出射到观察者观看的方向。
但是，在该实施形态1中，如果通过连接菲涅尔棱镜12的折射面12a的右端U和作为无效部分的面V’P’的左端V’，大于棱镜顶端角τ地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’，则由于上述这样的无用光在从上侧开始的第4序号的菲涅尔棱镜12处可以不碰到折射面12a或非入射面12c地、原样不变地透过，入射到从上侧开始的第5序号的菲涅尔棱镜12，故可以在从上侧开始的第4序号的菲涅尔棱镜12的折射面12a或非入射面12c处不反射无用光，无用光将出射到观察者看不到的方向(在图3的例子中出射到右下方向)。
如通过上述说明可知那样，在该实施形态1中，由于菲涅尔棱镜12的折射面12a中，被其他的菲涅尔棱镜12遮断而不从投影仪1直接入射光线的非入射面12c相对于反射面12b的角度τ’不同于棱镜顶端角τ，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光(无用光)出射到观察者视场方向的情况的效果。
因而，在搭载有上述菲涅尔光学元件2的投影式显示装置中，可以达成防止显示重像的效果。
此外，在该实施形态1中，给出的是从投影仪1出射的光线入射到菲涅尔光学元件2的例子，但为了减小投影式显示装置的纵深，也可以如图6所示的那样，搭载反射从投影仪1出射的光线的折返平面反射镜4，使被折返平面反射镜4反射的光线入射到菲涅尔光学元件2。此时，投影仪1和折返平面反射镜4将构成发光体。
实施形态2
在上述实施形态1中，给出的是通过连接菲涅尔棱镜12的折射面12a的右端U和作为无效部分的面V’P’的左端V’，大于棱镜顶端角τ地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’的例子，但也可以如图7所示的那样，与配置了多个菲涅尔棱镜12的基底面11a平行地形成非入射面12c。
当不是如非入射面12c那样形成菲涅尔棱镜12的折射面12a的一部分，而是如图4的EUG那样形成了该折射面12a时(参照图7的虚线)，例如，如果入射到自上开始的第4序号菲涅尔棱镜12的折射面12a的光线的一部分被其折射面12a反射，则作为其反射光的无用光边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复折射边进行传播，例如，有时会在从上侧开始的第6序号菲涅尔棱镜12的折射面12a的虚线部分(面UG)反射出射到观察者观看的方向。
但是，在该实施形态2中，由于通过与配置多个菲涅尔棱镜12的基底面11a平行地形成非入射面12c，可以形成大于棱镜顶端角τ的相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’，使上述这样的非有用光在上数第6个菲涅尔棱镜12处不碰到折射面12a或非入射面12c地原样透过并入射到上数第7个菲涅尔棱镜12，故可以在上数第6个菲涅尔棱镜12的折射面12a或非入射面12c不反射非有用光地使非有用光出射到观察者看不到的方向(在图7的例子中出射到右下方向)。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态2，由于采用了与配置多个菲涅尔棱镜12的基底面11a平行地形成非入射面12c的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态3
在上述实施形态2中，给出的是关于与配置多个菲涅尔棱镜12的基底面11a平行地形成非入射面12c的构成，但也可以如图8所示的那样，通过不全部作成菲涅尔棱镜12(虚线部分)而仅仅作成实线部分就能够形成与图7的菲涅尔棱镜12相似的菲涅尔棱镜12。
图9给出了3组不改变多个菲涅尔棱镜12的周期(间隔)地相似缩小(比率l＜1)了棱镜的比率时(45度恒定顶端角τ，0度恒定光线出射角θrefl时)的光线的入射角，可知即使是相似地缩小棱镜的比率也具有与图5等价的国内。
在这里，图10以及图11所示是减小重像效果(光线追迹数值计算结果)的说明图，特别地，图10所示是没有形成非入射面12c的情况(如图8的虚线那样形成的情况)，图11所示是形成有非入射面12c的情况。
重像是出射到观察者观测的方向的非有用光，重像的出射位置大致由基底11的厚度、背面的折返式平面反射镜4等(参照图6)、构成光路的介质的厚度决定。菲涅尔棱镜12的信号光的光路为从IN入射的光线出射到OUT1所经由的光路。
但是，如果光路上不存在吸收体，则根据能量守恒法则，必定会产生不能在出射面透过的剩余的菲涅尔反射成分或者不能在入射面透过的剩余的菲涅尔反射成分。
重像A比例于对应屏幕基底的厚度的厚度A，出射到自离开的位置(距离A)观察的方向OUT2(参照图10)。
此外，重像B比例于直到背面的折返式平面反射镜4的厚度B，出射到自离开的位置(距离B)观察的方向OUT3’(参照图10)。
与此相对，在形成有非入射面12c时，如图11所示的那样，虽然信号光不产生变化地出射到OUT1，但非有用光的出射位置发生变化，非有用光将出射到观察者不观察的方向OUT4。
具体而言如下面那样。
入射到相向(面对面)的平面的光线如图12所示的那样，具有按照斯奈尔定律在介质中折射并改变角度，进而在出射平面再次折射，结果是保存原来的角度不变地出射之类的特征。
这是因为可以考虑入射的光线并行移动并出射，故以不能透过入射面的剩余的菲涅尔反射成分入射到平面的成分并行移动并从屏幕面出射(相当于图11的OUT4)。
另外，如果考虑不能透过出射面的剩余的菲涅尔反射成分或不能透过入射面的剩余的菲涅尔反射成分传经多个菲涅尔棱镜12入射到屏幕面的情况，则如图13所示的那样，在相向的平面满足了全反射条件时，其光束被闭锁在介质内(相当于图11的OUT5)。
此外，在因制造公差等原因、面前的棱镜欠缺的情况下，作为备用，也可以稍有余量地较大地设定全反射棱镜的相似比率l，以便能够补救应该入射到面前的棱镜的信号光。
另外，如果减小全反射棱镜的相似比率l，由于棱镜的高度变小，故可以达到缩短金属模加工时间的效果。
如果减小全反射棱镜的相似比率l，因棱镜的高度变小，则作为菲涅尔棱镜的母型的金属模的加工所使用的切削用刀具的顶端部(刀头)的磨耗变小，可以达到提高金属模的精度的效果。
因制造公差的关系，加工时金属模的峰(棱镜的谷)部分存在弯曲。如果存在该弯曲，则会存在在从金属模起模(分型)菲涅尔棱镜时产生条状的不利形状的情况。
但是，如果减小全反射棱镜的相似比率l，由于棱镜与棱镜平面相连，故不会存在金属模的峰的部分而达到不产生条状的不利形状的效果。
如果减小全反射棱镜的相似比率l，则由于棱镜的高度变小，易于从金属模上起模，故可以达到提高生产率的效果。
由于通过上述方法可以改善加工时间、不利形状和生产率等，故可以达到削减成本的效果。
实施形态4
在上述实施形态1中，通过连接菲涅尔棱镜12折射面12a的右端U和作为无效部分的面V’P’的左端V’，给出了较棱镜顶端角τ大地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’的例子，但也可以如图14所示的那样，较棱镜顶端角τ小地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’。
具体言之，就是如达到图4的面EUT那样地形成作为菲涅尔棱镜12的下面的折射面12a和非入射面12c。
在不象非入射面12c那样地形成菲涅尔棱镜12的折射面12a的一部分地、如图4的EUG那样地形成了其折射面12a时(参照图14的虚线)，例如，如果照射到上数第2个菲涅尔棱镜12的折射面12a的光线的一部分被该折射面12a发射，则作为该反射光的非有用光边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复地发射边进行传播，例如，有时会在上数第4个菲涅尔棱镜12的折射面12a的虚线部分(面UG)反射，出射到观察者观察的方向。
但是，在该实施形态4中，如果通过象形成图4的面EUT那样地形成菲涅尔棱镜12的下面，则可以较棱镜顶端角τ小地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’，故上述这样的非有用光将被上数第4个菲涅尔棱镜12的非入射面12c反射，出射到观察者没有观察的方向(在图14的例子中出射到右上方向)。因而，在该实施形态4中，相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’做得越小，越可以使之出射到更靠上的方向。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态4，由于较棱镜顶端角τ更小地形成了相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态5
在上述实施形态1中，通过连接菲涅尔棱镜12折射面12a的右端U和作为无效部分的面V’P’的左端V’，给出了较棱镜顶端角τ更大地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’的例子，但也可以如图15所示的那样，在来自投影仪1或折返式平面反射镜4的光线不直接入射的非入射面形成辅助棱镜12d。
具体言之，就是在菲涅尔棱镜12的无效面部分(图4的UGP’V’)不妨碍信号光E’U地添加新的辅助的棱镜。在图15中，给出的是垂直地峭立于屏幕基底11上的形状例。
这样，如果在菲涅尔棱镜12的无效面部分添加新的辅助棱镜12d，由于可以对菲涅尔棱镜12的形状添加自由度，故例如，即使菲涅尔棱镜12的折射面12a的菲涅尔反射成分入射到面前的菲涅尔棱镜12的反射面12b，并边反复折射边传往离开的场所，也可以离开观察者观察的方向。
不过，为了添加辅助棱镜12d，需要二次加工金属模。例如，如果在形成完了所有的菲涅尔棱镜12后形成辅助棱镜12d，则由于制造公差的原因而容易产生位置偏离，故最好是交互地形成菲涅尔棱镜12和辅助棱镜12d。此外，通过交互地形成，可以削除在加工菲涅尔棱镜12的谷时产生的毛刺，易于进行利用树脂的金属模复制。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态5，由于采用的是在来自投影仪1或折返式平面反射镜4的光线不直接入射的非入射面形成辅助棱镜12d的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态6
在上述实施形态1中，给出的是较棱镜顶端角τ更大地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’的例子，但也可以如图16所示的那样，在基底面11a的区域1配置棱镜顶端角为τ1的菲涅尔棱镜12，在基底面11a的区域2配置棱镜顶端角为τ2的菲涅尔棱镜12。
由于棱镜顶端角τ通常由加工作为菲涅尔棱镜12母型的金属模的刀具的顶端角度决定，故大多情况在屏幕全面是恒定的，但通过改进金属模的形成方法，例如进行2次形成，或者往返地改变刀具的倾斜进行形成，可以逐个位置地改变棱镜顶端角τ。
图17是以同样的入射角·出射角不改变周期地将棱镜顶端角τ做成45～51度的例子，可知通过改变顶端角，即便在同样的入射角下也可以变化菲涅尔棱镜12的面的倾斜或大小。
从而，如图16所示的那样，如果在基底面11a的区域1配置棱镜顶端角为τ1的菲涅尔棱镜12，在基底面11a的区域2配置棱镜顶端角为τ2的菲涅尔棱镜12，将可以变化非有用光的光路。在图16中，通过将菲涅尔棱镜12的顶端角改变为τ2，非有用光可以被控制在图左下的不观察的方向。
这样，通过逐个位置地将棱镜顶端角τ改变成不同于其他区域的角度，由于其可以对菲涅尔棱镜12的形状添加自由度，故可以不对信号光以影响地控制非有用光的方向。
图18所示是减小重像效果的光线追迹数值计算结果，是一个将棱镜顶端角τ变更到了53度的计算例。
如图18所示的那样，非有用光出射到观察者不观察的方向OUT6。此外，虽然非有用光也从OUT7出射，但该非有用光以较入射光线更陡的角度返回折返式平面反射镜4。因而，可以抑制光线的发生。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态6，由于采用了在基底面11a混合形成了折射面12a和反射面12b构成的棱镜顶端角τ相互不同的菲涅尔棱镜12的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
此外，还可以在如该实施形态6这样使基底面11a混合形成了棱镜顶端角τ相互不同的菲涅尔棱镜12的同时，如上述实施形态1那样，较棱镜顶端角τ更大地形成相对反射面12b的非入射面12c的角度τ’。
实施形态7
在上述实施形态6中，给出的是在基底面11a混合形成了折射面12a和反射面12b构成的棱镜顶端角τ相互不同的菲涅尔棱镜12的例子，但也可以如图19所示的那样，在基底面11a上交互地配置缺少顶端部分(leading end portion)之一部的菲涅尔棱镜(缺齿的菲涅尔棱镜)和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12。
在仅全面地配置不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12时(参照图19的虚线)，例如，如果照射在上数第3个菲涅尔棱镜12的折射面12a上的光线的一部分被该折射面12a反射，则作为该被反射光的非有用光将边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复折射边进行传播，如有时会在上数第5个菲涅尔棱镜12的折射面12a处反射出射到观察者观察的方向。
但在该实施形态7中，由于在基底面11a上交互地配置了缺齿的菲涅尔棱镜和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12，故上述这样的非有用光不能入射到配置在上数第4位置的缺齿的菲涅尔棱镜12上，而是原样不变地出射到观察者没有观察的方向(在图19的例中出射到左下方向)。
此外，菲涅尔棱镜12的顶端部分位于信号光的光路上，由于是缺齿的，故有时信号光不能入射到缺齿的菲涅尔棱镜12上，但这样的信号光可以入射到上一个菲涅尔棱镜12而得到补救。因而，顶端部分的削除应该在能够补救信号光的范围进行。
另外，在图19中，是相隔1个地形成的缺齿菲涅尔棱镜12，但只要是可以补救前述的信号光的范围，也可以隔开2个、3个或者更多地形成缺齿的菲涅尔棱镜12。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态7，由于采用了在基底面11a上混合地形成(混杂)缺少顶端部分之一部的菲涅尔棱镜(缺齿的菲涅尔棱镜)和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态8
在上述的实施形态7中，给出的是在基底面11a上交互地配置了缺少顶端部分之一部的缺齿的菲涅尔棱镜12和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12的构成，但也可以如图20所示的那样，在基底面11a上交互地配置缺少全部顶端部分菲涅尔棱镜12和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12。即，也可以每隔一个去掉一个菲涅尔棱镜12地、跳越地配置不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12。
在仅连续地配置不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12时(参照图20的虚线)，例如，如果入射到上数第3个菲涅尔棱镜12(包含虚线的菲涅尔棱镜12在内上数第3个)的折射面12a的光线的一部分被该折射面12a反射，则作为该反射光的非有用光将边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复折射边进行传播，如有时会在上数第5菲涅尔棱镜12的折射面12a处反射，出射到观察者观察的方向。
但在该实施形态8中，由于在基底面11a上交互地配置了缺齿的菲涅尔棱镜和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12，故上述这样的非有用光不能入射到配置在上数第4位置的缺齿的菲涅尔棱镜12上，而是原样不变地出射到观察者没有观察的方向(在图20的例中出射到左下方向)。
此外，菲涅尔棱镜12的顶端部分位于信号光的光路上，如果菲涅尔棱镜12未相间去除则在棱镜顶端角τ相对于入射角θ足够小时，入射到该菲涅尔棱镜12的信号光就可以入射到上一个菲涅尔棱镜12进行补救。因而，顶端部分的削除应该在能够补救信号光的范围进行。
另外，在图20中，是相隔1个地形成的间齿菲涅尔棱镜12，但只要是可以补救前述的信号光的范围，也可以隔开2个、3个或者更多地形成间齿的菲涅尔棱镜12。
此外，除去棱镜的相似倍率(除去周期不同的情况)，图20的形状包含于图7或图8的形状中。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态8，由于采用了在基底面11a上交互地配置缺少全部顶端部分的菲涅尔棱镜12和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态9
在上述的实施形态7中，给出的是在基底面11a上交互地配置了缺少顶端部分之一部的缺齿的菲涅尔棱镜12和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜12的构成，但也可以如图21所示的那样，在基底面11a上交互地配置相对基底面11a的棱镜高度为H1(第1高度)的菲涅尔棱镜12和棱镜高度为低于H1的H2(第2高度)的菲涅尔棱镜12。
在仅连续地配置棱镜高度为H1的菲涅尔棱镜12时(参照图21的虚线)，例如，如果入射到上数第2菲涅尔棱镜12的折射面12a的光线的一部分被该折射面12a反射，则作为该反射光的非有用光将边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复折射边进行传播，如有时会在上数第4菲涅尔棱镜12的折射面12a处反射，出射到观察者观察的方向。
但在该实施形态9中，由于在基底面11a上交互地配置了棱镜高度为H1的菲涅尔棱镜12和棱镜高度为H2的菲涅尔棱镜12，故上述这样的非有用光不能入射到配置在上数第3位置的棱镜高度为H2的菲涅尔棱镜12上，而是原样不变地出射到观察者没有观察的方向(在图21的例中出射到左下方向)。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态9，由于采用了在基底面11a上交互地配置棱镜高度为H1的菲涅尔棱镜12和棱镜高度为H2的菲涅尔棱镜12的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态10
在上述的实施形态9中，给出的是在基底面11a上交互地配置了棱镜高度为H1的菲涅尔棱镜12和棱镜高度为H2的菲涅尔棱镜12的构成，但也可以如图22所示的那样，在基底面11a上混合地形成(混杂)相对基底面11a的倾斜相互不同的菲涅尔棱镜12。
即，信号光和非有用光如图10所示的那样，光线经由的介质中的光路长度不同，与信号光的光路相比非有用光具有光路较长的特征。
从而，光路越长光线越容易受到面的弥散的影响。进而，由于反射相对于反射面的角度变化Δθ具有反射光的方向变化2×θ的关系，故非有用光的弥散将受到成倍的影响。与光路长度短的信号光相比，利用该光路长度差扩散光路长度长的非有用光的光束，由此只要将非有用光扩散到超过信号光的扩散就可以提高显示图像的反差比。
在图22的例中，顺序地配置了相对基底面11a的法线的倾斜为1的菲涅尔棱镜12、倾斜为2的菲涅尔棱镜12和倾斜为3的菲涅尔棱镜12。在图22的例子中，3＜1＜2。
在仅连续地配置倾斜为1的菲涅尔棱镜12时(参照图22的虚线)，例如，如果入射到上数第2菲涅尔棱镜12的折射面12a的光线的一部分被该折射面12a反射，则作为该反射光的非有用光将边在下侧的菲涅尔棱镜12的反射面12b和折射面12a反复折射边进行传播，如有时会在上数第4菲涅尔棱镜12的折射面12a处反射，出射到观察者观察的方向。
但在该实施形态10中，由于在基底面11a上混合地配置了倾斜相互不同的菲涅尔棱镜12，故即使上述这样的非有用光在上数第4菲涅尔棱镜12的折射面12a处反射也会使之出射到观察者没有观察的方向(在图22的例中出射到左下方向)。这里，相对基底面11a的倾斜3越小，则越可以使之出射到更靠上的方向。
如通过上述说明可知那样，根据该实施形态10，由于采用了在基底面11a上混合地配置倾斜相互不同的菲涅尔棱镜12的构成，故可以达到如避免不透过折射面12a地反射了的光线成为非有用光出射到观察者视场方向的情况的效果。
实施形态11
在上述实施形态1中，示出了在菲涅尔棱镜12上存在对光路有贡献的有效面部分和对光路没有贡献的无效面部分(例如，图4的面VP、非入射面12c等)，但也可以如图23所示的那样，在对光路没有贡献的无效面部分或反射面12b上添加吸收光线的光吸收层13。例如，作为光吸收元件，可以添加、利用黑色的染料(VALIFAST、BLACK、3810、连氮系列含金染料)或碳棒等材料构成的颜料。
这样，在对光路没有贡献的无效面部分添加了光吸收层13时，如图23所示的那样，即使非有用光碰到折射面12a也会被该折射面12a的光吸收层13吸收，无法出射到观察者的观察方向。
此外，如果透过光的折射面12a存在光吸收层13，则光强度将减少，而反射面12b即便是有光吸收层13，但由于反射面12b的全反射仅依存于界面处的折射率之差，故不存在光吸收的影响，因而，也可以在反射面12b添加光吸收层13。因此，在非有用光透过反射面12b时，由于因光吸收层13而减少了光强度，故对重像的抑制有作用。
在此，作为光吸收层13的添加方法，例如，可以在菲涅尔棱镜12的斜面整体涂布遇光即干的糊状体，此后，让信号光照射菲涅尔棱镜12，使对光路有贡献的有效面部分的糊状体干燥。
然后，通过涂布光吸收层13，只使糊状体没有干燥的无效面部分固定上光吸收层13。
作为其他的光吸收层13的添加方法，例如，根据可以在菲涅尔棱镜12的谷间部分添加光吸收层13的情况，遮光层的形成可以通过将菲涅尔棱镜端部浸渍在光吸收材料中，在利用毛细管作用进行了充填后，再进行干燥·硬化以及制作。
另外，由于只有作为菲涅尔棱镜12的入射面部分的折射面12a可以没有光吸收层13，故也可以在菲涅尔棱镜12的斜面整体涂布了光吸收层13后，用刮刀状的工具擦刮斜面，擦去光吸收层13。
也可以将该实施形态11的添加光吸收层13的技术适用于上述态1～10的任何一个实施形态，以提高重像的抑制效果，图24所示是将之适用于了上述实施形态1(图3)的情况。
在图24的例子中，通过对非入射面12c添加光吸收层13，诸如被基底11的出射面11b反射的返回光或被反射面12b反射的返回光等将被非入射面12c的光吸收层13吸收，提高了重像的抑制效果。
另外，图25给出了将之适用于了上述实施形态2、3(图7、图8)的情况。
在图25的例子中，通过对基底面11a和水平的非入射面12c添加光吸收层13，诸如被基底11的出射面11b反射的返回光或被折射面12a反射的光线等将被非入射面12c的光吸收层13吸收，提高了重像的抑制效果。
实施形态12
在上述实施形态11中，所示的是在对光路没有贡献的无效面部分添加吸收光线的光吸收层13的例子，但也可以如图26所示的那样，在对光路没有贡献的无效面部分(例如图4的面VP、非入射面12c等)添加使光线扩散(diffusion：漫射)的光扩散层14。例如，通过利用众所周知的喷砂法等实施粗糙表面加工来添加光扩散层14。
在代替在对光路没有贡献的无效面部分添加光吸收层13添加光扩散层14时，由于通过光扩散层14扩散了非有用光，故可降低每单位方向的光强度(降低观察者观察方向的光强度)，提高重像的抑制效果。
此外，在对光路没有贡献的无效面部分添加吸收光线的光吸收层13的技术也可以适用于上述实施形态1～11的任何一个形态。
实施形态13
在上述实施形态11中，所示的是在对光路没有贡献的无效面部分添加吸收光线的光吸收层13的例子，但也可以如图27所示的那样，在菲涅尔棱镜12的介质中添加吸收光线的光吸收物质。例如，使用塑料等半透明材料形成菲涅尔棱镜12。
信号光和非有用光如图10所示的那样，光线经由的介质中的光路长度不同，与信号光的光路相比，非有用光具有光路较长的特征。
因而，如果在菲涅尔棱镜12的介质中添加吸收光线的光吸收物质，由于可以超过对信号光的强度降低地降低了非有用光的强度，故可以提高其对比度之比。
此外，在菲涅尔棱镜12的介质中添加吸收光线的光吸收物质的技术也可以适用于上述实施形态1～12的任何一个形态。
实施形态14
在上述实施形态12中，所示的是在对光路没有贡献的无效面部分添加扩散光线的光扩散层14的构成，但也可以如图28所示的那样，在菲涅尔棱镜12的介质中添加扩散光线的光扩散物质。作为扩散材料，可以如使用聚乙烯涤纶(PET)等聚酯树脂系列粒子、苯乙烯系列或者丙烯酸系列交联粒子、或者硅树脂系列粒子等。
信号光和非有用光如图10所示的那样，光线经由的介质中的光路长度不同，与信号光的光路相比，非有用光具有光路较长的特征。
从而，如果在菲涅尔棱镜12的介质中添加扩散光线的光扩散物质，由于可以超过对信号光的扩散地扩散非有用光的强度，故可以提高其对比度之比。
此外，在菲涅尔棱镜12的介质中添加扩散光线的光扩散物质的技术也可以适用于上述实施形态1～12的任何一个形态。
实施形态15
在上述实施形态11中，所示的是在对光路没有贡献的无效面部分添加吸收光线的光吸收层13的例子，但也可以对折射面12a或者出射面11b的至少一方实施AR(Anti-Reflection)镀层处理。
即，由于光线在入射面和出射面满足菲涅尔反射定律，故上面谈到了存在一部分不能完全透过各个面的光线的情况，但由于该反射光线构成了重像的起源，故可以通过提高在界面处的透过率来提高信号光的效率，降低重像。
因此，在该实施形态15中，可以通过对折射面12a、出射面11b或者其两面实施单层或者多层的AR镀层处理来控制光线的位相，减少反射光线的量，增加透射光线并减小作为重像起源的非有用光。
此外，AR镀层处理可以以将屏幕浸渍到充满镀层溶液的水槽中，通过控制上提速度进行膜厚控制的液浸式，或者以真空层进行蒸镀的方式进行。
此外，该实施形态15的实施AR镀层处理的技术也可以适用于上述实施形态1～14的任何一个形态。
实施形态16
如以上叙述过的那样，重像的出射位置成比例于经由光路的光学厚度。
只在屏幕基底的光路中，其比例于屏幕基底的厚度，在经由位于背面的折返式平面反射镜4的光路中，其比例于屏幕与折返式平面反射镜4的距离。
至少在前者中，如果基底11减薄到极限(d→0)，则由于出射位置偏差比例于2d·tanθ，故出射位置偏差→0。
实际上，如果能够使之薄于屏幕上放大了的光阀(像素)的一半或者更薄，则由于重像将重叠像素显示，故对观察者而言，可以不认知其为重像地作为信号再利用。
希望，使该实施形态16的基底11的厚度达到像素的一半以下的技术也可以适用于上述实施形态1～15的任何一个形态。
实施形态17
在上述实施形态中，所示的都是为降低非有用光而进行的努力。
具体言之，通过实施下面的(a)、(b)、(c)或者(d)方策也可以谋求降低非有用光，但不用说，当然也可以以方策(a)为基本，组合(b)、(c)、(d)方策的任何一个或者全部。
(a)相似缩小全反射棱镜，使非入射面12c与屏幕面平行(参照图29)。
(b)使非入射面12c成为粗糙面。或者对非入射面12c添加光扩散功能。
(c)使棱镜顶端角τ对应屏幕面上的位置改变。
(d)使棱镜的顶端部分缺少一部分。
首先，言及作为组合的基本的(a)方策。
图30所示是光线的入射角θ0和全反射棱镜的入射面的角度ξ(菲涅尔棱镜12的折射面12b的角度ξ)的关系的说明图。
即，图30是出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.55时的计算例，横轴表示入射角θ0，纵轴表示入射面的角度ξ(＝π-τ-α)。
如由式(2)可知的那样，全反射菲涅尔棱镜的自由度仅为棱镜顶端角τ，在图30中，给出的是棱镜顶端角τ＝38～65度的例子。
由图30可知，入射面的角度ξ和入射角θ0与棱镜顶端角τ无关地成比例关系。即在棱镜顶端角τ恒定的条件下，入射面的角度ξ自靠近入射角θ0小的中心一侧(在图2的例中为菲涅尔光学元件2的中央下侧)朝向入射角θ0大的较远的一侧(在图2的例中为菲涅尔光学元件2的四角侧)变大。
此外，为了菲涅尔棱镜12的制作上的方便，如果菲涅尔棱镜12呈回翘的形状，将不能拔出以紫外线等为代表的光硬化树脂等流入上述的金属模，并经紫外线等照射而固化的树脂。
例如，对全反射菲涅尔棱镜的情况，如果入射面的角度ξ大于π/2，则难以从模具中对已流入金属模的光硬化树脂进行起模。
一般地，在全反射棱镜中，因为入射面的角度ξ比例于入射角θ0(参照图3)，故可以根据入射角θ0的最大值求临界棱镜顶角τmax。
下面的式(3)给出了该条件。在现实中作为棱镜可以进行起模的条件，需要满足式(3)。
τmax(θ0，θrefl)
≥[sin-1((n0/n1)sinrefl)+cos-1((n0/n1)cosθ0)]/2    (3)
图31所示是光线的入射角θ0和临界棱镜顶角τmax的关系的说明图。
即，图31是出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)±5度，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.55时的计算例，横轴表示入射角θ0，纵轴表示临界棱镜顶角τmax。
例如，在入射角θ0为最大60度时，出射角度θrefl＝0度且临界棱镜顶角τmax＝35.6度，在同样的条件下为70度时，临界棱镜顶角τmax＝38.6度。
图32所示是光线的入射角θ0和全反射棱镜的效率的关系的说明图。
即，图32是出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.55时的计算例，横轴表示入射角θ0，纵轴表示全反射菲涅尔棱镜的理想的效率(出射到相对入射光能量的屏幕法线方向的光能量)。
在此情况下，如由式(2)可知的那样，全反射菲涅尔棱镜的自由度仅为棱镜顶端角τ，在图32中，给出的是棱镜顶端角τ＝38～65度的例子。
在配置在入射角θ0小的位置的菲涅尔棱镜12中，可知棱镜顶端角τ越小则效率越好。
另外，在棱镜顶端角τ＝38度的例子中，入射角θ0＝68度以上不满足作为可以进行棱镜起模条件的式(3)。
即，由于制作方法上的难度高而在现实中难以制作，故在此硬性将效率表现为0。
也就是，反之可知，在配置在入射角θ0大的位置的菲涅尔棱镜12中，棱镜顶端角τ越大则效率越好。
根据以上说明，全反射菲涅尔棱镜在满足全反射菲涅尔棱镜的效率(图32)和作为可以进行棱镜起模条件的式(3)的范围内，具有棱镜顶端角τ的自由度。棱镜顶端角τ相对于所使用的入射角θ0可以在38～65度的范围内任意进行选择。
如果入射角使用范围是例如45度＜θ0＜60度，可以选择棱镜顶端角τ＝38度，如果是60度＜θ0＜80度，则可以选择棱镜顶端角τ＝42～65度的任意的值。
通常，多数情况是恒定不变地加工棱镜顶端角τ，但也可以在上述的范围内根据任意的入射角θ0改变棱镜顶端角τ。
例如，可以在屏幕下部和屏幕上部改变棱镜顶端角τ，也可以只在屏幕中间部改变棱镜顶端角τ。
如果全反射棱镜入射角θ0变大，则只使用该棱镜的顶端部分。因此，可以考虑只制作使用棱镜的区域。
图33所示是光线的入射角θ0和全反射棱镜的相似缩小比率l的关系的说明图。
即，图33是出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.55时的计算例，横轴表示入射角θ0，纵轴表示全反射棱镜的相似缩小比率l。不过，虽然都是l的意思，但在制作全部棱镜(不进行相似缩小)时，l＝1.0，在仅制作一半时，l＝0.5。图33所示是棱镜顶端角τ＝38～65度的例子。
根据图33，在棱镜顶端角τ＝45度、入射角θ0＝70度时，全反射棱镜的相似缩小比率l＝0.4。
入射角θ0小的位置的全反射棱镜的相似缩小比率l变大，入射角θ0大的位置的全反射棱镜的相似缩小比率l变小。
就是说，在棱镜顶端角τ恒定的条件下，可知全反射棱镜的相似缩小比率l自接近入射角θ0小的中心的一侧(在图2的例中为菲涅尔光学元件2的中央下侧)朝向入射角θ0大的较远的一侧(在图2的例中为菲涅尔光学元件2的四角侧)变小。
在实际中由于因制作方法的限制而不能完全按照设计值制作，故需要加工公差。
因此，应对使用棱镜的区域考虑加上包含加工公差程度的余量，较大地制作全反射棱镜。
图34所示是光线的入射角θ0和全反射棱镜的相似缩小比率l的关系的说明图。
即，图34是出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.55，棱镜顶端角τ＝45度时的计算例，横轴表示入射角θ0，纵轴表示全反射棱镜的相似缩小比率l。
另外，Ex.0表示无余量，Ex.1表示余量小，Ex.2表示余量大。
实际上，入射角θ0以大约75度试制了上述全反射菲涅尔棱镜，具体地试制了棱镜的周期(间距m)为112μm和156μm两种。
由于棱镜的实际高度成比例于棱镜的间距，故以用间距规范化了的值(全反射棱镜比率l)进行了表示。本次以l＝1.0～2.0的范围进行了试制。
这里，由于全反射棱镜在屏幕位置入射角θ0不同，故在各位置棱镜的角度、全反射棱镜比率不同。
测量使用投射光学***和全反射菲涅尔棱镜以及双凸透镜屏幕通过目视和亮度计进行。图35所示为其结果。
在未进行相似缩小(l＝0)的众所周知的全反射菲涅尔棱镜中，按照来自法线方向的观察，在相对黑背景的白窗显示中，在像离开屏幕厚度约2倍的位置出射了非有用光(相当于图10的非有用光OUT2)。
在没有余量(Ex.0)中，由于没有充分地制作使用全反射棱镜的区域，故作为全反射菲涅尔棱镜的功能不够充分，作为结果，按照来自法线方向的观察，在全白显示中可以看见黑白的条纹。
另外，按照来自法线方向的观察，在相对黑背景的白窗显示中，入射光的一部分原样不变地在上部穿过，产生了可以观察到的非有用光(与图10的非有用光OUT2不同的不利情况)。
在小余量(Ex.1)，大余量(Ex.2)中，均观察不到上述的不利情况，得到了良好的结果。
此外，由于用全反射菲涅尔棱镜的周期m进行了规范化，故全反射棱镜的相似缩小比率l的关系式不依存于棱镜的周期(间距m)。
在实际中，按照间距m为m＝112μm和m＝156μm进行了试制，均得到了良好的结果。
虽然没有特别地言及，但不言而喻如果较画面上的像素进一步细化菲涅尔棱镜的间距m，则可以显示高解像度的图像。
特别地，我们注重图10的非有用光OUT2进行了测量(相当于图35的黑背景、白显示)，图36以及图37给出了入射角θ0＝75度的结果。
图36是自屏幕法线方向的观察结果，图37是自斜下约60度的观察结果。
在以往例的全反射菲涅尔棱镜中，可以在大约离菲涅尔光学元件2和基底11的总厚度约2倍(图10的距离A)的位置以对比度之比近于155∶1的强度看见非有用光(图10的OUT2)，但通过较小地制作(Ex.0～2)全反射棱镜，如图11的非有用光OUT4那样地光路发生变化，从正面不能认知非有用光(＞673∶1)。
由于光路发生了变化，故虽然从斜下方向观察可以认知非有用光，但在自屏幕正面斜下60度方向，由于通常没有观察者而不成为问题。
因为在上面已经对基本的(a)方策进行了说明，故下面将谈及(a)～(d)的方策的组合。
图38是组合了(a)和(c)方策的例子，是连续改变屏幕的位置，即一边依照入射角θ0连续改变棱镜顶端角τ，一边相似缩小了全反射棱镜的例子。
例如，在出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.55，入射角θ0＝70度时，虽然在棱镜顶端角τ＝45度时产生了图10的非有用光OUT2，但通过将棱镜顶端角改变成τ＝53度，图10的非有用光OUT2将如图18的非有用光OUT6那样地变化光路。
另一方面，如果减小全反射棱镜的相似缩小比率l(约l＝0.4)，则图10的非有用光OUT2将如图11的非有用光OUT4那样地变化光路。
例如，在因制作方法上的原因不能充分地减小相似缩小比率l使之达到完全除去非有用光的场合，可以通过这样的组合进行出射到正面方向的非有用光OUT2的低减。
图39是组合了(a)和(c)方策的例子，是连续改变屏幕的位置，即对应入射角θ0连续改变棱镜顶端角τ，相似缩小了全反射棱镜的例子。
其中，出射角度取为θrefl＝0(屏幕法线方向)，但也可以根据目的在屏幕中心方向进行若干倾斜。例如，也可以在靠近光轴的一侧取出射角度θrefl＞0，在中心附近出射角度θrefl＝0，在较远一侧取出射角度θrefl＜0。
在图39中，光线的出射角度θrefl的设定是在屏幕上部略平行向下，在屏幕下部大致平行向上。
图40是组合了(a)和(d)方策的例子，是非入射面12c实施了粗糙表面，或者非入射面12c具有光扩散功能的例子。
如果相似缩小全反射棱镜，则图10的非有用光OUT2将如图11的非有用光OUT4那样，光路变化到观察者没有观察的方向。
进而，由于该非有用光OUT4比例于菲涅尔光学元件1和基底11的总厚度A扩散变宽，故可以使非有用光更加不醒目。
实际上，在出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.53，棱镜顶端角τ＝45度，间距m＝112μm时试制了对非入射面12c实施了粗糙表面的样本。将之作为Ex.3，其观察效果示于图36以及图37中。
因为将全反射棱镜制作得较小，故光路向下变化出射非有用光，因而从屏幕法线方向看不到非有用光(参照图36)，但如果从斜下方看则可以认知非有用光(参照图37)。
在自屏幕正面斜下60度方向，通常因没有观察者而不构成问题，在将非入射面做成了粗糙表面的例子中(Ex.3)，因非有用光被扩散变宽，故即使是从斜下方向观察也不能认知非有用光。
图41是组合了(a)和(d)方策的例子，例如，在出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)、空气的折射率n0＝1.0、介质的折射率n1＝1.55、入射角θ0＝70度、棱镜顶端角τ＝45度时，通过使全反射棱镜所相似缩小比率l具有余量，稍大地(约l＝0.5)进行了设定，通过按余量大小程度将棱镜的顶端部分以l＝0.1给予的形状相应进行削除，就可以降低非有用光。
利用顶端削除的信号光的效率依赖于顶端削除部分12e的角度，可降低估计从入射光线看到的顶端削除部分12e的面积程度。
因而，顶端削除如果能使顶端削除部分12e的角度略平行于入射角θ0则更好。
实际上，如果削除加工金属模的刀具顶端则可以简单地实现顶端削除部分12e，在屏幕上部以及下部，削除量大多是恒定的。
另外，多数情况也可以不有意地削除顶端部分，而是摩擦磨耗顶端部分或者利用制作方法上的便利在树脂流入金属模进行成形阶段使之变圆。
实际上，我们在出射角度θrefl＝0(屏幕法线方向)，空气的折射率n0＝1.0，介质的折射率n1＝1.53，棱镜顶端角τ＝45度，间距m＝156μm的情况下试制了削除了全反射棱镜的顶端的样本。
其测量使用投射光学***和全反射菲涅尔棱镜以及双凸透镜屏幕通过目视和亮度计进行。图42所示为其观察结果。
在全反射棱镜比率的余量小(Ex.1)的例子中，虽然只按全反射棱镜比率1.02(＝2％)削除了全反射棱镜的顶端，但已经不见对信号光的不良影响，得到了良好的效果。
图43是组合了(a)、(c)和(d)方策的例子，是连续改变屏幕的位置，即对应入射角θ0连续改变棱镜顶端角τ，削除了顶端部分的例子。
图44是组合了(a)、(b)和(c)方策的例子，该例中连续改变屏幕的位置，即对应入射角θ0连续改变棱镜顶端角τ，并对非入射面12c实施了粗糙表面。
图45是组合了(a)、(b)、(c)和(d)方策的例子，该例中连续改变屏幕的位置，即对应入射角θ0连续改变棱镜顶端角τ，削除了顶端部分并对非入射面12c实施了粗糙表面。
在图39、图43～图45中，在小入射角θ1的屏幕下部，全反射棱镜比率l1相对地变大，反之，在大入射角θ2的屏幕上部，全反射棱镜比率l2则相对地变小(l2＜l1)。
此外，在出射角度以θrefl＝0(屏幕法线方向)恒定，且棱镜顶端角τ恒定的条件下，入射面的角度ξ自靠近小入射角θ1的中心的一侧朝向大入射角θ2的较远一侧变大(ξ2＞ξ1)。
也可以用折返式平面反射镜4折返图39、图43～图45的中间的光路。
图46所示为折返了图45的例子。
通过这样弯折光路，可以减小纵深。
在图46中与屏幕面近似平行地配置了折返式平面反射镜4，但也可以倾斜地进行折返。
图47所示为倾斜地进行了折返的例子。
在该说明书中，给出的是同心圆状地配置菲涅尔棱镜2的例子，但也可以线状地配置菲涅尔棱镜2。
此外，同心圆的中心也可以配置在画面之外。
最好能在全反射菲涅尔棱镜的观察面侧控制透过了全反射菲涅尔棱镜的信号光的配光，具体地就是配备易于让观察者观察的具有扩光功能的成像显示板3(例如双凸透镜屏幕)。
双凸透镜屏幕是控制配光的光学元件，可以是具有扩散板、玻璃珠屏幕、断面具有半圆、半椭圆或者2次以上非球面形状的一维方向长透镜，纵横曲率不同的断面具有半圆、半椭圆或者2次以上非球面形状的二维配置的透镜，或者断面配置了多个台形状的反射型光学元件。
另外，也可以利用上述光学要素的组合，例如光源侧为透镜、观察者侧为扩散板之类的形式构成双凸透镜屏幕。
另外，为了降低外界光的影响，也可以在上述光学要素的基础上，在非透镜部分形成光吸收层。还有，出于相同目的，也可以在表面配备降低光的反射的AR(Anti-Reflection：抗反射)层。
另外，还可以设置用于抑制观察者眼睛的炫目的抗炫目光层、或用于防止静电导致的灰尘吸附的防带电层、用于保护表面的硬镀层。
此外，为了易于理解全反射菲涅尔棱镜以及双凸透镜屏幕，分别给出了独立的构成，但也可以将其作为一个要素进行构成。
图48所示是作为成像显示板3在光源侧设置了透镜3a、在非透镜部分形成了光吸收层3b、在观察者侧设置了扩散板3c的构成。在本构成中，由于用虚线表示的非有用光最终被光吸收层3b吸收，故观察者不能看见。即，可以说能够显示没有非有用光的优良像质的图像。
在图49中，作为成像显示板3，设置了断面为台形状的反射型光学元件3d、光吸收部3e以及扩散板3f。本构成也可以高效地去除用虚线给出的非有用光。
除上述以外，还可以使构成要素具有框架、保持机构、屏幕加强器材、空调、光源、照明光学***、投射光学***、光路弯折反射镜、光学***保持·调整机构、扬声器、电视机台、遥控器、控制电路、电源、颜色校正、几何学校正的任意之一。
实施形态18
图50所示是根据本发明实施形态18的投影式显示装置的斜视图，图中，作为光源的灯21出射光线。作为光学***的光学部22一体化了将从灯22出射的光均匀化的照明光学***、着色被该照明光学***均匀化了的光的彩色转盘(color wheel：色轮)、调制被该彩色转盘着色了的光生成图像的光阀和将由该光阀生成的图像投影到反射部23上的透镜。反射部23反射由光学部22投影了的图像。
电路24在根据***的控制信息或图像信息控制光学部22的光阀等的同时，还实施将声音信号输出到扬声器等的处理。
此外，灯21、光学部22、反射部23以及电路24构成了作为发光体的投影仪1。
在本构成中，采用单板式光阀进行了构成，但在使用3板式光阀时，也可以代替彩色转盘使用彩色分离合成光学***进行构成。此外，在本构成中光源使用了灯21，但也可以代替灯21将LED或激光器作为光源使用。
反射镜25使反射部23反射了的图像(光线)反射到屏幕26的方向。
屏幕26由菲涅尔光学元件2(由上述实施形态1～17所示的任意一种菲涅尔光学元件)和成像显示板3构成。这里，为了平整度或强化保护，屏幕26有时用加强板进行加强。
框架27在固定屏幕26的同时，还收纳由光学部22等构成的投影仪。这里，由于如果屏幕26没有固定成平面图像会产生失真，故框架27采用高精度高刚性的器材进行成形。
另外，框架27的内部应该实施吸收从灯21、光学部22以及反射部23泄漏出来的光(遗失光)的光吸收材料(黑色涂料等)。特别地，为了防止衍射光的扩散，实施对投影仪1整体遮光的外壳会获得更好的效果。
光学板28在位于屏幕26的下部近似中央部分载置着光学部22以及反射部23，灯21载置在位于屏幕26下部的右端。
调整机构29调整屏幕26和光学板28的相对位置关系或倾斜关系。
为了谋求投影式显示装置的薄型化，除了光学***的光路设计外，需要适当地进行电路24或灯21等的配置。
在该实施形态18中，如图50所示的那样，在屏幕26下部的中心附近配置了反射部23。
由此，由于被光学部22投影的图像被位于中心附近的反射部23反射，其图像被反射镜25反射并取得朝向上方的屏幕2方向的光路，故在屏幕26下部的左端或右端不存在光路。因而，比较集中的空间存在于屏幕26下部的左右端附近。
因此，在该实施形态18中，通过从屏幕26的正面看在左端配置电路24，同时在右端配置灯21，谋求了装置的薄型化。
另外，为了显示没有畸变或模糊的图像，需要极为准确地设置灯21、光学部22以及反射部23的位置，在光学部28上固定设置灯21、光学部22以及反射部23。
在该光学板28上，添加有调整位置以及倾斜的调整机构29，调整机构29调整光学板28和屏幕26的相对位置关系或倾斜关系。
作为调整机构29，例如由图51所示那样的6轴调整机构组成，可以调整光学板28的X轴以及Y轴方向的移动、光学板28的旋转、光学板28的高度。
这里，由于构成薄型的投影式显示装置，如图52所示的那样，从光学部22以及反射部23出射的光相对屏幕26倾斜地以陡峭角度入射。
图52中，实线表示为获得期望的图像调整机构29调整了光学板28的位置或倾斜后的状态，虚线表示调整前的状态。
如虚线箭头所示的光路那样，在光学板28的位置或倾斜一点儿也没有调整的情况下，对屏幕26的入射角在极端的屏幕26的上部出射较大的位置偏离。因此，在薄型的投影式显示装置中，需要高精度的调整机构。
由以上说明可知的那样，根据该实施形态18，由于采用了在屏幕26的下部略靠中央部分配置光学部22以及反射部23，在屏幕26下部的右端以及左端配置灯21以及电路24的构成，故可以达到谋求投影式显示装置的薄型化的效果。
另外，根据该实施形态18，由于采用了具有调整屏幕26的光学板28的相对位置以及角度的调整机构29，故可以达到能够显示没有畸变或模糊的图像的效果。
实施形态19
在该实施形态19中，对为确保屏幕26的平面度而进行的努力这一点进行说明。
图53是说明屏幕26的挠曲和与之相伴的图像变化的说明图。图中26’表示挠曲了的屏幕。
图53的实线表示没有挠曲的高平面度的屏幕26情况下的光路，图53的虚线表示挠曲了屏幕26’情况下的光路。
如由图可知的那样，在挠曲了屏幕26’时，观察者将在不同于正常位置的位置处观看到图案(此时为图中的黑点)。
图54是为便于理解由挠曲了的屏幕26’产生的图像的畸变状态而采用方格形状显示出的挠曲了的屏幕26’的状态。
假如屏幕26’挠曲1mm，则在对屏幕26的入射角为70度时，画面上的偏差将为1mm×tan(70度)＝2.74mm，相对挠曲的灵敏度约为3倍。
例如，在1个像素投影为1mm显示时，为了将挠曲的影响抑制在1个像素以内，在灵敏度为3倍时，需要控制挠曲在0.33mm左右。为了将大画面的挠曲控制在上述范围，可以在玻璃等平面度高的高刚性的基底11上配置菲涅尔棱镜12。或者，将玻璃板或者合成树脂板作为加强器材，如图55所示的那样，沿着屏幕26的菲涅尔棱镜12进行加强，可以确保平面度。
实施形态20
图56所示是根据本发明实施形态20的投影式显示装置的斜视图，图中，因与图50同样的符号表示同一部分或相当部分，故略去其说明。
与从吸气口32向框架27的内部吸入空气的作用相反，换气扇31用于排出框架27内部的空气。在吸气口32安装了防尘过滤器。这里，由换气扇31以及吸气口32构成了换气结构。
在框架27内部的温度变化或湿度变化激烈时，屏幕26也伴随着温度变化或湿度变化加大进行伸缩的量。
如果温度或者湿度变高，则屏幕26的伸展显著，即使框架27高精度或高刚性也将产生屏幕26的挠曲，进而产生先前所述的图像的畸变。
因此，在该实施形态20中，为了抑制框架27内部的温度变化或湿度变化，采用换气扇31对框架27的内部进行换气。
此外，为了处于更干燥状态，也可以***干燥材料。对于运输那样极度地变化的环境，如果在运输用外包装箱和框架间放入干燥材料，则可以抑制运输后开包时的挠曲残余。
另外，为了在运输中不与外部空气接触，通过对框架实施取得气密的密封罩就能够抑制挠曲而不用***干燥材料。
另外，为了在换气扇31从吸气口32吸入空气时不吸入细小的灰尘，在吸气口32上安装了防尘过滤器。
由此，就可以防止对屏幕26的灰尘的粘附，防止因粘附垃圾导致的图像的缺失。
如上述这样，由于对屏幕26的入射角要求严格，故即便屏幕26粘附小的灰尘也会产生较大的放大。
图57所示是灰尘的影响的说明图，33表示垂直入射屏幕26的光束，34表示以陡峭角度入射屏幕26的光束。
另外，33s表示光束33因屏幕26粘附了垃圾35所产生的影响，34s表示光束34因屏幕26粘附了垃圾35所产生的影响。
如由图可知的那样，阴影34s较阴影33s大数倍。这样，在薄型的投影式显示装置中，为了使屏幕26不粘附垃圾，可以说使之具有防尘功能十分重要。
实施形态21
在上述实施形态18中，对框架27采用高精度高刚性的器材成型，屏幕26安装在框架27上的情况进行了说明，但也可以如图58所示的那样，经由具有内部应力的器材41在框架27上安装屏幕26。
这样一来在经由具有内部应力的器材41在框架27上安装屏幕26的情况下，就能够对屏幕26的前面给与张力以抑制挠曲。
作为张力机构，有边对固定在屏幕26一端的器材41给与应力边在框架27上固定屏幕26的方法。
另外，作为器材41，可以通过使用橡胶等弹性体来给与张力。
由于在使用张力机构时，不要求屏幕26单体上为刚体，故还可以呈薄板状地构成屏幕26。
实施形态22
在上述实施形态18中，给出了在光学板28上载置光学部22以及反射部23的例子，但也可以如图59所示的那样，在光学部22的旁边配置遥控器的受光元件42。
即，如图中的虚线所示的那样，由光学部22投影的图像(光线)被反射部23反射了后，被反射镜25反射到达屏幕26。
据此，观察者可以看见到达了屏幕26的图像(光线)，但如果将由观察者拿着的遥控器发出的光(红外线)朝向屏幕26的方向，则如图实线所示的那样，其走行的是与到达了观察者处的光路完全相反的光路。
因此，如果在光学部22的附近配置遥控器的受光元件42，将可以高灵敏度地接收遥控器发出的光。
实施形态23
图60所示是根据本发明实施形态23的投影式显示装置的内部电路的构成图，图中，因与图50同样的符号表示同一部分或相当部分，故略去其说明。
电路24的RF电路50从通过天线接收到的电波中提取声音信号和视频信号。
电路24的声音信号处理部51实施对应从RF电路50提取的声音信号的众所周知的声音信号处理，并使扬声器52输出声音。
电路24的视频信号处理部53实施对应从RF电路50提取的视频信号的众所周知的视频信号处理。这里，视频信号处理部53具有校正屏幕26(成像显示板3)的成像面的畸变的几何学的校正电路(几何学校正装置)或校正其成像面的颜色的色彩校正电路(色彩校正装置)。
灯控制部54在视频信号处理部53的指示之下，控制从灯21出射的光。
色彩控制部55在视频信号处理部53的色彩校正电路的指示之下控制光学部22的彩色转盘。但在由3板式光阀构成的装置中，因色彩控制由各光阀进行，故不需要彩色转盘。
光阀控制部56在视频信号处理部53的几何学校正电路的指示之下控制光学部22的光阀。
其次对动作进行说明。
从天线或者外部输入的电波被输出给RF电路50，RF电路50从该电波中提取声音信号和视频信号。
声音信号处理部51实施对应从RF电路50提取的声音信号的众所周知的声音信号处理。
由此，可以从扬声器52输出声音，声音将到达观察者的耳中。
视频信号处理部53实施对应从RF电路50提取的视频信号的众所周知的视频信号处理，控制灯控制部54、色彩控制部55以及光阀控制部56。
灯控制部54在视频信号处理部53的指示之下，控制从灯21出射的光。
从灯21出射的光经过光学部22的照明光学***进行了均匀化后，在色彩控制部55的指示之下，根据需要通过彩色转盘进行着色。但控制光学部22的彩色转盘。但在使用3板式光阀时，可以替代彩色转盘使用彩色分离光学***。
另外，通过彩色转盘进行了着色的光在光阀控制部56的指示之下，通过光阀调制强度生成图像。
由光阀所生成的图像被透镜投影到反射部23。
若反射部23接收到来自光学部22的图像的投影便反射其图像。
反射镜25使由反射部23反射的图像(光线)反射到屏幕26的方向。
由于屏幕26由菲涅尔光学元件1和成像显示板3构成，故菲涅尔光学元件2将从反射镜25反射来的光线折曲到法线方向，并使该光线成像在成像显示板3上。
由此，图像将到达观察者的眼中。
但是，由于在屏幕26上存在稍许的着色或透过效率分布等，故色彩控制部55以及光阀控制部56将在视频信号处理部53内的色彩校正电路的指示之下，可以符合标准地、适当地实施色彩校正，以合适的色彩均匀地进行显示。
此外，因设置场所不同而可以想象明亮的场所、黑暗的场所、带有彩色照明的场所等各种各样的条件，故如果能够通过遥控器或者操作按钮调节校正的适度性，则可以实现能够对应各种环境的高适应性的装置。
另外，在严酷的温度·湿度环境中，也存在屏幕26产生挠曲的可能性，此时，光阀控制部56将在视频信号处理部53内的几何学校正电路的指示之下，以电气方式来校正图像的畸变。
此外，上述的色彩校正或几何学校正可以使用诸如下述文献开示的众所周知的校正方法，在此省略去校正方法的具体内容。
·色彩校正的校正方法→国际公开99/55074
·几何学校正的校正方法→特开2004-153322号公报
如通过以上说明可知的那样，根据该实施形态23，由于采用了具有校正屏幕26的成像面的畸变的几何学校正电路的构成，故可以达到消除屏幕26的成像面的畸变的效果。
另外，根据该实施形态23，由于采用了具有校正屏幕26的成像面的色彩的色彩校正电路的构成，故可以达到实现均匀的彩色显示的效果。
实施形态24
在上述实施形态18中，给出的是具有调整相对屏幕26的光学板28的相对位置以及角度的调整机构29的例子，但也可以如图61以及62所示的那样，使之具有调整固定着屏幕26的框架27的角度的调整机构(电动摇动机构61、电动旋转机构62)。
如图61以及图62所示的那样，如果在显示器的台60上设置电动摇动机构61以及电动旋转机构62，则可以最大限度地灵活应用视场特性。
即，通常显示器的亮度是设计成是屏幕26的法线方向最亮。因此，在偏离了法线方向的位置进行视听时，将以损失了亮度的状态进行视听。特别地，相对显示器的上下方向的光的出射角度的光的出射强度分布(以后称之为指向性分布)一般都设定为窄于左右方向的指向性分布。
在该实施形态24中，由于设置了电动摇动机构61，故通过使用电动摇动机构61实施摇动调节，可以使在偏离法线方向的位置进行视听时也能够观看到确保了画面亮度的图像。
特别是在接收遥控器的信号动作电动摇动机构61或电动旋转机构62的构成中，可以进一步提高观察者的便利性。
在上述实施形态18～24中，是对设置有反射镜25的薄型投影式显示装置进行了说明，但如图63以及图64所示的那样，本发明也同样地适用于没有设置反射镜25的薄型投影式显示装置。
另外，在上述实施形态18～24中，是对在光学板28上设置了反射部23的例子进行了说明，但也可以将反射部23固定在框架27上。图63的反射部23也可以同样地固定在框架27上。
产业上的可利用性
如以上这样，涉及本发明的菲涅尔光学元件适用于在使从投影仪等发光体照射的光线反射到规定的方向时，需要防止因光线在折射面的一部分反射所产生的非有用光出射到观察者的方向以避免重像的显示的投影式显示装置。

Claims (59)

1.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：上述菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从上述发光体直接照射光线的非入射面相对于上述反射面的角度，与上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角不同。
2.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：使非入射面相对于反射面的角度大于棱镜顶端角。
3.根据权利要求2所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：与配置着多个菲涅尔棱镜的基底面平行地形成非入射面。
4.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：使非入射面相对于反射面的角度小于棱镜顶端角。
5.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：在不从上述发光体直接照射光线的非入射面上形成辅助棱镜。
6.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：用吸收光线的光吸收器材或者使光线扩散的光扩散器材来形成非入射面。
7.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：在菲涅尔棱镜的介质中添加有吸收光线的光吸收物质或者使光线扩散的光扩散物质。
8.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面、或者出射在反射面反射后的光线的菲涅尔棱镜的出射面中的至少一方实施AR镀层处理。
9.根据权利要求1所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：基底的厚度小于或等于像素大小的一半。
10.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：在上述基底面上混杂有上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角相互不同的菲涅尔棱镜。
11.根据权利要求10所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从发光体直接照射光线的非入射面，使用吸收光线的光吸收器材或者使光线扩散的光扩散器材来形成。
12.根据权利要求10所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：在菲涅尔棱镜的介质中添加有吸收光线的光吸收物质或者使光线扩散的光扩散物质。
13.根据权利要求10所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面、或者出射在反射面反射后的光线的菲涅尔棱镜的出射面中的至少一方实施AR镀层处理。
14.根据权利要求10所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：基底的厚度小于或等于像素大小的一半。
15.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：在基底面上混杂有缺少上述折射面和上述反射面相交而成的顶端部分之一部分或全部的菲涅尔棱镜和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜。
16.根据权利要求15所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从发光体直接照射光线的非入射面，使用吸收光线的光吸收器材或者使光线扩散的光扩散器材来形成。
17.根据权利要求15所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：在菲涅尔棱镜的介质中添加有吸收光线的光吸收物质或者使光线扩散的光扩散物质。
18.根据权利要求15所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面、或者出射在反射面反射后的光线的菲涅尔棱镜的出射面中的至少一方实施AR镀层处理。
19.根据权利要求15所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：基底的厚度小于或等于像素大小的一半。
20.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：在基底面上交互配置有相对于上述基底面的棱镜高度为第1高度的菲涅尔棱镜和棱镜高度为低于第1高度的第2高度的菲涅尔棱镜。
21.根据权利要求20所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从发光体直接照射光线的非入射面，使用吸收光线的光吸收器材或者使光线扩散的光扩散器材来形成。
22.根据权利要求20所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：在菲涅尔棱镜的介质中添加有吸收光线的光吸收物质或者使光线扩散的光扩散物质。
23.根据权利要求20所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面、或者出射在反射面反射后的光线的菲涅尔棱镜的出射面中的至少一方实施AR镀层处理。
24.根据权利要求20所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：基底的厚度小于或等于像素大小的一半。
25.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：在上述基底面上混杂有相对于上述基底面的上述折射面以及上述反射面的倾斜度相互不同的菲涅尔棱镜。
26.根据权利要求25所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从发光体直接照射光线的非入射面，使用吸收光线的光吸收器材或者使光线扩散的光扩散器材来形成。
27.根据权利要求25所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：在菲涅尔棱镜的介质中添加有吸收光线的光吸收物质或者使光线扩散的光扩散物质。
28.根据权利要求25所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面、或者出射在反射面反射后的光线的菲涅尔棱镜的出射面中的至少一方实施AR镀层处理。
29.根据权利要求25所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：基底的厚度小于或等于像素大小的一半。
30.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：使上述菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从上述发光体直接照射光线的非入射面相对于上述反射面的角度与上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角不同这样来形成菲涅尔棱镜、且在上述基底面上混杂有上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角相互不同的菲涅尔棱镜。
31.一种投影式显示装置，具备：照射光线的发光体；在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从上述发光体照射的光线折射的折射面并且具有使在该折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件以及将在上述菲涅尔棱镜的反射面反射后的光线进行成像的成像装置，所述投影式显示装置的特征在于：使用上述菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从上述发光体直接照射光线的非入射面相对于上述反射面的角度与上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角不同的菲涅尔光学元件。
32.一种投影式显示装置，具备：照射光线的发光体；在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从上述发光体照射的光线折射的折射面并且具有使在该折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件以及将在上述菲涅尔棱镜的反射面反射后的光线进行成像的成像装置，所述投影式显示装置的特征在于：使用在上述基底面上混杂有上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角相互不同的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件。
33.一种投影式显示装置，具备：照射光线的发光体；在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从上述发光体照射的光线折射的折射面并且具有使在该折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件以及将在上述菲涅尔棱镜的反射面反射后的光线进行成像的成像装置，所述投影式显示装置的特征在于：使用在基底面上混杂有缺少上述折射面和上述反射面相交而成的顶端部分之一部分或全部的菲涅尔棱镜和不缺少顶端部分的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件。
34.一种投影式显示装置，具备：照射光线的发光体；在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从上述发光体照射的光线折射的折射面并且具有使在该折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件以及将在上述菲涅尔棱镜的反射面反射后的光线进行成像的成像装置，所述投影式显示装置的特征在于：使用在基底面上交互配置有相对于上述基底面的棱镜高度为第1高度的菲涅尔棱镜和棱镜高度为低于第1高度的第2高度的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件。
35.一种投影式显示装置，具备：照射光线的发光体；在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从上述发光体照射的光线折射的折射面并且具有使在该折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件以及将在上述菲涅尔棱镜的反射面反射后的光线进行成像的成像装置，所述投影式显示装置的特征在于：使用在上述基底面上混杂有相对于上述基底面的上述折射面以及上述反射面的倾斜度相互不同的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件。
36.一种投影式显示装置，具备：照射光线的发光体；在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从上述发光体照射的光线折射的折射面并且具有使在该折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件以及将在上述菲涅尔棱镜的反射面反射后的光线进行成像的成像装置，所述投影式显示装置的特征在于：使用上述菲涅尔棱镜的折射面之中、被其他的菲涅尔棱镜遮断而不从上述发光体直接照射光线的非入射面相对于上述反射面的角度与上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角不同的菲涅尔光学元件、而且使用在上述基底面上混杂有上述折射面和上述反射面所成的棱镜顶端角相互不同的菲涅尔棱镜的菲涅尔光学元件。
37.根据权利要求3所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：配置在从发光体照射的光线的入射角大的位置的菲涅尔棱镜的折射面的角度大于配置在该光线的入射角小的位置的菲涅尔棱镜的折射面的角度。
38.根据权利要求37所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的折射面的角度大于等于30度且小于等于90度。
39.根据权利要求3所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：从发光体照射的光线的入射角大的位置的全反射棱镜的相似比率小于该光线的入射角小的位置的全反射棱镜的相似比率。
40.根据权利要求39所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：全反射棱镜的相似比率大于等于0.1且小于等于1。
41.根据权利要求3所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：非入射面具有使光线扩散的光扩散功能。
42.根据权利要求10所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的棱镜顶端角在大于等于38度且小于等于65度的范围。
43.一种菲涅尔光学元件，在基底面上呈锯齿状地配置多个具有使从发光体照射的光线折射的折射面和使在上述折射面折射后的光线反射的反射面的菲涅尔棱镜，其特征在于：欠缺上述折射面和上述反射面相交而成的顶端部分之一部分。
44.根据权利要求43所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：顶端部分之一部分以全反射棱镜的相似比率在0到0.1的范围内欠缺。
45.根据权利要求3所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜呈同心圆状地进行配置。
46.根据权利要求3所述的菲涅尔光学元件，其特征在于：菲涅尔棱镜的间距小于画面的像素。
47.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：由出射光线的光源；根据由上述光源所出射的光线生成图像并使表示该图像的光线照射到菲涅尔光学元件的光学***；和控制由上述光学***所生成的图像的电路构成发光体，在由上述菲涅尔光学元件和成像装置组成的屏幕的下部大致中央部分配置上述光学***，在上述屏幕的下部的右端或者左端配置上述光源和上述电路。
48.根据权利要求47所述的投影式显示装置，其特征在于：还具有调整光学***相对于屏幕的相对位置以及角度的调整机构。
49.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：菲涅尔光学元件的菲涅尔棱镜被配置在玻璃制的基底上。
50.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：用合成树脂板加强由菲涅尔光学元件和成像装置组成的屏幕。
51.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：用玻璃板加强由菲涅尔光学元件和成像装置组成的屏幕。
52.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：还具有对容纳发光体、菲涅尔光学元件以及成像装置的框架内部进行换气的换气装置。
53.根据权利要求52所述的投影式显示装置，其特征在于：在换气装置的吸气口设置有防尘过滤器。
54.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：由菲涅尔光学元件和成像装置组成的屏幕通过具有内部应力的器材被安装在框架上。
55.根据权利要求47所述的投影式显示装置，其特征在于：在光学***的旁边配置有遥控器的受光元件。
56.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：还具有校正成像装置中的成像面的畸变的几何学校正装置。
57.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：还具有校正成像装置中的成像面的色彩的色彩校正装置。
58.根据权利要求31所述的投影式显示装置，其特征在于：还具有调整固定着屏幕的框架的角度的调整机构。
59.根据权利要求58所述的投影式显示装置，其特征在于：借助于遥控器来指定框架的角度。
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