发明名称 投影显示用萤幕及投影显示系统光学系统
摘要 提供一种薄型高品位投影显示器,可任意控制扩散光强度分布特性,而且,实现扩散角度区域不会使来自特定角度之射入光产生变化之扩散膜、及具有高射出方向变换效率且射出方向变换角度无限界之光射出方向变换元件。具有:在相邻之间拥有不同折射率而构成的阶变型光波导路之层511、512,是在膜面内形成条纹,且相对于膜厚度方向延伸于呈略顶帽型分布之层倾斜角方向的构造;或构成在层厚度方向发现集光能力之折射率分布型之光波导路之层521,具有略呈顶帽型分布之层长度且与膜厚度方向呈平行或倾斜之构造;之扩散膜所构成之萤幕。此外,由扩散膜3及光射出方向变换膜2所构成之萤幕10之光射出方向变换膜2具有相邻之间具有不同折射率之阶变型及/或在层厚度方向具有集光能力之折射率型之光波导路之层1,是在膜面内排列成条纹状且对膜厚度方向呈弯曲延伸的构造。
申请公布号 TWI277824 申请公布日期 2007.04.01
申请号 TW094131681 申请日期 2005.09.14
申请人 东北技术智力股份有限公司;内田龙男 发明人 内田龙男;片桐麦;川上彻;石锅隆宏
分类号 G03B21/62(2006.01);G02B5/02(2006.01) 主分类号 G03B21/62(2006.01)
代理机构 代理人 林志刚 台北市中山区南京东路2段125号7楼
主权项 1.一种投影显示用萤幕,系由用以使从射入光扩散 角度区域所射入之光扩散至射出光扩散角度区域 之扩散膜所构成,其特征为: 前述扩散膜具有在相邻之间拥有不同折射率而构 成的复数阶变型光波导路之复数层,形成并列于膜 面内之一方向之条纹,且对膜厚度方向延伸存在于 在特定角度范围分布成略呈顶帽型之层倾斜角度 之方向的构造。 2.一种投影显示用萤幕,系由用以使从射入光扩散 角度区域所射入之光扩散至射出光扩散角度区域 之扩散膜所构成,其特征为: 前述扩散膜具有在相邻之间拥有不同折射率而构 成的复数阶变型光波导路之复数层,形成并列于膜 面内之一方向之条纹,且对膜厚度方向延伸存在于 在特定角度范围含有1或2以上之波峰且该波峰以 外分布成略呈顶帽型之层倾斜角度之方向的构造 。 3.如申请专利范围第1或2项之投影显示用萤幕,其 中 前述扩散膜之构造之膜厚度L及条纹宽度之最大値 ymax满足L≧10ymax。 4.一种投影显示用萤幕,系由用以使从射入光扩散 角度区域所射入之光扩散至射出光扩散角度区域 之扩散膜所构成,其特征为: 前述扩散膜具有于膜厚度方向之一部位上,构成具 有在层厚度方向发现集光能力之折射率分布之光 波导路的复数层,持有在特定范围分布成略呈顶帽 型之层长度,且延伸存在于膜厚度方向或从该方向 倾斜之方向的构造。 5.如申请专利范围第4项之投影显示用萤幕,其中 前述扩散膜之构造系前述光波导路之折射率分布 为分度定位型,且层之倾斜角度为、层长度之最 大値为Lzmax、最小値为Lzmin、以及光波导路之间距 为P时,满足Lzmax-Lzmin≦(P/2)cos。 6.一种投影显示用萤幕,系由用以使从射入光扩散 角度区域所射入之光扩散至射出光扩散角度区域 之扩散膜所构成,其特征为: 前述扩散膜具有与申请专利范围第1~3项之其中任 一项之扩散膜相同之构造之部份及与申请专利范 围第4或5项之扩散膜相同之构造之部份,混合存在 于膜厚度方向或膜面内方向之构造。 7.一种投影显示用萤幕,系由用以使从射入光扩散 角度区域所射入之光扩散至射出光扩散角度区域 之扩散膜所构成,其特征为: 前述扩散膜具有融合着申请专利范围第1~3项之其 中任一项之扩散膜之构造及申请专利范围第4或5 项之扩散膜之构造的构造。 8.一种利用具有光射出方向变换机能之膜的萤幕, 系由用以使从射入光扩散角度区域所射入之光扩 散至射出光扩散角度区域之扩散膜、及用以使从 斜向射入之光射出至正面方向之光射出方向变换 膜所构成,其特征为: 前述光射出方向变换膜具有在相邻之间拥有不同 折射率而构成的复数阶变型光波导路之复数层,在 膜面内方向排列成条纹状,且对膜厚度方向呈弯曲 延伸的构造。 9.一种利用具有光射出方向变换机能之膜的萤幕, 系由用以使从射入光扩散角度区域所射入之光扩 散至射出光扩散角度区域之扩散膜、及用以使从 斜向射入之光射出至正面方向之光射出方向变换 膜所构成,其特征为: 前述光射出方向变换膜具有构成具有在层厚度方 向发现集光能力之折射率分布之光波导路之复数 层,在膜面内方向排列成条纹状,且对膜厚度方向 呈弯曲延伸的构造。 10.一种利用具有光射出方向变换机能之膜的萤幕, 系由用以使从射入光扩散角度区域所射入之光扩 散至射出光扩散角度区域之扩散膜、及用以使从 斜向射入之光射出至正面方向之光射出方向变换 膜所构成,其特征为: 前述光射出方向变换膜具有申请专利范围第8项之 构造及申请专利范围第9项之构造混合存在于膜厚 度方向及膜面内方向之其中任一方或双方之构造 。 11.如申请专利范围第8~10项之其中任一项之利用具 有光射出方向变换机能之膜的萤幕,其中 前述扩散膜之射入光扩散角度区域及前述光射出 方向变换膜之射出角度区域互相匹配。 12.一种利用具有光射出方向变换机能之膜的萤幕, 由用以使从斜向射入之光扩散射出至正面方向之 光射出方向变换扩散膜所构成,其特征为: 前述光射出方向变换扩散膜具有在相邻之间拥有 不同折射率而构成的复数阶变型光波导路之复数 层,在膜面内方向排列成条纹状,且对膜厚度方向 呈弯曲延伸、其层倾斜角度略呈顶帽型分布之构 造。 13.一种利用具有光射出方向变换机能之膜的萤幕, 系由用以使从斜向射入之光扩散射出至正面方向 之光射出方向变换扩散膜所构成,其特征为: 前述光射出方向变换扩散膜具有构成具有在层厚 度方向发现集光能力之折射率分布之光波导路之 复数层,在膜面内方向排列成条纹状,且对膜厚度 方向呈弯曲延伸、其层长度略呈顶帽型分布之构 造。 14.一种利用具有光射出方向变换机能之膜的萤幕, 系由用以使从斜向射入之光扩散射出至正面方向 之光射出方向变换扩散膜所构成,其特征为: 前述光射出方向变换扩散膜具有申请专利范围第 12项之构造及申请专利范围第13项之构造混合存在 于膜厚度方向及膜面内方向之其中任一方或双方 之构造、或融合着申请专利范围第12项之构造及 申请专利范围第13项之构造的构造。 15.一种投影显示系统光学系统,其特征为: 具有申请专利范围第8~14项之其中任一项之利用具 有光射出方向变换机能之膜的萤幕、及用以对该 萤幕发出射入光之投射器,该投射器之投射器开口 及配置系匹配于前述萤幕之射入角度区域。 16.如申请专利范围第15项之投影显示系统光学系 统,其中 进一步具有用以反射来自前述投射器之发光并射 入至前述萤幕之反射镜,该反射镜之配置系匹配于 前述萤幕之射入角度区域。 图式简单说明: 第1图系膜(1)之1例之模式图。 第2图系膜(1)之层倾斜角度之模式图。 第3图系膜(1)之层倾斜角度均一分布于特定范围之 状态之分布图。 第4图系用以表示膜(1)之射入角及射出角之关系之 光强度分布图。 第5图系膜(2)之1例之模式图。 第6图系第5图之重要部位放大之膜厚度方向之剖 面图。 第7图系层厚度方向发现集光能力之折射率分布函 数之例图。 第8图系膜(2)之层长度均一分布于特定范围之状态 之分布图。 第9图系用以表示膜(2)之射入角及射出角之关系之 光强度分布图。 第10图系由使来自特定角度区域内之射入光扩散 至特定角度区域内之扩散膜所构成之后投影显示 用萤幕之概念图。 第11图系用以表示第10图之萤幕之扩散特性之光强 度分布图。 第12图(a)系膜(3)之1例、(b)系膜(4)之1例、(c)系膜(5) 之1例之模式图。 第13图系本发明所使用之扩散膜之射入侧部份之 层倾斜角度分布之测定结果之例图。 第14图系膜(1)之模式导出之说明图。 第15图系膜(1)之模式导出之说明图。 第16图系分度定位型光波导路之折射率分布图。 第17图系分度定位型光波导路内之光之传播图。 第18图系NA之计算方法之说明图。 第19图系分度定位型光波导路之光轴与膜面之法 线倾斜成角度8时之NA之计算方法之说明图。 第20图系实施例1所使用之扩散膜之构造及扩散特 性之说明图。 第21图系实施例2所使用之扩散膜之构造及扩散特 性之说明图。 第22图系本发明之萤幕之1例、及应用其之后投影 显示系统光学系统之1例之侧剖面模式图。 第23图系弯曲之光波导路阵列为阶变型时之光射 出方向变换膜之例之模式图。 第24图系角度之符号及旋转方向互相对应之说明 图。 第25图系弯曲之光波导路阵列为具有在层厚度方 向发现集光能力之折射率分布之型式时之光射出 方向变换膜之例之模式图。 第26图系阶变型之光波导路阵列及具有在层厚度 方向发现集光能力之折射率分布之型式之光波导 路阵列(a)混合存在于膜厚度方向之例及(b)混合存 在于膜面内方向之例之模式图。 第27图系对应NA之角度范围与透镜之直径、焦点距 离、成像倍率、以及成像位置之关系说明图。 第28图系阶变光波导路曲线构造模型之说明图。 第29图系第7图之模型形成于膜中之状态之说明图 。 第30图系第7图之模型形成于膜中之状态之说明图 。 第31图系投影显示系统光学系统之薄型化之说明 图。 第32图系利用棱镜之传统技术之概念图。 第33图系薄型后投影显示系统之例之(a)侧面图及(b )平面图。 第34图系直线型分度定位光波导路之定义说明图 。 第35图系用以导出决定直线型分度定位光波导路 内之NA之角度之说明图。 第36图系分度定位型之弯曲导波路之折线近似模 型之说明图。 第37图系第36图之模型形成于膜中之状态之说明图 。 第38图系在分度定位型弯曲导波路之射出侧发现 上下对称之NA之光轴之角度解析之说明图。 第39图系分度定位型弯曲导波路之折线近似模型 之曲率半径之说明图。 第40图系抛物线型以外之层厚度方向发现集光能 力之折射率分布之例之说明图。 第41图系实施例3所使用之光学膜之概要(a)、及应 用该光学膜所制作之弯曲导波路来变换射出方向 之实验要领(b)之说明图。 第42图系膜厚度之计算方法之说明图。
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