透射式屏幕及投射式显示装置.pdf

本发明提供一种透射式屏幕及投射式显示装置。其中的透射式屏幕包括具有投射光入射的锯齿状的入射面和投射光出射的出射面的菲涅耳状的折射全反射板、和将从折射全反射板射出的光进行成像而得到投射图像的成像显示板。在折射全反射板的入射面上同心圆状地形成将投射光进行折射后使之向出射面行进的多个折射斜面、透过投射光的多个透射斜面、将透过了透射斜面的光进行反射后使之向出射面行进的全反射斜面。折射全反射板由未分散有散射粒子的透明材料形成。

1、  一种透射式屏幕，其特征在于，具备：
菲涅耳透镜状的折射全反射板，具有投射光入射的锯齿状的入射面和投射光出射的出射面；和
成像显示板，将从上述折射全反射板出射的光进行成像而得到投射图像，
其中在上述折射全反射板的入射面上同心地形成将投射光进行折射后使之向上述出射面行进的多个折射斜面、使投射光透过的多个透射斜面、将透过了上述透射斜面的光进行反射后使之向上述出射面行进的全反射斜面，
上述折射全反射板由散射粒子未被分散的透明材料形成。

2、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，上述折射全反射板具备大致为平板状的第1透明衬底和设置在上述第1透明衬底上的折射全反射结构体，在上述折射全反射结构体上形成折射斜面、透射斜面和全反射斜面。

3、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，折射斜面将投射光向透射式屏幕的大致法线方向折射，全反射斜面将透过透射斜面的投射光向透射式屏幕的大致法线方向反射。

4、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，在折射全反射板的出射面上设置第1双凸透镜部，在该第1双凸透镜部中，在水平方向上延伸的多个圆柱形透镜沿上下方向排列。

5、  如权利要求4所述的透射式屏幕，其特征在于，第1双凸透镜部由和折射全反射板不同的材料形成，并被设置在折射全反射板的平坦的出射面上。

6、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，在折射全反射板的出射面上设置有将光朝多方向扩散的微型透镜阵列。

7、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，成像显示板具备将从折射全反射板出射的光朝水平方向扩散的第2双凸透镜部和接收从第2双凸透镜部出射的光的第2透明衬底；在第2双凸透镜部中，在上下方向上延伸的多个圆柱形透镜沿水平方向排列；第2透明衬底上分散着使投射光成像的散射粒子。

8、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，在折射全反射板的入射面上形成了用于降低可见光的反射的降低反射涂层。

9、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，在折射全反射板的出射面上形成了用于降低可见光的反射的降低反射涂层。

10、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，在折射全反射板的入射面和出射面上都形成了用于降低可见光的反射的降低反射涂层。

11、  如权利要求8所述的透射式屏幕，其特征在于，降低反射涂层是由折射率比折射全反射板的材料的折射率低的材料所形成的单层涂层。

12、  如权利要求8所述的透射式屏幕，其特征在于，降低反射涂层是具有覆盖在折射全反射板上且由折射率比上述折射全反射板的折射率高的材料所形成的第1层和覆盖在上述第1层上且由折射率比上述折射全反射板的折射率低的材料所形成的第2层的双层涂层。

13、  如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，在位于折射全反射板的折射斜面、透射斜面和全反射斜面的公共中心轴线附近的第1区域中形成斜面以使投射光向着比透射式屏幕的法线方向还靠外侧的方向行进；在比上述第1区域更远离上述公共中心轴线的第2区域中形成斜面以使投射光向透射式屏幕的大致法线方向行进。

14、  如权利要求13所述的透射式屏幕，其特征在于，在第1区域中，使投射光的行进方向相对于透射式屏幕的法线方向的夹角发生变化，以使得离上述公共中心轴线越远，上述夹角越小。

15、  一种投射式显示装置，其特征在于，具备：
发出随着行进而扩大的投射光束的投射光学系统；
如权利要求1所述的透射式屏幕；和
将来自上述投射光学系统的投射光束向上述透射式屏幕反射的平面反射镜，
其中上述投射光学系统被配置在上述透射式屏幕和上述平面反射镜之间且靠下方的位置。

透射式屏幕及投射式显示装置
技术领域
本发明涉及透射式屏幕及使用该透射式屏幕的投射式显示装置。
背景技术
人们开发了一种透射式屏幕，将同心的多个环(circular member)所形成的菲涅耳透镜作为一个凸透镜来使用，通过将从菲涅耳透镜出射的光在成像显示板上进行成像而得到图像。例如，国际专利公开公报WO02/27399号中所记载的透射式屏幕具备：具有对投射光进行折射的部分和进行全反射的部分的折射全反射板(菲涅耳透镜)、将从折射全反射板出射的光进行成像而得到投射图像的成像显示板。
国际专利公开公报WO02/27399号所公开的一个折射全反射板，在投射光一侧的面上形成多个斜面。在折射投射光的部分折射斜面使投射光折射后，向成像显示板行进。另一方面，在全反射投射光的部分，投射光透过透射斜面后一旦进入非涅耳透镜的内部，就在和透射斜面的正上方邻接的全反射斜面进行反射后向成像显示板行进。全反射斜面将行进在菲涅耳透镜的内部的光反射到菲涅耳透镜的内部。在菲涅耳透镜中分散着表示弱散射特性的散射粒子，该散射特性和成像显示板具有的散射特性的组合主要决定了显示图像光的视场角。
另外，“Shikama，S.et al.，Optical System of Uitra-Thin RearProjector Equipped with Refractive-Reflective Projection Optics，SID2002 Digest，46.2，(2002)”公开一种使用了这种透射式屏幕的投射式显示装置。由于这些文献所记载的内容在这里被提到，从而组成该申请的公开的一部分。
但是，在使用了上述折射全反射板的投射式屏幕中，通过本申请发明人的实验和光线追踪模拟两方面发现除了有助于正规的投射图像显示的有效光束之外，还视觉辨认出干扰光，从而需要改善这些现象以实现高品质的图像显示。例如，在全反射投射光的部分，投射光的大部分应该透过透射斜面后进入菲涅耳透镜的内部，但是投射光的一部分在透射斜面进行反射，其通过未预期到的路径成为下方向幻影光而被观测者视觉辨认到。另外，在折射投射光部分折射斜面使投射光进行折射，并向成像显示板行进，但是在和折射斜面的正下方邻接的无效刻面(ineffective facet part)上也有光进入，其通过未预期到的路径成为上方向幻影光或双像光而被观测者视觉辨认到。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而完成的，目的是提供一种可减少干扰光，提供高品质的投射图像的折射全反射透射式屏幕以及使用了该折射全反射透射式屏幕的投射式显示装置。
本发明的一个技术方案提供一种折射全反射板透射式屏幕，具备具有投射光入射的锯齿状入射面、和投射光出射的出射面的菲涅耳透镜状的折射全反射板；将从上述折射全反射板出射的光进行成像而得到投射图像的成像显示板。在上述折射全反射板的入射面上同心圆状地形成将投射光进行折射后使之向上述出射面行进的多个折射斜面、透过投射光的多个透射斜面、将透过了上述透射斜面的光进行反射后使之向上述出射面行进的全反射斜面，上述折射全反射板是由未分散有散射粒子的透明材料所形成的。这样，由于折射全反射板是由未分散有散射粒子的透明材料所形成的，所以对于在折射全反射板的出射面进行反射的光束可以防止扩散反射光的发生，从而可减低干扰光的强度。
本发明的另一种技术方案提供一种投射式显示装置具备发出随着在行进中而扩大的投射光束的投射光学系统；上述的本发明的透射式屏幕；将来自上述投射光学系统的投射光束向上述透射式屏幕进行反射的平面反射镜，上述投射光学系统被设置在上述透射式屏幕和上述平面反射镜之间且靠下方。这样，可通过和本发明的透射式屏幕的相乘效果来减少干扰光地影响。另外可将投射显示装置作成薄型。
附图说明
图1是表示具备本发明实施方式1的透射式屏幕的投射式显示装置的概略图。
图2是从背面看到的本发明的透射式屏幕的斜视图。
图3是比较例的透射式屏幕的纵剖面图。
图4是表示在图3的透射式屏幕中产生下方向幻影光的机现的图。
图5是表示在图3的透射式屏幕中产生上方向幻影光以及双像光的机现的图。
图6A是表示用于确认本发明实施方式1的透射式屏幕的效果的图表。
图6B是表示用于该实验的折射全反射板的生成条件的图表。
图6C是表示该实验的测定条件的图表。
图7A和图7B是基于证实本发明实施方式1的透射式屏幕的效果的照片的图。
图8A是基于拍摄了在比较例的透射式屏幕上所显示的图像的照片的图。
图8B是基于拍摄了在透射式屏幕上所显示的已被改善了的图像的照片的图。
图8C是拍摄了在本发明实施方式1的透射式屏幕上所显示的图像的照片的图。
图9是表示本发明实施方式2的透射式屏幕100的纵剖面图。
图10是表示实施方式2的优选折射全反射板的设计值的曲线图。
图11是从光的出射面一侧看到的本发明实施方式3的透射式屏幕的折射全反射板的斜视图。
图12是表示具备了本发明实施方式4的透射式屏幕的投射式显示装置的概略图。
图13是用于说明实施方式4的效果的图。
图14是表示应用了本发明的其它配置的投射式显示装置的概略图，是用于说明实施方式4的效果的图。
具体实施方式
下面，为了更详细地说明本发明，参照附图来说明实施本发明的最佳方式。
图1是表示具备本发明实施方式1的透射式屏幕100的投射式显示装置的概略图。如图1所示，该投射式显示装置具备透射式屏幕100、平面反射镜2以及投射光学系统4。另外，图2是从背面看到的透射式屏幕100的斜视图，该图中省略了平面反射镜2和投射光学系统4的图示。包含从图2所示的透射式屏幕100的纵方向通过的中心线A-A的纵剖面被显示在图1中。
平板状的平面反射镜2和大致为平板状的透射式屏幕100被垂直组装，且相互平行地配置。投射光学系统4在水平面上看被配设置在平面反射镜2和透射式屏幕100之间的位置且位于其下方。投射光学系统4具有拥有光源的折射光学系统4R和将从折射光学系统4R射出的光束进行反射的凸面反射镜4M。在凸面反射镜4M的表面反射的光束，由于凸面发射镜4M的弯曲而在行进过程中被扩大，从而向平面发射镜2的斜上方行进。平面发射镜2的发射面面对透射式屏幕100，将从投射光学系统4射出的光向透射式屏幕100的斜上方进行反射。向透射式屏幕100行进的投射光束被简单地分类为射入透射式屏幕100上部的投射光5L、射入中央部的投射光5M和射入下部的投射光5U。如图所示，通过在平面发射镜2和透射式屏幕100之间且在下方设置投射光学系统4，可以减少投射式显示装置(背景放映机)的厚度。
如图2所示，透射式屏幕100具备矩形的折射全反射板1和与其形状大小大致相同的矩形成像显示板3。折射全反射板1为菲涅耳透镜状，在从平面反射镜2行进的光射入的一侧形成同心圆状的多个环(在图1的剖面图中为锯齿状)，其反面为平面状。在折射全反射板1所形成的锯齿状环的公共中心轴线B(图1)被配置在折射全反射板1的下方的附近。
具有这种锯齿状入射面的折射全反射板1的整体可由玻璃或丙烯酸等透明材料形成。但是，鉴于锯齿结构的成形的困难性，最好在平板状的第1透明衬底18的单面，用和第1透明衬底18不同的材料形成锯齿结构体(折射全反射结构体)19。这样可以大量地进行生产。例如，用丙烯酸形成平板状的第1透明衬底18时，可以用紫外线(UV)硬化树脂或其它树脂在第1透明衬底18的单面形成锯齿结构体19。第1透明衬底18和锯齿结构体19的折射率最好尽量近似。如果是用丙烯酸形成透明衬底18，就可以容易且便宜地得到或制造透明衬底18，可使第1透明衬底18变轻。如果是用玻璃形成第1透明衬底18，就可以容易且便宜地得到或制造透明衬底18，形成平面性良好的第1透明衬底18。
如图1所示，在折射全反射板1中，来自平面反射镜2的光射入的锯齿状的面被用于降低射入的可见光线的反射率的降低反射涂层16所覆盖。降低反射涂层16可以是由单独的层组成的单层涂层，也可以是由两层组成的双层涂层。当是单层涂层时，降低反射涂层16最好是由折射率比折射全反射板1的材料的折射率低的材料形成。例如当玻璃为折射全反射板1的材料时，选择MgF作为降低反射涂层16的材料，但是降低反射涂层16的材料不只限定于此。
当是双层涂层时，降低反射涂层16最好具有覆盖在折射全反射板1上且由折射率比折射全反射板1的折射率高的材料所形成的第1层，和覆盖在第1层上且由折射率比折射全反射板1的折射率低的材料所形成的第2层。例如当玻璃是折射全反射板1的材料时，可选择MgF或Al₂O₃作为第1层的材料，选择MgF₂作为第2层的材料，但第1层及第2层的材料不只限于这些。
另外，在折射全反射板1的光射出的面上配置由多个圆柱形透镜的阵列组成的第1双凸透镜部15。构成第1双凸透镜部15的各个圆柱形透镜具有将圆柱或椭圆柱沿与其轴线平行的平面进行了切断的形状，形状和大小最好相互一样。各圆柱形透镜以其平面和折射全反射板1接触而固定的状态沿水平方向(图1的纸面的垂直方向)延伸。由于这些圆柱形透镜沿上下方向周期地排列，所以第1双凸透镜部15右方的光的出射面在上下方向带有周期性的波动。因此，从折射全反射板1射出的光通过各个圆柱形透镜向上下方向扩散。
第1双凸透镜部15由透明材料形成。鉴于成形的困难，最好在平板状的第1透明衬底18的单面，用和第1透明衬底18不同的材料形成双凸透镜部15。这样可以大量地进行生产。例如，用丙烯酸形成平板状的透明衬底18时，可以用UV硬化树脂或其它树脂在第1透明衬底18的单面形成第1双凸透镜部15。第1透明衬底18和第1双凸透镜部15的折射率最好尽量近似。
第1双凸透镜部15的光出射的面被降低反射涂层17覆盖。该降低反射涂层17降低从图的右方即折射全反射板1的外侧入射到第1双凸透镜部15的可见光线的反射率。降低反射涂层17可以是由单独的层组成的单层涂层，也可以是由两层组成的双层涂层。当是单层涂层时，降低反射涂层17最好是由折射率比第1双凸透镜部15的材料的折射率低的材料形成。当是双层涂层时，降低反射涂层17最好具有覆盖在第1双凸透镜部15上且由折射率比第1双凸透镜部15的折射率高的材料所形成的第1层、和覆盖在第1层上且由折射率比第1双凸透镜部15的折射率低的材料所形成的第2层。
另外，作为本发明的其他实施方式，也可以不设置第1双凸透镜部15，而在折射全反射板1的光出射的平面上直接设置降低反射凸层17。但是，如后述那样为了减低双像光，最好如本实施方式1那样设置第1双凸透镜部15。
成形显示板3具有与折射全反射板1的出射面平行地配置的平板状的第2透明衬底32和第2双凸透镜部31。在第2透明衬底32的光入射的面上配置有由多个圆柱形透镜的阵列组成的第2双凸透镜31。构成第2双凸透镜部31的各个圆柱形透镜具有将圆柱和椭圆柱沿与其轴线平行的平面进行了切断的形状，形状和大小最好相互一样。各圆柱形透镜以其平面和第2透明衬底32接触而固定的状态沿上下方向延伸。由于这些圆柱形透镜沿水平方向周期地排列，所以第2双凸透镜部31右方的光的出射面在水平方向带有周期性的波动。因此，从第2双凸镜部31射出的光由各个圆柱形透镜向水平方向扩散。即第2双凸透镜部31控制显示图像光的配向特性。
第2透明衬底32及第2双凸透镜部31可由玻璃或丙烯酸等透明材料整体形成。但是，鉴于锯齿结构的成形的困难，最好在平板状的第2透明衬底32的单面，用和第2透明衬底32不同的材料形成锯齿结构。这样可以大量地进行生产。例如，用丙烯酸形成平板状的第2透明衬底32时，可以用UV硬化树脂或其它树脂在第2透明衬底32的单面形成第2双凸透镜部31。第2透明衬底32和第2双凸透镜部31的折射率最好尽量近似。
透明衬底32的内部或表面附近分散着由公知材料组成的散射粒子，由于散射粒子第2透明衬底32作为扩散板而发挥作用，使投射图像进行成像。
下面对本实施方式的折射全反射板1的形状做更具体的说明。折射全反射板1的下部(靠近锯齿状的环的公共中心轴线B的内侧部分)由折射区域1L构成，中央部由折射/全反射区域1M构成，上部(远离公共中心轴线B的外侧部分)由全反射区域1U构成。这些1L、1M、1U各区域之间相连续而形成锯齿结构，但是在图1中为了便于理解而将1L、1M、1U部分地省略来描述。射出投射光学系统4的折射光学系统4R的投射光束由凸面反射镜4M反射后，在平面反射镜2被反射，并作为入射到折射全反射板1的下部的折射区域1L的投射光5L、入射到折射/全反射区域1M上的投射光5M、入射到全反射区域1U上的投射光5U入射到透射式屏幕100。
折射全反射板1的内侧部分的折射区域1L具有多个折射斜面11和与折射斜面11邻接的多个无效面12。折射斜面11和无效面12以周期P交互排列。折射斜面11和无效面12构成在折射全反射板1上所形成的锯齿状的环。相对于环的公共中心轴线B，折射斜面11倾斜并具有收敛于入射侧的圆锥台的斜面状的轮廓，而无效面12则平行并具有圆柱状的轮廓。由投射光学系统4射出的投射光5L在折射斜面11被折射，沿着法线n(构成透射式屏幕100的折射全反射板1和成像显示板3的公共法线)的方向在折射全反射板1的内部行进。因此，折射斜面11可以将来自外部的光进行折射后导入折射全反射板1的内部。
折射全反射板1的外侧部分的全反射区域1U具有多个全反射斜面13和与全反射斜面13邻接的多个透射斜面14。全反射斜面13和透射斜面14以和上述周期相同的周期P交互排列。全反射斜面13和透射斜面14也构成在折射全反射板1上所形成的锯齿状的环。相对于环的公共中心轴线B，全反射斜面13倾斜并具有收敛于入射侧的圆锥台的斜面状的轮廓，而透射斜面14则倾斜并具有收敛于出射侧聚光的圆锥台的斜面状的轮廓。由投射光学系统4射出后入射到透射斜面14的投射光5U，在透射斜面14被折射后在全反射斜面13被反射，沿着法线n的方向在折射全反射板1的内部行进。因此，相对于透射斜面14可以将来自外部的光进行折射后导入折射全反射板1的内部，全反射斜面13可以将来自折射全反射板1的内部的光向折射全反射板1的内部进行反射。
折射/全反射区域1M具有多个折射斜面11、多个无效面12、多个透射斜面14和多个全反射斜面13。一个折射斜面11和无效面12和透射斜面14和全反射斜面13构成一组复合结构。在各复合结构中，与全反射斜面13的紧靠内侧邻接而形成透射斜面14，与透射斜面14的紧内侧邻接而形成折射斜面11，与折射斜面11的紧内侧邻接而形成无效面12。在无效面12的紧内侧形成其它组的复合结构的全反射斜面13。这样，在折射/全反射区域1M上，复合结构以和上述周期相同的周期P而连续地排列。
从投射光学系统4射出后入射到折射/全反射区域1M的折射斜面11上的投射光5M在折射斜面11被折射后，沿着法线n的方向在折射全反射板1的内部行进。另外，从投射光学系统4射出后入射到透射斜面14的投射光5M在透射斜面14被折射后在全反射斜面13被反射，并沿着法线n在折射全反射板1的内部行进。折射/全反射区域1M中的折射斜面11及无效面12具有和折射区域1L中的折射斜面11及无效面12相同的形状及功能。另一方面，折射/全反射区域1M中的全反射斜面13及透射斜面14具有和全反射区域1U中的全反射斜面13及透射斜面14相同的形状及功能。折射/全反射区域1M中在下部或内侧部分，折射斜面11和无效面12的比例要比全反射斜面13和透射斜面14的比例大，在上部或外侧部分，全反射斜面13和透射斜面14的比例要比折射斜面11和无效面12的比例大。即，折射/全反射区域1M的下部或内侧部分具有和折射区域1L近似的形状，但折射/全反射区域1M的上部或外侧部分具有和全反射区域1U近似的形状。
在折射全反射板1的体积中没有分散或者尽量排除引起散射的粒子。因此，被导入到折射全反射板1(包括第1透明衬底18)的内部的投射光5L、5M、5U沿着法线n的方向在折射全反射板1的内部行进。
当有第1双凸透镜部15时，从折射全反射板1射出的光在第1双凸透镜部15被扩散到上下方向。进而出射光在第2双凸透镜部31被扩散到水平方向，被第2透明衬底32中的散射粒子扩散后，被观测者9视觉辨认为显示图像光8。
下面，对如上述那样所构成的本发明的实施方式1的透射式屏幕的效果进行说明。
作为比较例，说明图3到图5中所示的透射式屏幕100。如这些图所示的那样，在该比较例的透射式屏幕100，折射全反射板1上没有设置图1所示的降低反射涂层16、第1双凸透镜部15以及降低反射涂层17。另外，在折射全反射板1的体积中分散有表示弱散射特性的散射粒子，该散射特性和透明衬底32的散射特性的组合主要决定着显示图像光8的上下方向的视场角。
参照图4对比较例的下方向幻影光的产生机理进行说明。
在从投射光学系统4射出后由平面反射镜2反射的光束中，入射到透射式屏幕100的中央的折射/全反射区域1M上的投射光5M的大部分，如上述那样，在折射斜面11被折射，或通过由透射斜面14进行的折射和由全反射斜面13进行的反射，作为与法线n平行的正规投射光5MP入射到成像显示板3上，并成为具有适当光分布特性的投射图像光8。但是，由于在折射全反射板1的体积中分散着散射粒子，所以一部分光束在折射全反射板1的出射侧平面1R被反射。这些反射光束作为扩散反射光5MD向略斜上方行进，再次透过折射全反射板1的入射侧的面后，在平面透镜2被反射，并入射到折射全反射板1的下部或内侧部分的折射区域1L，透过折射斜面11，在无效面12被反射，成为比正规的图像光8还要靠下部位置的下方向幻影光5MDS。
另外，如图4所示，在入射到折射/全反射区域1M的投射光5M中，由透射斜面14反射的光线5MR再入射到折射全反射板1后在出射侧平面1R被反射，由折射全反射板1射出后由平面透镜2进行反射，入射到折射全反射板1的下部和内侧部分的折射区域1L，透过折射斜面11，在无效面12被反射，成为比正规的图像光8还要靠下部位置的下方向幻影光5MRS。
下方向幻影光5MDS、5MRS在透射式屏幕100出现在比正规的图像光8还要靠下的方向上，从而成为鉴赏显示图像时的干扰光。另外，如图2所示，经实验证明，由于折射全反射板1的入射面的锯齿结构的公共中心轴线B位于折射全反射板1的下方附近，所以就有随着比正规图像光的位置更靠近屏幕的下边，下方向幻影光的强度增加的倾向。
下面，参考图5对比较例的上方向幻影光的产生机理进行说明。在从投射光线系统4射出后由平面透镜2进行了反射的光束中，入射到透射式屏幕100的下部或内侧部分的折射区域1L的投射光5L的大部分，在折射斜面11被折射，作为与法线n平行的正规投射光5LP入射到成像显示板3，成为具有适当配光特性的投射图像光8。
但是，在投射光束5L中入射到无效面12的光束由折射全反射板1的出射平面1R反射后，再次入射到上方的锯齿面，分离为面向成像显示板3的双像光5LMD、和射出到后方后由平面透镜2反射并入射到成像显示板的更上部的上方向幻影光5LMS。出现在显示图像光8的上部的双像光5LMD、以及出现在比双像光还要靠上部的上方向幻影光5LMS成为鉴赏正规的显示图像时的干扰光。
下面，对通过本发明实施方式1的透射式屏幕来减低幻影光和双像光的强度的机理进行说明。
(1)下方向幻影光的减低机理
在比较例中，如图4所示，i)通过包含散射粒子的折射全反射板1使来自折射全反射板1的出射平面1R的反射光比法线n还稍稍向上进行了扩散反射的光线5MD、ii)由透射斜面14进行了反射的光线5MR双方成为起源而产生下方向幻影光。相对于此，在图1的实施方式1中，由于作为折射全反射板1使用不包含散射粒子的原料，并在折射全反射板1的出射面上设置减低可见光的反射率的降低反射涂层17，所以在可以减低来自折射全反射板1的出射面的反射的同时，还可以抑制反射光的扩散性，因此，可以明显降低上述i)的光线5MD的强度。
同时，由于在折射全反射板1的出射面侧设置了按上下方向排列的第1双凸透镜部15，和单纯的同心圆结构的比较例的折射全反射板1相比较，可以将折射全反射板1的光学元件的结构相对于同心圆的公共中心轴线B设为非旋转对称。结果由于可以减低由折射全反射板1的面所反射的光束中入射到屏幕100的下端或内侧部分的折射区域1L后成为下方向幻影光的光线的密度(即扩散光束)，所以还可以减少越靠近屏幕下端下方向幻影光的强度越高的问题。
另外，在实施方式1中，由于在折射全反射板1的入射面上设置了用于减低可见光的反射率的降低反射涂层16，所以可以使作为上述ii)问题的5MR的强度明显降低。结果就可以利用图1的透射式屏幕的构成较小地抑制下方向幻影光(图4的光线5MDS，5MRS)的强度。
(2)上方向幻影光的减低机理
在比较例中，如图5所示上方向幻影光是由于以下情况而产生的：入射到无效面12上的光束在折射全反射板1的出射平面1R被反射后，由比上述入射点还要靠上的锯齿面射出到后方，由平面反射镜2所反射而成为入射到成像显示板3的更上部的光线5LMS。相对于此，在图1的实施方式中，在折射全反射板1的出射面上设置按上下方向排列的第1双凸透镜部15，使得入射到无效面12后在折射全反射板1的出射面侧进行反射的光束发生散射。另外，再次通过第1双凸透镜部15使得在平面反射镜2反射后再次透过折射全反射板1的光束5LMS发生散射。通过这些两个阶段的散射作用，就可以使在上方向幻影光的屏幕上的光束密度减低而变得不明显。
(3)双像光的减低机理
在比较例中，如图5所示，双像光由于以下情况而产生：入射到无效面12的光束在折射反射板1的出射平面1R被反射后，再次入射到上方的锯齿面，成为面向成像显示板3的光束5LMD。相对于此，在图1的实施方式中，在折射全反射板1的出射面上设置按上下方向排列的第1双凸透镜部15，使得入射到无效面12后在折射全反射板的出射面侧进行反射的不希望出现的光束进行散射。另外，再次通过第1双凸透镜部15使得在折射全反射板1的出射面侧被反射后再次入射到上方的锯齿面并透过折射全反射板1的不希望出现的光束5LMD发生散射。通过这些两个阶段的散射作用，就可以使在屏幕上的双像光的光束密度减低而变得不明显。
实施方式1
为了确认上述效果，对本申请发明人所进行的实验结果进行说明。图6A表示对折射全反射板1的各种样本#1～#4进行了测定的实验结果。关于样本#1～#4第1透明衬底18是用丙烯酸制造的。样本#1是既未设置降低反射涂层16、17也未设置第1双凸透镜部15的图4的比较例的折射全反射板1。样本#4是设置了降低反射涂层16、17以及第1双凸透镜部15的图1的实施方式1中的折射全反射板1。样本#2中，降低反射涂层16、17分别是由单层组成的，与此相对，在样本#3、#4中，降低反射涂层16、17分别是由双层组成的。即，降低反射涂层16、17分别具有被覆盖在折射全反射板1上的第1层和被覆盖在第1层上的第2层。
图6B表示折射全反射板1的各样本的生成条件。每个降低反射涂层16、17在单层的情况下，具有比第1透明衬底18(丙烯酸)的折射率1.53还低的折射率NL(1.43)。在双层的情况下，构成每个降低反射涂层16、17的第1层具有比第1透明衬底18的折射率1.53还高的折射率NH(1.67)，第2层具有比第1透明衬底18的折射率1.53还低的折射率NL(1.43)。提供给该实验的各样本是通过在平板状的丙烯酸制的第1透明衬底18板的入射侧的表面上用紫外线(UV)硬化树脂形成锯齿结构体19(具有折射斜面11、无效面12、全反射斜面13以及透射斜面14)而得到的。该UV硬化树脂的折射率接近丙烯酸板的折射率为1.55。构成第1双凸透镜部15的各个圆柱形透镜具有将椭圆柱沿与其轴线平行的平面进行了切断的形状。
对于这样所准备的样本#1～#4，测定了白窗的亮度、下方向幻影光的亮度、上方向幻影光的亮度以及双像光的干扰的程度。图6C表示具体的测量条件。透射式屏幕100是对角线的距离为约60英寸(约1524mm)纵横比为4∶3的矩形。即透射式屏幕100的横向的距离约为914mm，纵向的距离约为1219mm。
控制投射光学系统4，在该透射式屏幕100的中心显示正方形(一边的长度为24CM)的白窗。并且，测量了正规的投射光的白窗的亮度和下方向幻影光的亮度。该测量中，如图6C所示，进行了在屏幕的法线方向设置亮度计的测量(正面观测)和在屏幕的法线方向20°的上方向设置亮度计的测量(窥视观测)。在图6A记录白窗的亮度和下方向幻影光的亮度之比，表示出一种该比的值越大幻影光的相对亮度就越小的所希望的特性。
在上方向幻影光的测量中，控制投射光学系统4，在透射式屏幕100的下端中央显示了正方形(一边的长度为12CM)的白窗。并且，以图6C所示的条件测量了正规的投射光的白窗的亮度和上方向幻影光的亮度。在图6A记录白窗的亮度和上方向幻影光的亮度之比，表示出一种该比的值越大幻影光的相对亮度就越小的所希望的特性。
在双像光的测定中，控制投射光学系统4，如图6C所示，在透射式屏幕100上显示网纹像(如图8A等所示那样的进行了交叉的多条线的像)，通过观测者的视觉来评价双像光。在图6A中，记号*表示正规图像被双像光干扰到不能允许的程度，且显示像质量恶劣。记号o表示能允许，即显示像质量良好。
从图6A可得知以下信息。
(1)根据样本#1和样本#2的比较，通过在折射全反射板1的入射面以及出射面的两面施加降低反射涂层16、17，下方向幻影光的亮度将大幅度(1/3程度)地降低。这是由于随着在折射全反射板1的入射侧的锯齿面的反射光强度的降低和在出射面的反射光强度的降低，成为上述下方向幻影光的原因的反射光的强度而降低的缘故。
(2)根据样本#2和样本#3的比较，可知通过将折射全反射板1的两面的各个降低反射涂层16、17从单层变为双层，下方向幻影光的亮度大幅度(1/2程度)地降低。这是由于和单层涂层相比，双层涂层一方的反射率减低效果好，从而入射侧的锯齿面及出射面的反射光的强度进一步降低的缘故。
(3)根据样本#3和样本#4的比较，可知通过将折射全反射板1的出射平面设为双凸透镜结构，就可将上方向幻影光亮度相对地降低25％，且可以将双像光的干扰改善到视觉感受上没有问题的水平。另外，和图6A所示的结果不同，通过目测还确认了可以改善特别是在屏幕下端附近的下方向幻影光的强度集中的问题。
图7A及图7B是基于关于上述样本#1、#3的下方向幻影光的比较照片的图。图7A是基于从法线方向拍摄了的在透射式屏幕100的中央所显示的正方形(一边的长度为24cm)的白窗的照片的图，图7B是基于从斜上方拍摄到的照片的图。图7A以及图7B都是左半部分表示没有涂层(#1)的场合，右半部分表示设置了双层两面降低反射涂层16、17(#3)的场合。我们知道，通过施加涂层，下方向幻影光的亮度将会明显降低。
另外，图8A、图8B和图8C分别表示基于上述样本#1、#3、#4的屏幕下端附近的双像光的比较照片的图。根据图8A、图8B和图8C，可知通过在折射全反射板1的出射面设置第1双凸透镜部15，将没有涂层的场合(样本#1)及设置了双层的两面降低反射涂层16、17的场合(样本#3)所看到的双像光减低到视觉难以辨认的水平，从而改善图像质量。
且，且图6A只揭示了在折射全反射板1的两面施加单层或双层的降低反射涂层16、17时的实验数据，但是可以确认，只在光的入射侧面或只在出射面侧施加降低反射涂层时，虽然比起两面涂层其效果要差，可仍具有减低下方向幻影光的效果。因此，当下方向幻影光的减低目标或制约宽松时，也可以只在折射全反射板1的入射面或出射面形成涂层(单层或双层)。
另外，在该实施方式的投射光学系统4中，虽然在其光学系统的最末级配置了凸面反射镜4M，但是不仅限于这个，也可以将向斜上方或斜下方射出投射光束(用符号5L、5M、5U表示)的其他合适的光学系统与该实施方式的透射式屏幕100进行组合来使用。因此，只具备折射透镜的投射光学系统、组合了凹凸反射镜的投射光学系统、或由折射透镜和反射镜所组合的复合投射光学系统也在本发明的范围内。
如上所述，根据该实施方式1，因为由未分散有散射粒子的透明材料形成折射全方式板1，所以可以对在折射全反射板1的出射面进行反射的光束防止扩散反射光的发生，从而可以减低下方向幻影光的强度。
折射全反射板1具备大致平板状的第1透明衬底18和设置在第1透明衬底18上的锯齿结构体(折射全反射结构体)19，如果在锯齿结构体19上形成折射斜面11和透射斜面14和全反射斜面13，则可以用合适的材料分别形成第1透明衬底18和锯齿结构体19。若对此进行利用，就可以提高折射全反射板1的生产率，还可通过透明衬底18单体提高对于来自外部的冲击的强度。
另外，折射全反射板1的折射斜面11将投射光沿透射式屏幕100的大致法线方向进行折射，全反射斜面13将透过透射斜面14的投射光沿透射式屏幕100的大致法线方向进行反射。因此，就可以实现具有以屏幕100的法线方向为中心的视场角特性的透射式屏幕。
进一步，在折射全反射板1的出射面上设置第1双凸透镜部15，在第1双凸透镜部15，水平方向延伸的多个圆柱形透镜沿上下方向排列。因此，对于在折射全反射板1的面所反射的光束破坏其旋转对称性，并可抑制下方向幻影光集中在透射式屏幕100的下端和内侧部分的附近。另外，通过由第1双凸透镜部15使在折射全反射板1的出射面上的不希望的光束进行扩散，就可以使双像光和上方向幻影光难以明显。
进一步，成像显示板3具备把从折射全反射板1射出的光沿水平方向扩散的第2双凸透镜部31和接受从第2双凸透镜部31射出的光的第2透明衬底32，在第2双凸透镜部31，上下方向延伸的多个圆柱形透镜沿水平方向排列，在第2透明衬底32上分散着使投射光成像的散射粒子。因此，就可以实现具备有投射图像的成像功能和适当的水平方向视场角特性的透射式屏幕100。
若在折射全反射板1的入射面形成减低可见光的反射的降低反射涂层16，则在折射全反射板1的入射面侧所设置的折射反射结构、特别是在透射斜面14的反射就变小，从而可以减低下方向幻影光的强度。另一方面，若在折射全反射板1的出射面形成减低可见光的反射的降低反射涂层17时，则折射全反射板1的出射面上的反射就变小，从而可以减降下方向幻影光的强度。若在折射全反射板1的入射面和出射面设置减降反射涂层16、17，则可通过二者的效果进一步减低下方向幻影光的强度。
若降低反射涂层16、17是由折射率比折射全反射板1的材料的折射率要低的材料所形成的单层涂层，则可以廉价地制造可降低下方向幻影光的强度的透射式屏幕。另一方面，若降低反射涂层16、17为双层涂层，则可进一步降低下方向幻影光的强度。其中，上述双层涂层具有被覆盖在折射反射板1上且由折射率比折射反射板1的折射率高的材料形成的第1层、和被覆盖在第1层上且由折射率比折射反射板1的折射率低的材料形成的第2层。
进一步，利用该实施方式的投射式显示装置，由于投射光学系统4被配置在透射式屏幕100及平面反射镜2之间且靠下方，所以可以通过与透射式屏幕100的相乘效果来减低下方向幻影光、上方向幻影光及双像光的影响。另外，由于投射光学系统4被配置在透射式屏幕100及平面反射镜2之间且靠下方，所以可以构成薄型的反投射式显示装置。
实施方式2
图9是表示本发明实施方式2的透射式屏幕100的剖面图，具体就是和图1同样表示包含通过图2所示的透射式屏幕100的纵方向的中心线A-A的纵部面。图9中由于表示和图1共同的构成要素故使用相同的符号，并省略其详细的说明。
在该实施方式中，在折射反射板1的环的公共中心轴线B的附近的折射区域1L及折射/全反射区域1M上形成折射斜面11、全反射斜面13及透射斜面14，使得投射光向比透射式屏幕100的法线n的方向还要外侧的方向行进。因此，在透射式屏幕100的下边附近，投射光向着比法线n还要上方一些的方向行进，并通过折射全反射板1及成像显示板3。在远离公共中心轴线B的全反射区域1U形成全反射斜面13及透射斜面14，以使得投射光向着透射式屏幕100的大致法线n的方向行进。
在折射区域1L及折射/全反射区域1M形成折射斜面11、全反射斜面13及透射斜面14，以使得离公共中心轴线B越远(远离下边)相对于透射式屏幕100的法线方向的投射光的行进方向的夹角、即[向上出射角]就越小。例如，如图9所示那样，向接近公共中心轴线B的折射区域1L入射的投射光5L，在折射斜面11被折射后相对屏幕100的法线n以向上出射角θ1行进(光线5LU)。入射到远离公共中心轴线B的折射/全反射区域1M的投射光5M，通过折射斜面11或全反射斜面13相对屏幕100的法线n以向上出射角θ2行进(光线5MU)。出射角θ2比出射角θ2小。其它的结构和实施方式1相同。
图10表示距根据实施方式2的折射全反射板1中的环的公共中心轴线B的距离和向上出射角θ的关系。该折射全反射板1是对角线的距离约为60英寸(约1524mm)纵横比为4∶3的矩形。即，折射全反射板1的横方向的距离约为914mm，纵方向的距离约为1219mm。如图10所示那样，在优选的折射全反射板1上，越接近画面下端(本例中相当于半径距离150mm)使向上出射角θ越大，在折射/全反射区域1M的一个地点(本例中半径距离450mm附近)向上出射角θ为0°，这样使向上出射角缓慢地呈线性进行变化。
根据此实施方式，由于从折射全反射板1的下部发出的光具有较大的向上出射角θ，所以可以增加观测者9所感觉到的从透射式屏幕100的下部发出的图像光强度，其结果为使人感到双像光的强度相对减弱。但是，如参照图10所说明的折射全反射板1那样，通过使向上出射角θ缓慢地变化，就可以避免画面上的亮度的急剧变化。若使向上出射角急剧变化，则由于急剧的亮度变化而在画面下部出现半月状的岛区域，但是通过恰当设置向上出射角的变化的程度就可以防止这种不好的现象。
如上所述，根据该实施方式2，在折射全反射板1的公共中心轴线B附近的区域形成斜面，使得投射光向着比透射式屏幕100的法线方向还要外侧的方向行进；在远离公共中心轴线B的区域形成斜面，使得投射光向着透射式屏幕100的大致法线方向行进，所以就可以使画面下端附近产生的双像光的强度对于正规图像光的强度相对地有所降低。
另外，在公共中心轴线B的附近区域使向上出射角θ发生变化，以使得离公共中心轴线B越远相对于透射式屏幕100的法线方向的投射光的行进方向的夹角就越小，所以显示图像的亮度变化难以明显，就可实现可进行具有良好的亮度均一性的显示的透射式屏幕。
实施方式3
图11是从出射面一侧看到的本发明实施方式3的透射式屏幕的折射全反射板1的斜视图。省略成像显示板3的图示。图11中，由于表示和图1共同的构成要素故使用相同的符号，且省略其详细的说明。在该实施方式3中，取代实施方式1的第1双凸透镜部15，而在折射全反射板1的出射面设置多个微型透镜150的阵列。
各个微型透镜150是具有将来自折射全反射板1的出射光至少向上下方向及左右方向进行扩散的功能的微小的凸透镜。作为微型透镜150的形状考虑有球面的一部分、椭圆面的一部分、双曲面的一部分、直方体等。这些微型透镜150的形状和大小最好互相相同。相邻的微型透镜150既可以是像图11所示那样明确地分离的结构，也可以是边界相连的连续结构。
这些微型透镜150沿上下方向及左右方向周期地排列。设微型透镜子150的阵列的上下方向的周期为Py、水平方向的周期为Px。从折射全反射板1射出的光由各个微型透镜150在上下方向及左右方向进行扩散。
和上述第1双凸透镜部15相同，微型透镜150也是由透明材料形成的。鉴于成形的困难性，最好是用和第1透明衬底18不同的材料在平板状的第1透明衬底18的单面形成微型透镜150。这样可以大量地进行生产。例如，用丙烯酸形成平板状的第1透明衬底18时，可以用UV硬化树脂或其它树脂在第1透明衬底18的单面形成微型透镜150。第1透明衬底18和微型透镜150的折射率最好尽量近似。
另外，虽然未图示，但是包含微型透镜子150的阵列的折射全反射板1的出射面被减低来自外侧的可见光线的反射率的降低反射涂层(相当于上述图1的降低反射涂层17)所覆盖。降低反射涂层既可以是由单独的层组成的涂层，也可以是由双层组成的双层涂层。当是单层涂层时，降低反射涂层最好是由折射率比微型透镜150和折射全反射板1的材料的折射率低的材料所形成。当是双层涂层时，降低反射涂层最好是具有被覆盖在微型透镜15及折射全反射板1上且由折射率比微型透镜150及折射全反射板1的折射率高的材料所形成的第1层、和被覆盖在第1层上且由折射率比微型透镜15及折射全反射板1的折射率低的材料所形成的第2层。
通过在折射全反射板1上设置微型透镜150的阵列，本实施方式的透射式屏幕就可以减低下方向幻影光、上方向幻影光以及减低双像光。下面，参照表示比较例的图4和图5对通过本发明实施方式3的透射式屏幕来减低幻影光和双像光的强度的机理进行说明。
(1)下方向幻影光的减低机理
在本实施方式中，由于在折射全反射板1的出射面侧设置了微型透镜150的阵列，所以和单纯的同心圆结构的比较例的折射全反射板1比较，可以将折射全反射板1的光学元件的结构相对于同心圆的公共中心轴线B设为非旋转对称。结果由于可以减低那些在折射全反射板1的面被反射的光束中，入射到屏幕100的下端或内侧部分的折射区域1L而成为下方向幻影光的光线的密度(即扩散光束)，所以就可以减少越靠近屏幕下端下方向幻影光的强度越高这样的比较例的问题。
另外，由于作为折射全反射板1使用不包含散射粒子的原料，且在折射全反射板1的出射面上设置了减低可见光的反射率的降低反射涂层，所以在可以减低来自折射全反射板1的出射面的反射的同时，还可以抑制反射光的扩散性，从而减低成为下方向幻影光的原因的扩散性的反射光(图4的5MD)的强度。另外，由于在折射全反射板1的入射面上设置了用于减低可见光的反射率的降低反射涂层16，因此可以明显降低入射面的反射光线5MR的强度。结果就可以下方向幻影光(图4的光线5MDS，5MRS)的强度较小地抑制。
(2)上方向幻影光的减低机理
另外，在本实施方式中，在折射全反射板1的出射面侧设置置微型透镜150的阵列，使得入射到无效面12后在折射全反射板1的出射面侧进行反射的光束发生散射。另外，再次通过微型透镜150的阵列使得在平面反射镜2反射后再次透过折射全反射板1的光束5LMS(参照图5)发生散射。通过这些两个阶段的散射作用，就可以使上方向幻影光的在屏幕上的光束密度减低而变得不明显。
(3)双像光的减低机理
进而，在本实施方式中，在折射全反射板1的出射面侧设置微型透镜150的阵列，使得入射到无效面12后在折射全反射板1的出射面侧进行反射的不希望出现的光束发生散射。另外，在折射反射板1的出射面侧被反射后，再次通过微型透镜150的阵列，将再次入射到上方的锯齿面并透过折射全反射板1的不希望出现的光束5LMD(参照图5)发生散射。通过这些两个阶段的散射作用，就可以使在屏幕上的双像光的光束密度减低而变得不明显。
如上所述，根据本实施方式3可以达到和实施方式1相同或类似的效果。在本实施方式中，取代第1双凸透镜部15所设置的微型透镜150的阵列，可对于在折射全反射板1的面进行反射的光束破坏其旋转对称性，并抑制下方向幻影光集中在透射式屏幕100的下端和内侧部分的附近。另外，通过由微型透镜150使在折射全反射板1的出射面上的所不希望出现的光束进行扩散，就可以使双像光和上方向幻影光变得难以明显。
再有，在本实施方式3中，还可以如实施方式2那样形成折射全反射板1的斜面，以使得光束的行进方向不同。
实施方式4
图12是表示具备了本发明实施方式4的透射式屏幕100的投射式显示装置的概略图。图12表示了包含中心线A-A的纵剖面，该中心线A-A通过图2所示的投射式屏幕100的纵方向。图12中，由于表示和图1共同的构成要素故使用相同的符号，并省略其详细的说明。
在实施方式4，为了减少由于折射全反射板1的挠曲而引起的图像的变位，将玻璃制的平板状的第1透明衬底18用作折射全反射板1的核心构件。并且，通过在玻璃制的第1透明衬底18的两面上用粘接剂粘接由别的原料所制造的零件，来制造和已述的其它实施方式相同形状的折射全反射板1。
如图12的扩大图所明了的那样，本实施方式4的折射全反射板1具有第1透明衬底18、折射全反射板(透明全反射结构体)1FLS、双凸透镜板1LCS。折射全反射板1FLS具有PET板1PET1、在PET板1PET1的单面所形成的折射全反射膜1FL、在折射全反射膜1FL的表面所设置的降低反射的降低反射涂层16。
PET板1PET1是由聚对笨二甲酸乙酯制造的平板状的透明薄膜，作为用于形成折射全反射膜1FL的基础(支持层)而被使用。折射全反射膜1FL由透明的UV硬化树脂形成，这里形成和上述的实施方式相同的锯齿状的环，即折射斜面11、无效面12、全反射斜面13及透射斜面14。通过在PET板1PET1上装载UV硬化树脂而成形，且照射紫外线来使树脂硬化，从而形成照射全反射膜1FL。
第1透明衬底18和PET板1PET1以及折射全反射膜1FL的折射率最好尽量近似。另外，降低反射涂层16既可以是由单独的层组成的单层涂层，也可以是由双层组成的双层涂层。当是单层涂层时，降低反射涂层16最好是由折射率比折射全反射膜1FL材料的折射率低的材料形成的。当是双层涂层时，降低反射涂层16最好具有被覆盖在折射全反射膜1FL上且由折射率比折射全反射膜1FL的折射率高的材料形成的第1层、和被覆盖在第1层上且由折射率比折射全反射膜1FL的折射率低的材料形成的第2层。
同样，双凸透镜板1LCS具有PET板1PET2、在PET板1PENT2的单面所形成的双凸透镜膜1LC、在双凸透镜膜1LC的表面所设置的降低反射的降低反射涂层17。
PET板1PET2是由聚对笨二甲酸乙酯制造的平板状的透明薄膜，作为用于形成双凸透镜膜1LC的基础(支持层)而被使用。双凸透镜膜1LC由透明的UV硬化树脂形成，这里形成和上述的其他实施方式的第1双凸透镜部15(图1及图9)或微型透镜150的阵列(图11)相同的轮廓。通过在PET板1PET2上装载UV硬化树脂而成形，且照射紫外线来使树脂硬化，从而形成双凸透镜膜1LC。
第1透明衬底18和PET板1PET2以及双凸透镜膜1LC的折射率最好尽量近似。另外，降低反射涂层17既可以是由单独的层组成的单层涂层，也可以是由双层组成的双层涂层。
折射全反射板1FLS通过由透明粘接剂组成的粘着层1GLU1被固定在第1透明衬底18的一面，双凸透镜板1LCS通过由透明粘接剂组成的粘着层1GLU2被固定在第1透明衬底18的一面。
下面，参照图13说明实施方式4的一个效果。在这种透射式屏幕中，即使是折射全反射板1的一点点挠曲也有可能使显示在透射式屏幕100上的图像错位很大。例如，由于透射式屏幕100以其周边部分被未图示的装置筐体所包围的状态而被保持，故当由于温度变化等理由而在折射全反射板1产生了延伸时，其状态就会如图3的假想线所表示的那样一直挠曲到位置1d。特别是未被约束的中心部的位移大。当产生这样的挠曲时，例如如图13所示的显示图像光8偏离到位置8d那样透射式屏幕100上的显示位置发生偏离。由于透射式屏幕100上的显示位置偏离，依赖于挠曲的大小，故在挠曲大的部分显示位置的偏离大，在挠曲小的部分显示位置的偏离小。
在本实施方式4中，可与适合于那些成形比较困难的折射全反射板1FLS和双凸透镜板1LCS的材料独立地选择容易成形的平板状的第1透明衬底18的材料。并且，作为折射全反射板1的核心构件，使用由因温度的伸缩小的材料即玻璃所制造的第1透明衬底18，这样就可以减少折射全反射板1的挠曲进而减降图像的显示位置的偏离。例如，相对于丙烯酸的线膨胀率约为100(1/K：K是绝对温度)，玻璃的膨胀率约为9(1/K)，和丙烯酸相比，线膨胀率约为其1/10。另外，即使对于来自外部的压力，和丙烯酸相比玻璃非常强，且可以容易制造高平面度的板材，所以可以说玻璃是适合用来抑制因挠曲而产生的图像的位置偏离的材料。
另外，本发明实施方式1～4也可应用于图14所示那样的配置的投射式显示装置。在如图14所示那样的投射式显示装置中，平面反射镜2是面对透射式屏幕100的，但是以越朝向上方越接近透射式屏幕100的形式倾斜。投射光学系统4在水平面上来看被配置在平面反射镜2和透射式屏幕100之间的位置且靠下方，向着大致正上方产生投射光束。
即使是图14所示的配置的投射式显示装置，当在折射全反射板1上发生了延伸时，其状态就会如图14的假想线所示那样一直挠曲到位置1d，例如，象图14所示的显示图像光8偏离到位置8d那样透射式屏幕100上的显示位置将发生偏离。在图14的配置中，和图13的配置相比，虽然对于相同的挠曲的显示位置的偏离较少，但是也有根据挠曲的量显示位置的偏离变得明显的情况。相对于此，若如本实施方式4那样形成折射全反射板1，则根据和上述相同的理由，作为核心构件，使用由因温度的伸缩小的材料即玻璃所制造的第1透明衬底18，这样就可以减少第1透明衬底18的挠曲进而减低图像的显示位置的偏离。
如上所述，根据本实施方式4，除了上述的其他实施方式的效果外，还可与适合于那些成形比较困难的折射全反射板1FLS和双凸透镜板1LCS的材料独立地选择容易成形的平板状的第1透明衬底18的材料。并且，作为折射全反射板1的核心构件，使用由因温度的伸缩小的材料即玻璃所制造的第1透明衬底18，这样就可以减少折射全反射板1的挠曲进而减低图像的显示位置的偏离。
另外，通过由玻璃形成第1透明衬底18，就可以容易且廉价地得到或制造透明衬底18，可以形成平面性好的第1透明衬底18。
另外，玻璃的第1透明衬底18的单体有易裂的性质，但是通过采用由折射全反射板1FLS及双凸透镜板1LCS夹住第1透明衬底18的表面和背面的构成，对于来自外部的冲击就不会轻易破裂。因此，可以大幅度地改善制造时以及组装时的成品率。
但是，即使是在本实施方式4中，也可以用除玻璃之外的材料制造第1透明衬底18。例如，在温度变化小的条件下使用投射式显示装置时，可以用线膨胀率比玻璃的大的丙烯酸等的合成树脂形成第1透明衬底18。若用丙烯酸形成第1透明衬底18，就可以容易且廉价地得到或制造透明衬底18，并可使第1透明衬底18变轻。
在上述实施方式1～4中，折射全反射板1具有折射区域1L、折射/全反射区域1M、以及全反射区域1U。本发明的折射全反射板既可以只具有折射/全反射区域1M和全反射区域1U，也可以只具有折射区域1L和折射/全反射区域1M。具体的折射全反射板的构成是根据来自投射光学系统4的投射光束的角度、来自折射全反射板的所希望的出射角度、所希望的效率等各种各样的参数，例如通过计算机模拟而决定的。
以上参照其优选实施方式对本发明进行了详细的图示和说明，在权利要求书中所记载的本发明的主旨及范围内，只要是本领域技术人员就可以理解能对有关形式及细节进行各种各样的变更。相关的变更、代替、修改也包括在本发明的范围。
如上所述，根据本发明就可减低干扰光，并提供高品质的投射图像。