JP5500478B2 - Lenticular lens, image display method, image display apparatus, and lenticular lens manufacturing method - Google Patents

Lenticular lens, image display method, image display apparatus, and lenticular lens manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、立体画像を表示するレンチキュラーレンズ、画像表示方法、画像表示装置、およびレンチキュラーレンズの製造方法に関する。   The present invention relates to a lenticular lens that displays a stereoscopic image, an image display method, an image display device, and a method for manufacturing a lenticular lens.

立体画像表示装置には、眼鏡を必要とする方式と必要としない方式がある。眼鏡を必要としない方式としてレンチキュラーレンズを用いる立体画像表示装置が知られている。図24はレンチキュラーレンズの斜視図、図25は多視点画像の撮像方法を示す図、図26は多視点画像の作成方法を示す図、図27および図28はレンチキュラーレンズによる立体視の原理図である。   There are two types of stereoscopic image display devices that require glasses and those that do not. A stereoscopic image display device using a lenticular lens is known as a method that does not require glasses. FIG. 24 is a perspective view of a lenticular lens, FIG. 25 is a diagram showing a method for capturing a multi-viewpoint image, FIG. 26 is a diagram showing a method for creating a multi-viewpoint image, and FIGS. is there.

図24において、2401はシリンドリカルレンズであり、多くのシリンドリカルレンズを平行に並べてレンチキュラーレンズを構成している。そのレンチキュラーレンズの平面部2402は画像面である。画像面2402に印刷あるいは表示された多視点画像を、シリンドリカルレンズ2401を通して左右の眼で見る事で画像を立体的に認識する。   In FIG. 24, reference numeral 2401 denotes a cylindrical lens, and a number of cylindrical lenses are arranged in parallel to constitute a lenticular lens. The flat portion 2402 of the lenticular lens is an image plane. The multi-viewpoint image printed or displayed on the image surface 2402 is viewed by the left and right eyes through the cylindrical lens 2401 to recognize the image three-dimensionally.

多視点画像を撮像する一つの方法は、被写体の画像を多くの方向から撮像する事である。図25は5台のカメラを用いた多視点画像を撮像する図である。図25において、被写体2501を5台のカメラ2502ないし2506を用いて撮像する。これらの複数の撮像画像は互いに視差を持つ。   One method for capturing a multi-viewpoint image is to capture an image of the subject from many directions. FIG. 25 is a diagram for capturing a multi-viewpoint image using five cameras. In FIG. 25, a subject 2501 is imaged using five cameras 2502 to 2506. The plurality of captured images have parallax with each other.

図26を用いて、多視点画像を作成する方法を説明する。図26において、2602ないし2606は図25のカメラ2502ないし2506により撮像された画像である。これらの撮像画像を短冊画像に分割し、図26の様に一つに合成して多視点画像2601を作成する。図25および図26の様な5視点の例では、各々の短冊画像は横方向に5分の1に圧縮されて、2601に合成される。   A method of creating a multi-viewpoint image will be described with reference to FIG. In FIG. 26, reference numerals 2602 to 2606 denote images taken by the cameras 2502 to 2506 in FIG. These captured images are divided into strip images and combined into one as shown in FIG. 26 to create a multi-viewpoint image 2601. In the example of five viewpoints as shown in FIG. 25 and FIG. 26, each strip image is compressed to 1/5 in the horizontal direction and synthesized into 2601.

図27および図28において、2701はシリンドリカルレンズ、2702は画像面である。画像面2702に印刷あるいは表示された画像2703は、図26の多視点画像2601の一つのシリンドリカルレンズに対応する部分である。図27および図28の例では、一つのシリンドリカルレンズに対応する画像面のみに多視点画像2703を示している。実際は全てのシリンドリカルレンズに対応する画像面に多視点画像を表示する。画像面の各点から出る光はシリンドリカルレンズにより略平行光になり、右眼あるいは左眼に入射する。図27の様な右眼2704と左眼2705の位置では、右眼2704には略非行光2706が入射し、左眼2705には略平行光2707が入射して、右眼と左眼は互いに視差のある画像を見て立体的に認識する。   27 and 28, 2701 is a cylindrical lens, and 2702 is an image plane. An image 2703 printed or displayed on the image surface 2702 is a portion corresponding to one cylindrical lens of the multi-viewpoint image 2601 in FIG. In the example of FIGS. 27 and 28, the multi-viewpoint image 2703 is shown only on the image plane corresponding to one cylindrical lens. Actually, a multi-viewpoint image is displayed on an image plane corresponding to all cylindrical lenses. The light emitted from each point on the image plane becomes substantially parallel light by the cylindrical lens and enters the right eye or the left eye. In the positions of the right eye 2704 and the left eye 2705 as shown in FIG. 27, the substantially blind light 2706 is incident on the right eye 2704, the substantially parallel light 2707 is incident on the left eye 2705, and the right eye and the left eye are mutually connected. A stereoscopic image is recognized by looking at an image with parallax.

また、頭の位置を移動させて、図28の様に右眼2704と左眼2705の位置が変化した場合は、右眼2704には略平行光2708が入射し、左眼2705には略平行光2709が入射して画像を立体的に認識する。頭を移動する事で立体的に見える方向が変わり、図27では見えなかった物が図28では見える様になり、臨場感が高くなる。この様な多視点画像とレンチキュラーレンズによる立体画像は、最近の学会において報告されている(例えば非特許文献1を参照)。   In addition, when the position of the right eye 2704 and the left eye 2705 is changed as shown in FIG. 28 by moving the head position, substantially parallel light 2708 is incident on the right eye 2704 and substantially parallel to the left eye 2705. Light 2709 is incident to recognize the image three-dimensionally. Moving the head changes the three-dimensional direction, and things that were not visible in FIG. 27 can be seen in FIG. 28, increasing the sense of reality. Such a multi-viewpoint image and a stereoscopic image using a lenticular lens have been reported in recent academic conferences (see, for example, Non-Patent Document 1).

図27および図28の様なレンチキュラーレンズでは、画像面の異なる点から出る光が方向の異なる略平行光になる事により、右眼と左眼で異なる画像を見て立体画像を認識する。この様な略平行光になる原理について図29を用いて解析的に説明する。   In the lenticular lenses as shown in FIGS. 27 and 28, the light emitted from different points on the image plane becomes substantially parallel light in different directions, so that the right eye and the left eye see different images and recognize a stereoscopic image. The principle of such substantially parallel light will be described analytically with reference to FIG.

図29において、2901はシリンドリカルレンズで、2902は画像面である。一般に球面レンズを用いるが、楕円レンズも提案されている(例えば特許文献1を参照)。レンズ頂部を通るレンズ中心線近傍の曲率半径をRとする。画像面2902からレンズ頂部までの距離をTとし、レンズ媒質の屈折率をnとし、一つのシリンドリカルレンズの幅をWとする。レンズ中心線2903から画像面の注目している点までの距離をδとする。この画像面の点から出てレンズ表面の点Pに達した光は、レンズ表面で屈折して角度βを持ってシリンドリカルレンズ2901から出射される。   In FIG. 29, 2901 is a cylindrical lens and 2902 is an image plane. In general, a spherical lens is used, but an elliptical lens has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). Let R be the radius of curvature near the lens center line passing through the top of the lens. The distance from the image plane 2902 to the top of the lens is T, the refractive index of the lens medium is n, and the width of one cylindrical lens is W. Let δ be the distance from the lens center line 2903 to the point of interest on the image plane. The light coming out of the image plane point and reaching the point P on the lens surface is refracted on the lens surface and emitted from the cylindrical lens 2901 with an angle β.

点Pのレンズ中心線2903からの距離をXとし、レンズ形状は(数1)で表される。ここでmを楕円係数と呼ぶ事にする。m=1の時は球面を表し、球面は楕円の特殊な場合である。また、このレンズ形状では、レンズ中心における曲率半径はRである。
(数1) F(X)=T−mR+〔(mR)−mX1/2
The distance from the lens center line 2903 of the point P is X, and the lens shape is expressed by (Equation 1). Here, m is called an elliptic coefficient. When m = 1, it represents a spherical surface, which is a special case of an ellipse. In this lens shape, the radius of curvature at the center of the lens is R.
(Expression 1) F (X) = T−mR + [(mR) 2 −mX 2 ] 1/2

画像面の注目している点から点Pに向かう光線の角度θは(数2)で求められる。点Pにおけるレンズ曲面の勾配は関数F(X)の微分係数であり(数3)で求められる。レンズ面への入射角αは(数4)で求められ、レンズ面における屈折の法則より角度βは(数5)で求められる。ここで、点PにおけるF(X)の微分係数は、Xが正の値ならば負になる(代数的角度が負、φ<0)。幾何学的角度を正の値で示すため、図29では点Pにおける接線の傾きを(−φ)と表している。
(数2) tanθ = (δ−X)/F(X)
(数3) tanφ=−m・X/〔(mR)−mX1/2
(数4) α=θ+(−φ)
(数5) sin〔β+(−φ)〕=n・sinα
The angle θ of the light ray from the point of interest on the image plane to the point P is obtained by (Equation 2). The gradient of the lens curved surface at the point P is a differential coefficient of the function F (X) and is obtained by (Equation 3). The incident angle α to the lens surface is obtained by (Equation 4), and the angle β is obtained by (Equation 5) from the law of refraction on the lens surface. Here, the differential coefficient of F (X) at the point P becomes negative if X is a positive value (the algebraic angle is negative, φ <0). In order to indicate the geometric angle as a positive value, the inclination of the tangent line at the point P is represented as (−φ) in FIG.
(Equation 2) tan θ = (δ−X) / F (X)
(Equation 3) tan φ = −m · X / [(mR) 2 −mX 2 ] 1/2
(Equation 4) α = θ + (− φ)
(Formula 5) sin [β + (− φ)] = n · sin α

画像面の点(レンズ中心線2903から距離δ)と、レンズ面の屈折点P(レンズ中心線2903から距離X)が与えられれば、(数1)ないし(数5)より、順にθ、φ、α、βが求まり、シリンドリカルレンズ2901からの出射光の方向が求められる。   If a point on the image plane (distance δ from the lens center line 2903) and a refraction point P (distance X from the lens center line 2903) of the lens surface are given, then θ, φ in order from (Equation 1) to (Equation 5). , Α, β are obtained, and the direction of the light emitted from the cylindrical lens 2901 is obtained.

画像面2902の異なる点から出る光は、シリンドリカルレンズ2901から異なる出射角度を持つ平行光として出射される事が理想である。図30にその理想的な振る舞いを示す。横軸は画像面の点から出る光がレンズ表面に入射する位置(X)、縦軸はシリンドリカルレンズからの出射角度(β)である。画像面の点(レンズ中心線2903から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面の点から出る光である。例えば、画像面の点(δ=W/4)から出た光はレンズ表面のどの位置に入射しても出射角度が一定の平行光となる。言い換えれば、その出射角度からレンチキュラーレンズを見れば点(δ=W/4)の画像のみを見る事になる。この様に、画像面の点から出た光が、レンズ面の入射位置によらず出射角度が一定の平行光になる事をレンチキュラー効果と名付ける。現実にはこの様な理想的な出射光は得られず、以下に現実的な場合を示す。   Ideally, light emitted from different points on the image plane 2902 is emitted as parallel light having different emission angles from the cylindrical lens 2901. FIG. 30 shows the ideal behavior. The horizontal axis represents the position (X) where light emitted from a point on the image plane enters the lens surface, and the vertical axis represents the emission angle (β) from the cylindrical lens. As the points on the image plane (distance δ from the lens center line 2903), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light emitted from a point on the image plane corresponding to the adjacent cylindrical lens. For example, light emitted from a point on the image plane (δ = W / 4) becomes parallel light having a constant emission angle regardless of the position on the lens surface. In other words, if the lenticular lens is viewed from the emission angle, only the image of the point (δ = W / 4) is viewed. In this way, the fact that light emitted from a point on the image surface becomes parallel light with a constant emission angle regardless of the incident position on the lens surface is referred to as a lenticular effect. In reality, such an ideal outgoing light cannot be obtained, and a realistic case will be described below.

まず、光線の角度が小さい近軸近似を考える。この近軸近似では、(数1)ないし(数5)が各々(数6)ないし(数10)と表される。近軸近似では楕円係数mに依存せず、レンズ中心線近傍では楕円は球面と殆ど同じである。
(数6) F(X)=T
(数7) θ=(δ−X)/T
(数8) φ=−X/R
(数9) α=θ−φ
(数10) β−φ = nα
First, consider paraxial approximation with a small ray angle. In this paraxial approximation, (Equation 1) to (Equation 5) are expressed as (Equation 6) to (Equation 10), respectively. The paraxial approximation does not depend on the elliptic coefficient m, and the ellipse is almost the same as the spherical surface near the lens center line.
(Equation 6) F (X) = T
(Equation 7) θ = (δ−X) / T
(Equation 8) φ = −X / R
(Equation 9) α = θ−φ
(Equation 10) β−φ = nα

これらの(数6)ないし(数10)より、近軸近似における出射角βは(数11)で表される。レンチキュラーレンズ効果、即ち、画像面の点(レンズ中心線2903から距離δ)から出る光が出射角一定の略平行光となる条件は、βがθに依存しない事であり、それは(数12)の場合である。また、その時の出射角βは(数13)で表される。
(数11) β=(n−1)(δ/R)−〔(n−1)(T/R)−n〕θ
(数12) T=Rn/(n−1)
(数13) β=(n−1)(δ/R)
From these (Equation 6) to (Equation 10), the emission angle β in the paraxial approximation is expressed by (Equation 11). The lenticular lens effect, that is, the condition that light emitted from a point on the image plane (distance δ from the lens center line 2903) becomes substantially parallel light with a constant emission angle is that β does not depend on θ, This is the case. Further, the emission angle β at that time is expressed by (Equation 13).
(Equation 11) β = (n−1) (δ / R) − [(n−1) (T / R) −n] θ
(Equation 12) T = Rn / (n-1)
(Equation 13) β = (n−1) (δ / R)

レンズ媒質が一般的なガラスや樹脂の場合は、屈折率nは約1.5であり、画像面からシリンドリカルレンズ頂部までの距離Tは(数14)となり、略平行光の出射角βは(数15)となる。
(数14) T=3R
(数15) β=δ/(2R)
When the lens medium is general glass or resin, the refractive index n is about 1.5, the distance T from the image surface to the top of the cylindrical lens is (Expression 14), and the emission angle β of substantially parallel light is ( (Equation 15)
(Equation 14) T = 3R
(Equation 15) β = δ / (2R)

次に、一般的な場合を(数1)ないし(数5)を用いてシミュレーションする。例として、球面レンズの場合を示す。図29においてm=1、R=1、T=3、n=1.5、W=1.5とする。これらの条件は(数12)を満足する。図31はそのシミュレーションの結果である。横軸は画像面の点から出る光がレンズ表面に入射する位置(X)、縦軸はシリンドリカルレンズから出る出射角(β)である。画像面の点(レンズ中心線2903から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面の点から出る光である。   Next, a general case is simulated using (Equation 1) to (Equation 5). As an example, the case of a spherical lens is shown. In FIG. 29, m = 1, R = 1, T = 3, n = 1.5, and W = 1.5. These conditions satisfy (Equation 12). FIG. 31 shows the result of the simulation. The horizontal axis represents the position (X) where light emitted from a point on the image surface enters the lens surface, and the vertical axis represents the exit angle (β) emitted from the cylindrical lens. As the points on the image plane (distance δ from the lens center line 2903), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light emitted from a point on the image plane corresponding to the adjacent cylindrical lens.

図31より以下の事が分かる。画像面のレンズ中心(δ=0)から出る光は、その殆どは角度β=0の略平行光としてシリンドリカルレンズから出射され、周辺部の光は若干の集束光になる。レンズ中心線から距離W/4にある画像面の点(δ=W/4)から出る光は、レンズ面の範囲(−0.75から+0.5)に入射する場合は角度β=0.19ラジアンを持つ略平行光としてシリンドリカルレンズから出射され、レンズ面の範囲(+0.5から+0.75)に入射する場合は非平行光となる。また、互いに隣接するシリンドリカルレンズの境界に対応する画像面の点(δ=W/2)から出る光は、レンズ面の範囲(−0.75から+0.3)に入射する場合は角度β=0.37ラジアンを持つ略平行光としてシリンドリカルレンズから出射され、レンズ面の範囲(+0.3から+0.6)に入射する場合は非平行光となる。境界点(δ=W/2)からレンズ面の範囲(+0.6以上)に入射する場合は全反射によりシリンドリカルレンズから出射されない。図30と図31を比較すれば、多くの光は比較的に理想に近いが、理想から外れる光もある。   The following can be understood from FIG. Most of the light emitted from the lens center (δ = 0) on the image plane is emitted from the cylindrical lens as substantially parallel light having an angle β = 0, and the light in the peripheral portion becomes a slightly focused light. When light coming from a point on the image plane (δ = W / 4) at a distance W / 4 from the lens center line is incident on the lens plane range (−0.75 to +0.5), the angle β = 0. When the light is emitted from the cylindrical lens as approximately parallel light having 19 radians and enters the range (+0.5 to +0.75) of the lens surface, the light becomes non-parallel light. Further, when the light emitted from the point (δ = W / 2) on the image plane corresponding to the boundary between the adjacent cylindrical lenses is incident on the lens surface range (−0.75 to +0.3), the angle β = When the light is emitted from the cylindrical lens as substantially parallel light having 0.37 radians and enters the range (+0.3 to +0.6) of the lens surface, the light becomes non-parallel light. When the light enters the lens surface range (+0.6 or more) from the boundary point (δ = W / 2), the light is not emitted from the cylindrical lens due to total reflection. Comparing FIG. 30 and FIG. 31, a lot of light is relatively close to the ideal, but there is also light that deviates from the ideal.

品質の高い立体画像を認識するには、レンチキュラーレンズを一つの方向から見た場合に、画像面の一点近傍の画像のみが見える事が重要である。多くの点からの光が混入して見えれば複数の画像が混ざり合い画質が劣化する。図32を用いて、レンチキュラーレンズを角度0.19ラジアンの方向から見る場合を説明する。図32において、図29と同じ構成要素は同じ符号を付け説明を省略する。2904は角度0.19ラジアンの方向に有る眼である。図31から分かる様に、画像面の点(δ=W/4)から出た光の多くが出射角0.19ラジアンを持つ略平行光となる。それらは図32の光線2905(実線)と光線2906(実線)に囲まれた領域の光であり、この略平行光が眼2904から見える事になる。画像面の点(δ=W/4)から出た光線2907(波線)の様な光は出射角が0.19ラジアンより大きく、眼2904から見えない。   In order to recognize a high-quality stereoscopic image, it is important that only an image near one point on the image plane is visible when the lenticular lens is viewed from one direction. If light from many points appears to be mixed, a plurality of images are mixed and the image quality deteriorates. A case where the lenticular lens is viewed from an angle of 0.19 radians will be described with reference to FIG. In FIG. 32, the same components as those of FIG. Reference numeral 2904 denotes an eye having an angle of 0.19 radians. As can be seen from FIG. 31, most of the light emitted from the point (δ = W / 4) on the image plane is substantially parallel light having an emission angle of 0.19 radians. These are lights in a region surrounded by the light ray 2905 (solid line) and the light ray 2906 (solid line) in FIG. 32, and this substantially parallel light can be seen from the eye 2904. Light such as light ray 2907 (dashed line) emitted from a point (δ = W / 4) on the image plane has an emission angle larger than 0.19 radians and cannot be seen by the eye 2904.

次に、図33を用いて、レンチキュラーレンズを角度0.37ラジアンの方向から見る場合を説明する。図33において、図29および図32と同じ構成要素は同じ符号を付け説明を省略する。眼2904は角度0.37ラジアンの方向に有る眼である。図31から分かる様に、画像面の点(δ=W/2)から出た光の多くが出射角0.37ラジアンを持つ略平行光となる。それらは図33の光線2908(実線)と光線2909(実線)に囲まれた領域の光であり、この略平行光が眼2904から見える事になる。一方、画像面の他の点からの光の一部も出射角0.37ラジアンを持つ。例えば、光線2910(波線)はδ=W/4の点から出て出射角0.37ラジアンを持って出射される。この光線2910は、光線2908と光線2909に囲まれた領域に比べれば非常に狭い範囲で生じ、光量は小さい。すなわち、レンチキュラーレンズを角度0.37ラジアンの方向から見た場合は、殆どδ=W/2の点近傍の画像のみを見る事になる。   Next, the case where the lenticular lens is viewed from an angle of 0.37 radians will be described with reference to FIG. 33, the same components as those in FIGS. 29 and 32 are given the same reference numerals, and description thereof is omitted. Eye 2904 is an eye with an angle of 0.37 radians. As can be seen from FIG. 31, most of the light emitted from the point (δ = W / 2) on the image plane is substantially parallel light having an emission angle of 0.37 radians. These are lights in a region surrounded by the light beam 2908 (solid line) and the light beam 2909 (solid line) in FIG. 33, and this substantially parallel light can be seen from the eye 2904. On the other hand, part of the light from other points on the image plane also has an exit angle of 0.37 radians. For example, light ray 2910 (dashed line) exits from a point where δ = W / 4 and is emitted with an exit angle of 0.37 radians. The light beam 2910 is generated in a very narrow range as compared with the region surrounded by the light beam 2908 and the light beam 2909, and the amount of light is small. That is, when the lenticular lens is viewed from an angle of 0.37 radians, only the image near the point where δ = W / 2 is seen.

図31において、横軸(レンズ面への入射位置X)に対して出射角度βの変化が大きい場合は、すなわち、出射角度を表す曲線の勾配が大きい場合は、図32の光線2907(波線)および図33の光線2910(波線)の様に、ある特定の出射角度から見た場合は光量が小さい。   In FIG. 31, when the change in the emission angle β is large with respect to the horizontal axis (incident position X on the lens surface), that is, when the gradient of the curve representing the emission angle is large, the light beam 2907 (dashed line) in FIG. And the light quantity is small when seen from a certain specific emission angle like the light ray 2910 (dashed line) in FIG.

一つのシリンドリカルレンズに対応する画像面には、多数の視点からの画像が表示されている。それらの多視点画像のうち、隣り合う画像は図25の隣り合うカメラにより撮像した画像であり、互いに相関が強く、混じり合っても画質の劣化には大きな問題にはならない。しかし、隣接するシリンドリカルレンズの境界付近の画像は、例えば図25のカメラ2502と2506により撮像した画像であり、相関は低く、それらが混じり合うと画質の劣化になる。   Images from many viewpoints are displayed on the image plane corresponding to one cylindrical lens. Of these multi-viewpoint images, the adjacent images are images taken by the adjacent cameras in FIG. 25, and are highly correlated with each other. However, the image near the boundary between adjacent cylindrical lenses is, for example, an image captured by the cameras 2502 and 2506 in FIG. 25, and the correlation is low. If they are mixed, the image quality deteriorates.

従って、隣接するシリンドリカルレンズの境界点(δ=W/2)から出てシリンドリカルレンズから出射する光のうち、比較的高い強度を持ち、かつ、最も小さい出射角度が立体画像の視野角を決定する事になる。図31の場合の視野角は±0.37ラジアン(±21度)となる。この視野角が大きいほど安定な立体画像を得る事ができる。   Accordingly, the light having a relatively high intensity out of the light exiting from the boundary point (δ = W / 2) between adjacent cylindrical lenses and emitted from the cylindrical lens, and the smallest exit angle determines the viewing angle of the stereoscopic image. It will be a thing. The viewing angle in the case of FIG. 31 is ± 0.37 radians (± 21 degrees). The larger the viewing angle, the more stable the stereoscopic image can be obtained.

図31に示される様に、隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面から出る光(δ>W/2)も、その多くは略平行光になるが、画像面の点がレンズ中心線より離れるに従って非平行光となる割合が多くなる。これらの隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面から出る光は視野角の外であり、視野角内の立体画像には影響しない。   As shown in FIG. 31, most of the light (δ> W / 2) emitted from the image plane corresponding to the adjacent cylindrical lens also becomes substantially parallel light, but as the point on the image plane becomes farther from the lens center line, The ratio of non-parallel light increases. The light emitted from the image plane corresponding to these adjacent cylindrical lenses is outside the viewing angle and does not affect the stereoscopic image within the viewing angle.

より安定な立体画像を得るには、より広い視野角が望まれる。視野角を大きくする一つの方法は、シリンドリカルレンズの幅(W)を大きくする事である。   In order to obtain a more stable stereoscopic image, a wider viewing angle is desired. One method for increasing the viewing angle is to increase the width (W) of the cylindrical lens.

球面レンズでは、レンズ幅Wを大きくすればレンズ周辺の勾配が大きくなり、レンズ表面で屈折した光線の角度が急激に変化する。出射光が略平行光ではなくなり、レンズ幅を大きくする効果が現れない。レンズ形状として楕円形状が提案されている(特許文献1参照)。レンズ形状を楕円にする事で、勾配をそれ程大きくせずに、レンズ幅Wを大きくできる。   In a spherical lens, if the lens width W is increased, the gradient around the lens increases, and the angle of the light beam refracted on the lens surface changes abruptly. The emitted light is not substantially parallel light, and the effect of increasing the lens width does not appear. An elliptical shape has been proposed as a lens shape (see Patent Document 1). By making the lens shape an ellipse, the lens width W can be increased without increasing the gradient so much.

レンズ形状が楕円であるレンチキュラーレンズの場合を、(数1)ないし(数5)を用いてシミュレーションする。例として、図29において、m=3、R=1、T=3、n=1.5、W=2とする。これらの条件は(数12)を満足する。この例では、視野角を大きくするためにW=2としている。図34はそのシミュレーションの結果である。横軸は画像面の点から出た光がシリンドリカルレンズ面に入射する位置(X)、縦軸はシリンドリカルレンズからの出射角度(β)である。画像面の点(レンズ中心線から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面の点からの光である。   A case of a lenticular lens having an elliptical lens shape is simulated using (Equation 1) to (Equation 5). As an example, in FIG. 29, m = 3, R = 1, T = 3, n = 1.5, and W = 2. These conditions satisfy (Equation 12). In this example, W = 2 is set to increase the viewing angle. FIG. 34 shows the result of the simulation. The horizontal axis represents the position (X) where light emitted from a point on the image plane enters the cylindrical lens surface, and the vertical axis represents the emission angle (β) from the cylindrical lens. As the points on the image plane (distance δ from the lens center line), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light from a point on the image plane corresponding to the adjacent cylindrical lens.

図34より以下の事が分かる。画像面のレンズ中心(レンズ中心、δ=0)からの光は、殆どは角度β=0を持つ略平行光としてシリンドリカルレンズから出射され、レンズ周辺に入射する光は僅かに非平行光になる。レンズ中心線から距離W/4にある画像面の点(δ=W/4)から出る光は完全な平行光ではないが、出射角度が0.25ラジアンから0.37ラジアンの範囲内で緩やかに変化する出射光となり、近似的にレンチキュラー効果を満足する。互いに隣接するシリンドリカルレンズの境界付近の画像面の点(δ=W/2)から出る光も、出射角度が緩やかに変化し、レンズ面の範囲が+0.6以上に入射する光は全反射によりシリンドリカルレンズからは出射されない。境界点からの光の中で最も小さい出射角度は0.47ラジアンである。   The following can be understood from FIG. Most of the light from the lens center of the image plane (lens center, δ = 0) is emitted from the cylindrical lens as substantially parallel light having an angle β = 0, and light incident on the periphery of the lens becomes slightly non-parallel light. . The light emitted from a point on the image plane (δ = W / 4) at a distance W / 4 from the lens center line is not completely parallel light, but the emission angle is moderate within the range of 0.25 radians to 0.37 radians. The emitted light changes to ## EQU3 ## and approximately satisfies the lenticular effect. The light emitted from the point on the image plane (δ = W / 2) near the boundary between the adjacent cylindrical lenses also changes gradually, and the light incident on the lens surface range exceeding +0.6 is totally reflected. It is not emitted from the cylindrical lens. The smallest emission angle among the lights from the boundary point is 0.47 radians.

一つのシリンドリカルレンズに対応する画像面には、多数の視点からの画像が表示されている。それらの多視点画像のうち、隣り合う画像は互いに相関が強く、混じり合っても画質の劣化には大きな問題にはならない。しかし、隣接するシリンドリカルレンズの境界付近の画像は相関が低く、それらが混じり合うと画質の劣化になる。従って、隣接するシリンドリカルレンズの境界点(δ=W/2)から出てシリンドリカルレンズから出射する光のうち、比較的高い強度を持ち、かつ、最も小さい出射角度が視野角を決定する事になる。図34の場合の視野角は±0.47ラジアン(±27度)となる。楕円レンズを用いれば、シリンドリカルレンズの幅を大きくでき、視野角が大きく安定な立体画像を得る事ができる。   Images from many viewpoints are displayed on the image plane corresponding to one cylindrical lens. Among these multi-viewpoint images, adjacent images have a strong correlation with each other, and even if they are mixed, it does not pose a big problem for image quality degradation. However, the image near the boundary between adjacent cylindrical lenses has a low correlation, and when they are mixed, the image quality deteriorates. Therefore, out of the light exiting from the boundary point (δ = W / 2) between adjacent cylindrical lenses and exiting from the cylindrical lens, the viewing angle is determined by the smallest exit angle having a relatively high intensity. . The viewing angle in the case of FIG. 34 is ± 0.47 radians (± 27 degrees). If an elliptic lens is used, the width of the cylindrical lens can be increased, and a stable stereoscopic image with a large viewing angle can be obtained.

参考に、楕円形状のシリンドリカルレンズ幅を大きくしない場合について、(数1)ないし(数5)を用いたシミュレーション結果を図35に示す。ここで、(数12)を満足する様に、m=3、R=1,T=3、n=1.5、W=1.5とする。隣接するシリンドリカルレンズの境界点(δ=W/2)からの光の出射角度、すなわち視野角は±0.36ラジアン(±21度)である。楕円レンズを用いるだけでは視野角は大きくならない。楕円レンズを用いれば、シンドリカルレンズの幅を大きくする事ができて、視野角を大きくできる事が分かる。   For reference, FIG. 35 shows a simulation result using (Equation 1) to (Equation 5) in the case where the elliptical cylindrical lens width is not increased. Here, m = 3, R = 1, T = 3, n = 1.5, and W = 1.5 so that (Equation 12) is satisfied. The outgoing angle of light from the boundary point (δ = W / 2) between adjacent cylindrical lenses, that is, the viewing angle is ± 0.36 radians (± 21 degrees). The viewing angle does not increase just by using an elliptic lens. If an elliptic lens is used, the width of the cylindrical lens can be increased and the viewing angle can be increased.

レンチキュラーレンズをある方向から見る場合、右あるいは左の眼は一つのシリンドリカルレンズの幅に含まれる多視点画像のうち、一つの視点からの画像のみを見て立体画像を認識する。例えば、図27および図28の場合は、5つの多視点画像(2703)のうち一つだけの視点からの画像を見る。従って、幅Wに対して一つの画像が割り当てられるので、シリンドリカルレンズの幅Wが大きければ立体画像が粗くなり、Wが小さいほど解像度が高くなる。出来るだけ、シリンドリカルレンズ幅Wを大きくしないで、視野角を大きくしたい。   When the lenticular lens is viewed from a certain direction, the right or left eye recognizes a three-dimensional image by looking only at the image from one viewpoint among the multi-viewpoint images included in the width of one cylindrical lens. For example, in the case of FIGS. 27 and 28, an image from only one viewpoint among the five multi-view images (2703) is viewed. Accordingly, since one image is assigned to the width W, the stereoscopic image becomes rougher if the width W of the cylindrical lens is larger, and the resolution is higher as W is smaller. I want to increase the viewing angle without increasing the cylindrical lens width W as much as possible.

視野角を大きくするもう一つの方法は、レンズ媒質の屈折率を大きくする事である。屈折率を大きくすれば、シリンドリカルレンズ幅Wを大きくする事なく視野角を大きくできる。この事は、近軸近似における出射角の式(数13)からも分かる様に、媒体の屈折率nが大きい程出射角が大きい。最近では高屈折率で、かつ、成形できるガラスが開発されている。屈折率が1.65くらいのガラスは入手が比較的容易である(例えば非特許文献2を参照)。   Another way to increase the viewing angle is to increase the refractive index of the lens medium. If the refractive index is increased, the viewing angle can be increased without increasing the cylindrical lens width W. As can be seen from the exit angle equation (Equation 13) in paraxial approximation, the exit angle increases as the refractive index n of the medium increases. Recently, a glass having a high refractive index and capable of being molded has been developed. Glass having a refractive index of about 1.65 is relatively easy to obtain (for example, see Non-Patent Document 2).

図36は、屈折率n=1.65の球面レンズの場合について、(数1)ないし(数5)を用いてシミュレーションした結果である。ここで、m=1、R=1、T=2.54、n=1.65、W=1.5とし、これらの条件は(数12)を満足する。横軸は画像面の点から出る光がレンズ表面に入射する位置(X)、縦軸はシリンドリカルレンズからの出射角度(β)である。画像面の点(図29のレンズ中心線2903から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面の点からの光である。   FIG. 36 shows the result of simulation using (Equation 1) to (Equation 5) in the case of a spherical lens having a refractive index n = 1.65. Here, m = 1, R = 1, T = 2.54, n = 1.65, and W = 1.5, and these conditions satisfy (Equation 12). The horizontal axis represents the position (X) where light emitted from a point on the image plane enters the lens surface, and the vertical axis represents the emission angle (β) from the cylindrical lens. As points on the image plane (distance δ from the lens center line 2903 in FIG. 29), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light from a point on the image plane corresponding to the adjacent cylindrical lens.

図36より、屈折率n=1.65,レンズ幅W=1.5の球面シリンドリカルレンズでは視野角は±0.45ラジアン(±26度)まで拡大できる事が分かる。   From FIG. 36, it is understood that the viewing angle can be expanded to ± 0.45 radians (± 26 degrees) in a spherical cylindrical lens having a refractive index n = 1.65 and a lens width W = 1.5.

図37は、屈折率n=1.65の楕円レンズの場合について、(数1)ないし(数5)を用いてシミュレーションした結果である。ここで、m=3、R=1、T=2.54、n=1.65、W=1.5とし、これらの条件は(数12)を満足する。横軸は画像面の点から出る光がレンズ表面に入射する位置(X)、縦軸はシリンドリカルレンズからの出射角度(β)である。画像面の点(図29のレンズ中心線2903から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接するシリンドリカルレンズに対応する画像面の点からの光である。   FIG. 37 shows the result of simulation using (Equation 1) to (Equation 5) for an elliptic lens having a refractive index n = 1.65. Here, m = 3, R = 1, T = 2.54, n = 1.65, W = 1.5, and these conditions satisfy (Equation 12). The horizontal axis represents the position (X) where light emitted from a point on the image plane enters the lens surface, and the vertical axis represents the emission angle (β) from the cylindrical lens. As points on the image plane (distance δ from the lens center line 2903 in FIG. 29), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light from a point on the image plane corresponding to the adjacent cylindrical lens.

図37から、楕円レンズの場合は球面レンズと若干の違いはあるが、非常に似た振る舞いをし、視野角は±0.47ラジアン(±27度)となる。   From FIG. 37, the elliptical lens is slightly different from the spherical lens, but behaves very similar, and the viewing angle is ± 0.47 radians (± 27 degrees).

図36および図37から分かる様に、屈折率が1.65くらいのガラスを用いれば、シリンドリカルレンズ幅Wを大きくせずに、幅Wを大きくした場合(W=2)と同程度に視野角を拡大できる。すなわち、解像度が高く、かつ、視野角が大きいレンチキュラーレンズを構成できる。   As can be seen from FIGS. 36 and 37, when glass having a refractive index of about 1.65 is used, the viewing angle is the same as when the width W is increased without increasing the cylindrical lens width W (W = 2). Can be expanded. That is, a lenticular lens having a high resolution and a large viewing angle can be configured.

図38の様に、画像面をレンズ側に配置し、観察する側を平面とする場合も、図27および図28と同様に立体画像を認識できる(例えば、特許文献2および特許文献3参照)。図38において、3801はシリンドリカルレンズ、3802は画像面である。画像面3802に印刷あるいは表示された画像3803は、図26の多視点画像2601の一つのシリンドリカルレンズに対応する部分である。図38の例では、一つのシリンドリカルレンズに対応する画像面のみに多視点画像3803を示している。実際は全てのシリンドリカルレンズに対応する画像面に多視点画像を印刷あるいは表示する。画像面の各点から出る光はシリンドリカルレンズにより略平行光になり、右眼あるいは左眼に入射する。右眼3804には略非行光3806が入射し、左眼3805には略平行光3807が入射して、右眼と左眼は互いに視差のある画像を見て立体的に認識する。   As shown in FIG. 38, when the image surface is arranged on the lens side and the observation side is a flat surface, a stereoscopic image can be recognized as in FIGS. 27 and 28 (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3). . In FIG. 38, 3801 is a cylindrical lens, and 3802 is an image plane. An image 3803 printed or displayed on the image surface 3802 is a portion corresponding to one cylindrical lens of the multi-viewpoint image 2601 in FIG. In the example of FIG. 38, the multi-viewpoint image 3803 is shown only on the image plane corresponding to one cylindrical lens. Actually, a multi-viewpoint image is printed or displayed on an image plane corresponding to all the cylindrical lenses. The light emitted from each point on the image plane becomes substantially parallel light by the cylindrical lens and enters the right eye or the left eye. Substantially non-transparent light 3806 is incident on the right eye 3804, and substantially parallel light 3807 is incident on the left eye 3805, and the right eye and the left eye recognize the images with parallax and recognize them in a three-dimensional manner.

図38の様なレンチキュラーレンズを倒立レンチキュラーレンズと呼び、図27および図28の様なレンチキュラーレンズを正立レンチキュラーレンズと呼ぶ事にする。倒立レンチキュラーレンズの場合も、正立レンチキュラーレンズと同様に、画像面の異なる点から出る光は、方向の異なる略平行光になる事により、右眼と左眼で異なる画像を見て立体画像を認識できる。   The lenticular lens shown in FIG. 38 is called an inverted lenticular lens, and the lenticular lenses shown in FIGS. 27 and 28 are called erect lenticular lenses. In the case of an inverted lenticular lens, as in the case of an erect lenticular lens, the light emitted from different points on the image plane becomes substantially parallel light in different directions, so that different images can be seen by the right eye and the left eye. Can be recognized.

ここでは詳細なシミュレーションは示さないが、図38の様な倒立レンチキュラーレンズについても同様の事が言える。すなわち、高屈折率のガラスを用いてれば、シリンドリカルレンズ幅を大きくせずに視野角を拡大でき、解像度が高く、かつ、視野角が大きい倒立レンチキュラーレンズを構成できる。
特開平6−308634号公報 特開平7−199382号公報 特開平9−189883号公報 3次元画像コンファレンス 2005 講演論文集 (July 7−8, 2005, 東京) 日経エレクトロニクス 2004年9月13日号 79頁
Although a detailed simulation is not shown here, the same can be said for an inverted lenticular lens as shown in FIG. That is, if glass having a high refractive index is used, an inverted lenticular lens having a high resolution and a large viewing angle can be constructed without increasing the cylindrical lens width.
JP-A-6-308634 Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-199382 Japanese Patent Laid-Open No. 9-189883 Proceedings of 3D image conference 2005 (July 7-8, 2005, Tokyo) Nikkei Electronics September 13, 2004 issue 79 pages

屈折率が高いガラスを用いれば、解像度が高く、かつ、視野角も大きい立体画像を表示できるレンチキュラーレンズを実現できる。一般に、レンチキュラーレンズは成形などのプロセスで製造する事ができる。しかしながら、ガラスを用いた製造プロセスは量産性が低くコストが高くなる。また、ガラスは割れる可能性が高い。   If glass having a high refractive index is used, a lenticular lens capable of displaying a stereoscopic image with a high resolution and a large viewing angle can be realized. In general, a lenticular lens can be manufactured by a process such as molding. However, the manufacturing process using glass has low mass productivity and high cost. In addition, glass is likely to break.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、視野角が大きく、解像度が高い立体画像を表示でき、かつ、量産性が高く、割れにくいレンチキュラーレンズを提供する事を目的とする。また、レンチキュラーレンズを用いた画像表示方法、画像表示装置、および量産性の高いレンチキュラーレンズの製造方法を提供する事を目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a lenticular lens that can display a stereoscopic image with a large viewing angle and a high resolution, has high productivity, and is difficult to break. It is another object of the present invention to provide an image display method using a lenticular lens, an image display device, and a method for manufacturing a lenticular lens with high mass productivity.

前記従来の課題を解決するために、本発明のレンチキュラーレンズは、透明板の上に凸レンズ部をアレイ状に形成し、前記透明板の屈折率をn1、前記凸レンズ部の屈折率をn2とする場合、n2>n1である事を特徴とする。この事により、視野角が大きく、かつ、解像度が高い立体画像を実現するレンチキュラーレンズを得る。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the lenticular lens of the present invention has a convex lens portion formed in an array on a transparent plate, the refractive index of the transparent plate is n1, and the refractive index of the convex lens portion is n2. In this case, n2> n1. As a result, a lenticular lens that achieves a stereoscopic image with a large viewing angle and high resolution is obtained.

また、本発明のレンチキュラーレンズにおいては、前記透明板と前記凸レンズ部の間に樹脂層を形成する事が好ましい。この事により前記凸レンズ部と前記透明板の密着性を向上できる。   In the lenticular lens of the present invention, it is preferable to form a resin layer between the transparent plate and the convex lens portion. This can improve the adhesion between the convex lens portion and the transparent plate.

本発明のレンチキュラーレンズにおいては、画像面の上にN層の透明層を有し、前記N層の透明層の上に凸レンズ部をアレイ状に形成し、前記画像面からi番目の透明層の屈折率をniとし、前記画像面からi番目の透明層の厚さをdiとし、前記凸レンズ部の屈折率をn(N+1)とし、前記凸レンズ部のレンズ中心の厚さをd(N+1)とし、前記iは1ないしNの値を持ち、前記凸レンズのレンズ中心近傍の曲率半径をRとする時、
d1/n1+d2/n2+・・・+dN/nN+d(N+1)/n(N+1)
=R/〔n(N+1)−1〕
の関係を近似的に満足する事を特徴とする。この事により、視野角が大きく、かつ、解像度が高い立体画像を実現するレンチキュラーレンズを得る。
In the lenticular lens of the present invention, an N-layer transparent layer is formed on the image surface, a convex lens portion is formed in an array on the N-layer transparent layer, and an i-th transparent layer from the image surface is formed. The refractive index is ni, the thickness of the i-th transparent layer from the image plane is di, the refractive index of the convex lens portion is n (N + 1), and the thickness of the lens center of the convex lens portion is d (N + 1). , I has a value of 1 to N, and when the radius of curvature near the center of the convex lens is R,
d1 / n1 + d2 / n2 +... + dN / nN + d (N + 1) / n (N + 1)
= R / [n (N + 1) -1]
It is characterized by satisfying the relation of As a result, a lenticular lens that achieves a stereoscopic image with a large viewing angle and high resolution is obtained.

また、本発明のレンチキュラーレンズにおいては、前記凸レンズ部が、微粒子を分散させた樹脂から成る事が好ましい。樹脂を用いる事により、成形などの量産性を向上し製造コストを低下し、かつ、割れにくいレンチキュラーレンズを得る。また、微粒子による光散乱が生じても、前記凸レンズ部のみに前記樹脂を用いる事により透過率の低下を防ぐ。   In the lenticular lens of the present invention, it is preferable that the convex lens portion is made of a resin in which fine particles are dispersed. By using a resin, a lenticular lens that improves mass productivity such as molding, reduces manufacturing costs, and is difficult to break is obtained. Moreover, even if light scattering occurs due to fine particles, the use of the resin only in the convex lens portion prevents a decrease in transmittance.

また、本発明のレンチキュラーレンズにおいては、前記凸レンズ部が非球面である事が好ましい。この事によりレンズ面の勾配を小さくして、前記樹脂でできた前記凸レンズ部の厚さを小さくして、より透過率の低下を防ぐ。   In the lenticular lens of the present invention, it is preferable that the convex lens portion is an aspherical surface. As a result, the gradient of the lens surface is reduced, the thickness of the convex lens portion made of the resin is reduced, and the transmittance is further prevented from decreasing.

本発明の第一の画像表示方法は、片側に凸レンズをアレイ状に形成した透明板を有し、画像面を有し、前記画像面に多視点画像を印刷あるいは表示するに際し、隣接する前記凸レンズの境界に対応する画像面には画像を表示しない事を特徴とする。この事により、隣接する凸レンズに相当する画像面の影響を低下させて、安定な立体画像を得る。   The first image display method of the present invention includes a transparent plate having convex lenses formed in an array on one side, an image surface, and the adjacent convex lens when printing or displaying a multi-viewpoint image on the image surface. It is characterized in that no image is displayed on the image plane corresponding to the boundary. As a result, the influence of the image plane corresponding to the adjacent convex lens is reduced, and a stable stereoscopic image is obtained.

また、本発明の第二の画像表示方法は、片側に凸レンズをアレイ状に形成した透明板を有し、画像面を有し、前記画像面に多視点画像を印刷あるいは表示するに際し、前記透明板の外周部は前記凸レンズの中心から外周側を中心に前記多視点画像を表示する事を特徴とする。この事により安定な立体画像を得る眼の位置を拡大できる。   In addition, the second image display method of the present invention includes a transparent plate having convex lenses formed in an array on one side, an image surface, and when the multi-viewpoint image is printed or displayed on the image surface, the transparent image The outer peripheral part of the plate displays the multi-viewpoint image centering on the outer peripheral side from the center of the convex lens. This makes it possible to enlarge the eye position for obtaining a stable stereoscopic image.

本発明の画像表示装置は、立体画像を表示する部分と、平面画像を表示する部分を有する事を特徴とする。この事により常に解像度の高い平面画像を表示して立体画像に関する説明文字などを表示できる。   The image display device of the present invention is characterized by having a part for displaying a stereoscopic image and a part for displaying a planar image. As a result, it is possible to always display a high-resolution planar image and display explanatory characters relating to the stereoscopic image.

本発明のレンチキュラーレンズの第一の製造方法は、透明板と、レンズアレイ形状を形成した金型を対向させ、前記透明板と前記金型の間に第一の紫外線硬化樹脂を挿入し、紫外線を照射して前記第一の紫外線硬化樹脂を硬化させる事を特徴とする。この製造方法により、解像度が高く、視野角が大きく、割れにくいレンチキュラーレンズを低コストで製造できる。   In the first method for producing a lenticular lens of the present invention, a transparent plate and a mold having a lens array shape are opposed to each other, a first ultraviolet curable resin is inserted between the transparent plate and the mold, To cure the first ultraviolet curable resin. With this manufacturing method, a lenticular lens having a high resolution, a large viewing angle, and being hard to break can be manufactured at low cost.

本発明のレンチキュラーレンズの第二の製造方法は、透明板の上に第二の紫外線硬化樹脂層を形成し、レンズアレイ形状を形成した金型を前記第二の紫外線硬化樹脂層に対向させ、前記第二の紫外線硬化樹脂層と前記金型の間に第一の紫外線硬化樹脂を挿入し、紫外線を照射して前記第一および第二の紫外線硬化樹脂を硬化させる事を特徴とする。この製造方法により、解像度が高く、視野角が大きく、割れにくく、かつ、前記凸レンズ部と前記透明板の密着性が向上したレンチキュラーレンズを低コストで製造できる。   In the second method for producing a lenticular lens of the present invention, a second ultraviolet curable resin layer is formed on a transparent plate, and a mold having a lens array shape is opposed to the second ultraviolet curable resin layer, A first ultraviolet curable resin is inserted between the second ultraviolet curable resin layer and the mold, and the first and second ultraviolet curable resins are cured by irradiating ultraviolet rays. By this manufacturing method, a lenticular lens having high resolution, a large viewing angle, hardly cracking, and improved adhesion between the convex lens portion and the transparent plate can be manufactured at low cost.

本発明のレンチキュラーレンズの第三の製造方法は、レンズアレイ形状を形成した金型を樹脂シートに押圧して、片側にレンズアレイが形成された樹脂シートを作製し、透明板の上に第三の紫外線硬化樹脂層を形成し、前記第三の紫外線硬化樹脂層の上に前記レンズアレイが形成された樹脂シートを重ね、紫外線を照射して前記第三の紫外線硬化樹脂を硬化させる事を特徴とする。この製造方法により、解像度が高く、視野角が大きく、割れにくく、かつ、前記凸レンズ部と前記透明板の密着性が向上したレンチキュラーレンズを低コストで製造できる。   According to a third method of manufacturing a lenticular lens of the present invention, a mold having a lens array shape is pressed against a resin sheet to produce a resin sheet having a lens array formed on one side, and the third is formed on a transparent plate. Forming an ultraviolet curable resin layer, overlaying the resin sheet on which the lens array is formed on the third ultraviolet curable resin layer, and irradiating ultraviolet rays to cure the third ultraviolet curable resin. And By this manufacturing method, a lenticular lens having high resolution, a large viewing angle, hardly cracking, and improved adhesion between the convex lens portion and the transparent plate can be manufactured at low cost.

また、本発明のレンチキュラーレンズの第一あるいは第二の製造方法においては、前記第一あるいは第二の紫外線硬化樹脂が、微粒子を分散させた樹脂である事が好ましい。この事により屈折率の高い樹脂を用いたレンチキュラーレンズを製造できる。   In the first or second method for producing a lenticular lens of the present invention, the first or second ultraviolet curable resin is preferably a resin in which fine particles are dispersed. As a result, a lenticular lens using a resin having a high refractive index can be manufactured.

また、本発明のレンチキュラーレンズの第三の製造方法においては、前記レンズアレイが形成された樹脂シートが、微粒子を分散させた樹脂である事が好ましい。の事により屈折率の高い樹脂を用いたレンチキュラーレンズを製造できる。   In the third method for producing a lenticular lens of the present invention, it is preferable that the resin sheet on which the lens array is formed is a resin in which fine particles are dispersed. Thus, a lenticular lens using a resin having a high refractive index can be manufactured.

本発明のレンチキュラーレンズによれば、解像度が高く、視野角が大きい立体画像を提供する事ができる。また、そのレンチキュラーレンズの量産性が高く、割れにくいので、安価で安全な立体画像を提供する事ができる。本発明の画像表示方法によれば、立体画像を見る範囲を拡大できて、安定な立体画像を提供できる。また、本発明の画像表示装置によれば、平面画像を表示する部分を有し、細かい文字などを表示できる画像表示装置を提供できる。更に、本発明のレンチキュラーレンズの製造方法によれば、解像度が高く、視野角が大きく、割れにくいレンチキュラーレンズを低コストで製造できる。   According to the lenticular lens of the present invention, it is possible to provide a stereoscopic image with high resolution and a large viewing angle. In addition, since the lenticular lens has high productivity and is difficult to break, it is possible to provide a cheap and safe stereoscopic image. According to the image display method of the present invention, the range in which a stereoscopic image can be viewed can be enlarged, and a stable stereoscopic image can be provided. Further, according to the image display device of the present invention, it is possible to provide an image display device that has a portion for displaying a planar image and can display fine characters and the like. Furthermore, according to the method for manufacturing a lenticular lens of the present invention, a lenticular lens having a high resolution, a large viewing angle, and being hard to break can be manufactured at low cost.

立体画像の印刷物の断面図。Sectional drawing of the printed matter of a stereo image. 立体画像のディスプレイの断面図。Sectional drawing of the display of a stereo image. 本発明における、レンズ部のみの屈折率が高い場合の解析的説明図。FIG. 4 is an analytical explanatory diagram when the refractive index of only the lens portion is high in the present invention. 本発明における、透明板が多層構造の場合の解析的説明図。The analytical explanatory view in case the transparent board has a multilayer structure in the present invention. 本発明の実施形態1における、球面シリンドリカルレンズのシミュレーション結果。The simulation result of the spherical cylindrical lens in Embodiment 1 of this invention. 非球面のシリンドリカルレンズ形状の説明図。Explanatory drawing of the shape of an aspherical cylindrical lens. 本発明の実施形態2における、楕円シリンドリカルレンズのシミュレーション結果。The simulation result of the elliptical cylindrical lens in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3における、双曲線シリンドリカルレンズのシミュレーション結果。The simulation result of the hyperbolic cylindrical lens in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態3を基にした具体的なレンチキュラーレンズの断面図。Sectional drawing of the concrete lenticular lens based on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態7における、本発明の実施形態1ないし6のレンチキュラーレンズを用いた画像表示方法の説明図。Explanatory drawing of the image display method using the lenticular lens of Embodiment 1 thru | or 6 of this invention in Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施形態7における、従来のレンチキュラーレンズを用いた画像表示方法の説明図。Explanatory drawing of the image display method using the conventional lenticular lens in Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施形態1ないし6のレンチキュラーレンズを用いた立体画像を鑑賞する場合の眼の位置と光線の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of an eye and a light ray in the case of appreciating the stereo image using the lenticular lens of Embodiment 1 thru | or 6 of this invention. 本発明の実施形態8における、本発明の実施形態1ないし6のレンチキュラーレンズを用いた立体画像を鑑賞する場合の眼の位置と光線の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of an eye and light rays in the case of appreciating the stereo image using Embodiment 1 thru | or 6 of this invention in Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施形態8における、従来のレンチキュラーレンズを用いた立体画像を鑑賞する場合の眼の位置と光線の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the position of the eye and light in the case of appreciating the stereo image using the conventional lenticular lens in Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施形態9における、より屈折率の高い樹脂を用いた双曲線シリンドリカルレンズのシミュレーション結果。The simulation result of the hyperbolic cylindrical lens using resin with higher refractive index in Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施形態10における、より屈折率の高い樹脂、および、より大きいレンズ幅の場合の双曲線シリンドリカルレンズのシミュレーション結果。The simulation result of the hyperbolic cylindrical lens in the case of the resin with higher refractive index and larger lens width in Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施形態11における、レンズ部のみが高屈折率の樹脂でできた倒立レンチキュラーレンズの断面図。Sectional drawing of the inverted lenticular lens in which only the lens part in Embodiment 11 of this invention was made from resin with a high refractive index. 本発明の実施形態12における、平面画像を表示する部分、および、立体画像を表示する部分を有する画像表示装置の構成図。The block diagram of the image display apparatus which has the part which displays the planar image, and the part which displays a stereo image in Embodiment 12 of this invention. 本発明の実施形態13における、ハエの眼レンズの斜視図。The perspective view of the fly's eye lens in Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施形態14における、レンチキュラーレンズの第一の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the 1st manufacturing method of a lenticular lens in Embodiment 14 of this invention. 本発明の実施形態15における、レンチキュラーレンズの第二の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the 2nd manufacturing method of a lenticular lens in Embodiment 15 of this invention. 本発明の実施形態16における、レンチキュラーレンズの第三の製造方法の説明図。Explanatory drawing of the 3rd manufacturing method of a lenticular lens in Embodiment 16 of this invention. 本発明の実施形態17における、樹脂シートの片面にローラーを用いてレンズアレイを形成する説明図。Explanatory drawing which forms a lens array using the roller in the single side | surface of the resin sheet in Embodiment 17 of this invention. 従来のレンチキュラーレンズの斜視図。The perspective view of the conventional lenticular lens. 従来の多視点からの画像撮像の構成図。The block diagram of the conventional image pick-up from multiple viewpoints. 多視点画像の作成方法を示す図。The figure which shows the preparation method of a multiview image. 従来のレンチキュラーレンズを用いた、左右の眼の位置に対する立体視の原理図。The principle figure of the stereoscopic vision with respect to the position of the right and left eyes using the conventional lenticular lens. 従来のレンチキュラーレンズを用いた、左右の眼の位置が変化した場合の立体視の原理図。The principle figure of the stereoscopic vision when the position of the right and left eyes using the conventional lenticular lens changes. 従来のシリンドリカルレンズの解析的説明図。FIG. 6 is an analytical explanatory diagram of a conventional cylindrical lens. 理想的な出射光の角度を示す図。The figure which shows the angle of an ideal emitted light. 従来の球面シリンドリカルレンズのシミュレーション結果。Simulation results of a conventional spherical cylindrical lens. 従来の球面シリンドリカルレンズを用いた場合の、画像面の点から出た光の説明図。Explanatory drawing of the light emitted from the point of the image surface at the time of using the conventional spherical cylindrical lens. 従来の球面シリンドリカルレンズを用いた場合の、隣接するレンズの境界に相当する画像面の点から出た光の説明図。Explanatory drawing of the light emitted from the point of the image surface corresponded to the boundary of an adjacent lens at the time of using the conventional spherical cylindrical lens. 従来の楕円シリンドリカルレンズを用い、レンズ幅を大きくした場合のシミュレーション結果。Simulation results when using a conventional elliptical cylindrical lens and increasing the lens width. 従来の楕円シリンドリカルレンズを用い、レンズ幅を大きくしない場合のシミュレーション結果。Simulation results when a conventional elliptic cylindrical lens is used and the lens width is not increased. 従来の球面シリンドリカルレンズを用い、屈折率を大きくした場合のシミュレーション結果。Simulation results when using a conventional spherical cylindrical lens and increasing the refractive index. 従来の楕円シリンドリカルレンズを用い、屈折率を大きくした場合のシミュレーション結果。Simulation results when using a conventional elliptic cylindrical lens and increasing the refractive index. 従来の倒立レンチキュラーレンズを用いた、左右の眼の位置に対する立体視の原理図。The principle figure of the stereoscopic vision with respect to the position of the right and left eyes using the conventional inverted lenticular lens.

符号の説明Explanation of symbols

101 透明板
102 高屈折率レンズ部
103 画像表示部
201 透明板
202 高屈折率レンズ部
203 画像表示部
204 透明パネル
301 透明板
302 高屈折率レンズ部
303 画像面
401 多層透明板
402 高屈折率レンズ部
403 画像面
601 球面
602 非球面
603 画像面
901 透明板
902 高屈折率レンズ部
903 画像面
904 レンズ中心(母線)
905 透明板とレンズ部の境界
1001 透明板
1002 高屈折率レンズ部
1003 画像面
1006 表示された画像
1101 レンチキュラーレンズ
1102 画像面
1103 表示された画像
1201 透明板
1202 高屈折率レンズ部
1203 画像面
1204 眼
1205 中央の画像
1208 左端の画像
1209 右端の画像
1401 レンチキュラーレンズ
1402 画像面
1403 眼
1404 中央の画像
1405 左端の画像
1406 右端の画像
1701 透明板
1702 高屈折率レンズ部
1703 画像面
1801 画像表示装置
1802 レンチキュラーレンズ
1803 平面画像
1901 単レンズ
1902 ハエの眼レンズ
2001 透明板
2002 金型
2003 第一の紫外線硬化樹脂
2004 紫外線ランプ
2005 紫外線
2006 第二の紫外線硬化樹脂
2201 樹脂シート
2202 金型
2203 透明板
2204 第三の紫外線硬化樹脂
2205 紫外線ランプ
2206 紫外線
2301 樹脂シート
2302 ローラー
2401 シリンドリカルレンズ
2402 画像面
2501 被写体
2502 カメラ
2503 カメラ
2504 カメラ
2505 カメラ
2506 カメラ
2601 多視点画像
2602 撮像画像
2603 撮像画像
2604 撮像画像
2605 撮像画像
2606 撮像画像
2701 シリンドリカルレンズ
2702 画像面
2703 多視点画像
2704 右眼
2705 左眼
2706 略平行光
2707 略平行光
2708 略平行光
2709 略平行光
3801 シリンドリカルレンズ
3802 画像面
3803 多視点画像
3804 右眼
3805 左眼
3806 略平行光
3807 略平行光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Transparent plate 102 High refractive index lens part 103 Image display part 201 Transparent board 202 High refractive index lens part 203 Image display part 204 Transparent panel 301 Transparent board 302 High refractive index lens part 303 Image surface 401 Multilayer transparent board 402 High refractive index lens 403 Image surface 601 Spherical surface 602 Aspherical surface 603 Image surface 901 Transparent plate 902 High refractive index lens portion 903 Image surface 904 Lens center (bus line)
905 Boundary between transparent plate and lens unit 1001 Transparent plate 1002 High refractive index lens unit 1003 Image plane 1006 Displayed image 1101 Lenticular lens 1102 Image plane 1103 Displayed image 1201 Transparent plate 1202 High refractive index lens unit 1203 Image plane 1204 Eye 1205 Center image 1208 Left end image 1209 Right end image 1401 Lenticular lens 1402 Image plane 1403 Eye 1404 Center image 1405 Left end image 1406 Right end image 1701 Transparent plate 1702 High refractive index lens portion 1703 Image plane 1801 Image display device 1802 Lenticular Lens 1803 Plane image 1901 Single lens 1902 Fly eye lens 2001 Transparent plate 2002 Mold 2003 First UV curable resin 2004 UV lamp 200 UV 2006 Second UV curable resin 2201 Resin sheet 2202 Mold 2203 Transparent plate 2204 Third UV curable resin 2205 UV lamp 2206 UV 2301 Resin sheet 2302 Roller 2401 Cylindrical lens 2402 Image surface 2501 Subject 2502 Camera 2503 Camera 2504 Camera 2505 Camera 2506 Camera 2601 Multi-viewpoint image 2602 Captured image 2603 Captured image 2604 Captured image 2605 Captured image 2606 Captured image 2701 Cylindrical lens 2702 Image surface 2703 Multi-viewpoint image 2704 Right eye 2705 Left eye 2706 Substantially parallel light 2707 Substantially parallel light 2709 Nearly parallel light 3801 Cylindrical lens 3802 Image plane 3803 Multi-viewpoint image 3804 Right 3805 eye 3806 a substantially parallel light 3807 substantially parallel light

以下、本発明のレンチキュラーレンズの基本構成および実施形態を図面を参照しながら説明する。その際、従来例と同様の解析手法を用いる。   The basic configuration and embodiments of the lenticular lens of the present invention will be described below with reference to the drawings. At that time, the same analysis method as in the conventional example is used.

従来例で説明した様に、屈折率が1.5位の一般のレンズ媒質を用いれば、視野角を拡大するためにはシリンドリカルレンズ幅を大きくする必要があった。しかし、レンズ幅を大きくすれば、解像度が低下する。高屈折率のレンズ媒質を用いれば、レンズ幅を大きくせずに、解像度が高く、視野角が大きい立体画像を提供できる。高屈折率のレンズ媒質としてガラスを用いれば、量産性が低く、製造コストが高くなり、また、割れる可能性もある。   As described in the conventional example, if a general lens medium having a refractive index of about 1.5 is used, it is necessary to increase the cylindrical lens width in order to expand the viewing angle. However, if the lens width is increased, the resolution decreases. If a lens medium having a high refractive index is used, a stereoscopic image having a high resolution and a large viewing angle can be provided without increasing the lens width. If glass is used as a lens medium having a high refractive index, mass productivity is low, manufacturing costs are high, and there is a possibility of cracking.

そこで、屈折率の高い樹脂として、高屈折率の微粒子を分散させた「ナノコンポジット樹脂」を用いる。母材となる樹脂として紫外線硬化樹脂を用い、微粒子として直径が10ナノメートル以下の酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、あるいは酸化アルミニウムなどの誘電体の微粒子が用いられる。1種類あるいは2種類以上のこれらの誘電体の微粒子を分散させて、屈折率が1.65以上の樹脂を合成できる。樹脂に微粒子を混合すれば、微粒子による散乱で透過率が低下する。従って、ナノコンポジット樹脂を用いる場合は、出来る限り薄い樹脂厚みが望まれる。   Therefore, “nanocomposite resin” in which fine particles having a high refractive index are dispersed is used as a resin having a high refractive index. An ultraviolet curable resin is used as the base material resin, and fine particles of a dielectric such as titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, or aluminum oxide having a diameter of 10 nanometers or less are used as the fine particles. A resin having a refractive index of 1.65 or more can be synthesized by dispersing fine particles of one kind or two or more kinds of these dielectrics. If fine particles are mixed in the resin, the transmittance is reduced due to scattering by the fine particles. Therefore, when nanocomposite resin is used, the smallest possible resin thickness is desired.

図1に、立体画像の印刷物の断面図を示す。図1において、透明板101の上にシリンドリカルレンズ部102を形成し、透明板101のシリンドリカルレンズ形成側と反対の平面部に多視点画像(図26の2601)を印刷する。シリンドリカルレンズ部のみに高屈折率の樹脂を用いる。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a printed matter of a stereoscopic image. In FIG. 1, a cylindrical lens portion 102 is formed on a transparent plate 101, and a multi-viewpoint image (2601 in FIG. 26) is printed on a plane portion of the transparent plate 101 opposite to the cylindrical lens forming side. A high refractive index resin is used only for the cylindrical lens portion.

図2に、立体画像のディスプレイの断面図を示す。透明板201の上にシリンドリカルレンズ部202を形成し、透明板201のシリンドリカルレンズ形成側と反対側にディスプレイを配置する。203はディスプレイの画像表示部であり、204は透明パネルである。画像表示部203として液晶層、プラズマ放電部、有機EL層などがある。画像表示部203に多視点画像(図26の2601)を表示する。シリンドリカルレンズ部のみに高屈折率の樹脂を用いる。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of a stereoscopic image display. A cylindrical lens unit 202 is formed on the transparent plate 201, and a display is arranged on the opposite side of the transparent plate 201 from the cylindrical lens forming side. Reference numeral 203 denotes an image display unit of the display, and reference numeral 204 denotes a transparent panel. The image display unit 203 includes a liquid crystal layer, a plasma discharge unit, an organic EL layer, and the like. A multi-viewpoint image (2601 in FIG. 26) is displayed on the image display unit 203. A high refractive index resin is used only for the cylindrical lens portion.

図1および図2の様に、シリンドリカルレンズ部のみに高屈折率樹脂を用いれば、視野角を拡大できる事を解析的に説明する。図3は図1および図2を図式的に示す図である。図3において、301は一般の樹脂(屈折率は1.5位)でできた透明板、302は高屈折率の樹脂でできたシリンドリカルレンズ部、303は画像面、304はレンズ中心線、305は透明板301とシリンドリカルレンズ部302との境界である。   As shown in FIGS. 1 and 2, it will be analytically explained that the viewing angle can be expanded by using a high refractive index resin only for the cylindrical lens portion. FIG. 3 is a diagram schematically showing FIGS. 1 and 2. In FIG. 3, 301 is a transparent plate made of a general resin (refractive index is about 1.5), 302 is a cylindrical lens portion made of high refractive index resin, 303 is an image plane, 304 is a lens center line, 305 Is a boundary between the transparent plate 301 and the cylindrical lens portion 302.

図3を用いて図1の立体画像印刷物を表す場合は、画像面303に多視点画像を印刷し、図3の透明板301は図1の透明板101に相当する。図3を用いて図2の立体画像ディスプレイを表す場合は、画像面303に多視点画像を表示する。また、透明板201および透明パネル204が、一般のガラスやプラスチックから成る場合は、それらの屈折率は同程度であり、一体に考える事ができる。従って、透明板301は透明板201および透明パネル204が一体となった板に相当する。高屈折率の樹脂としてナノコンポジット樹脂を用いる場合は、図1ないし図3の構成で、樹脂厚みを薄くして透過率の低下を防ぐ事ができる。   When the stereoscopic image printed matter of FIG. 1 is represented using FIG. 3, a multi-viewpoint image is printed on the image surface 303, and the transparent plate 301 of FIG. 3 corresponds to the transparent plate 101 of FIG. When the stereoscopic image display of FIG. 2 is represented using FIG. 3, a multi-viewpoint image is displayed on the image plane 303. Further, when the transparent plate 201 and the transparent panel 204 are made of general glass or plastic, their refractive indexes are almost the same and can be considered as one. Therefore, the transparent plate 301 corresponds to a plate in which the transparent plate 201 and the transparent panel 204 are integrated. When a nanocomposite resin is used as the high refractive index resin, the resin thickness can be reduced by the configuration shown in FIGS. 1 to 3 to prevent a decrease in transmittance.

図3において、画像面303からシリンドリカルレンズ部302の頂部までの距離をT、画像面303から境界305までの距離をS、レンズ中心線304近傍の曲率半径をRとする。また、透明板301の屈折率をn1、シリンドリカルレンズ部302の屈折率をn2とし、1つのシリンドリカルレンズ部の幅をWとする。画像面303の注目する点(レンズ中心線304から距離δ)から出た光が境界305に入射する点をP1、その光がシリンドリカルレンズ部302から出射する点をP2とする。   In FIG. 3, T is the distance from the image plane 303 to the top of the cylindrical lens unit 302, S is the distance from the image plane 303 to the boundary 305, and R is the radius of curvature near the lens center line 304. Further, the refractive index of the transparent plate 301 is n1, the refractive index of the cylindrical lens unit 302 is n2, and the width of one cylindrical lens unit is W. Let P1 be a point where light emitted from a point of interest on the image plane 303 (distance δ from the lens center line 304) is incident on the boundary 305, and P2 be a point where the light is emitted from the cylindrical lens unit 302.

図3の構成で、レンンチキュラー効果を得るには、透明板301およびシリンドリカルレンズ部302の屈折率や厚さを最適にする必要がある。すなわち、図3のT、S、n1、n2などの最適化が必要である。   In order to obtain the lenticular effect with the configuration of FIG. 3, it is necessary to optimize the refractive index and thickness of the transparent plate 301 and the cylindrical lens portion 302. That is, optimization of T, S, n1, n2, etc. in FIG. 3 is necessary.

図3において、レンズ中心線304からの距離をXとして、レンズ形状を関数F(X)で表すとする。画像面303の注目する点(レンズ中心線304からδ)から境界305上の点P1(X1、S)に向かう光線の角度θは(数16)で求められ、境界305への入射角もθである。境界305における屈折の法則より角度αは(数17)で求められ、点P1から点P2に向かう光線は(数18)の式で与えられる。点P2のレンズ中心線304からの距離X2は方程式(数19)を解いて求められる。点P2におけるレンズ曲面の勾配は関数F(X)の微分係数であり(数20)で求められ、レンズ面における屈折の法則より角度νは(数21)で求められる。ここで、点P2におけるF(X)の微分係数は、Xが正の値ならば負になる(代数的角度が負、φ<0)。幾何学的角度を正の値で示すため、図3では点P2における接線の傾きを(−φ)と表している。
(数16) tanθ=(δ−X1)/S
(数17) n1・sinθ=n2・sinα
(数18) Y−S=−cotα・(X−X1)
(数19) F(X)=S−cotα・(X−X1)
(数20) tanφ=dF(X)/dX
(数21) sin(ν−φ)=n2・sin(α−φ)
In FIG. 3, it is assumed that the distance from the lens center line 304 is X and the lens shape is represented by a function F (X). The angle θ of the light ray from the point of interest (lens center line 304 to δ) on the image plane 303 toward the point P1 (X1, S) on the boundary 305 is obtained by (Equation 16), and the incident angle to the boundary 305 is also θ It is. The angle α is obtained by (Equation 17) from the law of refraction at the boundary 305, and the light beam from the point P1 to the point P2 is given by the equation (Equation 18). The distance X2 from the lens center line 304 of the point P2 is obtained by solving the equation (Equation 19). The gradient of the lens curved surface at the point P2 is a differential coefficient of the function F (X) and is obtained by (Equation 20), and the angle ν is obtained by (Equation 21) from the law of refraction on the lens surface. Here, the differential coefficient of F (X) at the point P2 becomes negative if X is a positive value (the algebraic angle is negative, φ <0). In order to indicate the geometric angle as a positive value, in FIG. 3, the inclination of the tangent at the point P2 is represented as (−φ).
(Equation 16) tan θ = (δ−X1) / S
(Equation 17) n1 · sin θ = n2 · sin α
(Equation 18) YS = −cot α · (X−X1)
(Equation 19) F (X) = S-cot α · (X−X1)
(Equation 20) tanφ = dF (X) / dX
(Expression 21) sin (ν−φ) = n 2 · sin (α−φ)

関数F(X)、画像面の点(レンズ中心線304から距離δ)、および境界305上の屈折点P1(レンズ中心線304から距離X1)が与えられれば、(数16)ないし(数21)より、順にθ、α、X2、φ、νが求まり、シリンドリカルレンズ部302からの出射光の方向が求められる。   Given a function F (X), a point on the image plane (distance δ from the lens centerline 304), and a refraction point P1 (distance X1 from the lens centerline 304) on the boundary 305, (Equation 16) to (Equation 21). ), Θ, α, X2, φ, and ν are obtained in order, and the direction of light emitted from the cylindrical lens unit 302 is obtained.

まず、光線の角度が小さい近軸近似を考える。近軸近似ではレンズ形状F(X)は(数22)となる。また、レンズ中心線304近傍の曲率半径はRであり、レンズ曲面の勾配は(数23)で与えられる。近軸近似では(数16)、(数17)、および(数19)ないし(数21)は各々(数24)ないし(数28)と表される。
(数22) F(X)=T
(数23) dF(X)/dX=−X/R
(数24) θ=(δ−X1)/S
(数25) n1・θ=n2・α
(数26) T=S−(X2−X1)/α
(数27) φ=−X/R
(数28) ν−φ=n2・(α−φ)
First, consider paraxial approximation with a small ray angle. In paraxial approximation, the lens shape F (X) is (Equation 22). The radius of curvature near the lens center line 304 is R, and the gradient of the lens curved surface is given by (Equation 23). In the paraxial approximation, (Equation 16), (Equation 17), and (Equation 19) to (Equation 21) are expressed as (Equation 24) to (Equation 28), respectively.
(Equation 22) F (X) = T
(Equation 23) dF (X) / dX = −X / R
(Equation 24) θ = (δ−X1) / S
(Equation 25) n1 · θ = n2 · α
(Equation 26) T = S− (X2−X1) / α
(Equation 27) φ = −X / R
(Expression 28) ν−φ = n 2 · (α−φ)

これらの(数22)ないし(数28)より近軸近似における出射角νは(数29)で表される。レンチキュラーレンズ効果、即ち、画像面の点(レンズ中心線304から距離δ)から出る光が出射角一定の略平行光となる条件は、νがθに依存しない事であり、それは(数30)の場合である。また、その時の出射角νは(数31)で表される。ここで、H=T−Sである。
(数29) ν=(n2−1)(δ/R)
+〔n1−(n2−1)(n1・H+n2・S)/(n2・R)〕θ
(数30) n1・H+n2・S=n1・n2・R/(n2−1)
(数31) ν=(n2−1)(δ/R)
From these (Equation 22) to (Equation 28), the exit angle ν in paraxial approximation is expressed by (Equation 29). The lenticular lens effect, that is, the condition that light emitted from a point on the image plane (distance δ from the lens center line 304) becomes substantially parallel light with a constant emission angle is that ν does not depend on θ, This is the case. Further, the emission angle ν at that time is expressed by (Equation 31). Here, H = T−S.
(Expression 29) ν = (n2-1) (δ / R)
+ [N1- (n2-1) (n1 · H + n2 · S) / (n2 · R)] θ
(Expression 30) n1 · H + n2 · S = n1 · n2 · R / (n2-1)
(Equation 31) (nu) = (n2-1) ((delta) / R)

図3においてn1=n2=nとすれば、図3は図29と同じ構成であり、(数29)ないし(数31)は(数11)ないし(数13)と同じになる。ここで、図3の角度νは図29の角度βと同じである。   If n1 = n2 = n in FIG. 3, FIG. 3 has the same configuration as FIG. 29, and (Equation 29) through (Equation 31) are the same as (Equation 11) through (Equation 13). Here, the angle ν in FIG. 3 is the same as the angle β in FIG. 29.

また、隣接するシリンドリカルレンズの境界線と画像面303との距離が透明板301の厚さSより大きい必要がある。そうでなければ、隣接するシリンドリカルレンズの境界部が高屈折率ではなくなってしまう。その条件は(数32)で与えられる。
(数32) F(W/2)>S
Further, the distance between the boundary line between adjacent cylindrical lenses and the image plane 303 needs to be larger than the thickness S of the transparent plate 301. Otherwise, the boundary portion between adjacent cylindrical lenses will not have a high refractive index. The condition is given by (Equation 32).
(Expression 32) F (W / 2)> S

図2の透明板201と透明パネル204の屈折率が同程度ならば、それらを図3の透明板301の様に一体に扱う事ができる。しかし、図2の透明板201と透明パネル204の屈折率が異なれば、図3の透明板301は多層板として扱わなければならない。また、図2において、透明板201と透明パネル204の間に空気層(屈折率が1)がある場合も、空気層を一つの層と考えた多層板になる。図4に画像面とシリンドリカルレンズ部の間に多層板を持つ場合を示す。図4において、401は多層板であり、402はシリンドリカルレンズ部であり、403は画像面である。画像403からi番目の層の厚さをdi、i番目の層の屈折率をniとする。また、i番目の層の中の光線角度をθiとし、i番目と(i+1)番目の層の境界における屈折点のレンズ中心線404からの距離をX(i+1)とする。   If the refractive indexes of the transparent plate 201 and the transparent panel 204 in FIG. 2 are approximately the same, they can be handled integrally as in the transparent plate 301 in FIG. However, if the refractive indexes of the transparent plate 201 and the transparent panel 204 in FIG. 2 are different, the transparent plate 301 in FIG. 3 must be handled as a multilayer plate. In addition, in FIG. 2, even when there is an air layer (refractive index is 1) between the transparent plate 201 and the transparent panel 204, it is a multilayer plate in which the air layer is considered as one layer. FIG. 4 shows a case where a multilayer plate is provided between the image plane and the cylindrical lens portion. In FIG. 4, 401 is a multilayer board, 402 is a cylindrical lens unit, and 403 is an image plane. From the image 403, the thickness of the i-th layer is di, and the refractive index of the i-th layer is ni. Also, the ray angle in the i-th layer is θi, and the distance from the lens center line 404 of the refraction point at the boundary between the i-th and (i + 1) -th layers is X (i + 1).

図3の近軸近似における(数22)ないし(数28)の関係式と同様に、図4の近軸近似では(数33)ないし(数38)の関係式が得られる。図4では3層構造を示しているが、一般の場合に拡張してN層構造の関係式を示す。
(数33) F(X)=T
(数34) dF(X)/dX=−X/R
(数35) X(i+1)=Xi−di・θi
(数36) n(i+1)・θ(i+1)=ni・θi
(数37) φ=−X(N+1)/R
(数38) ν−φ=n(N+1)・〔θ(i+1)−φ〕
Similar to the relational expressions (Equation 22) to (Equation 28) in the paraxial approximation in FIG. 3, the relational expressions (Equation 33) to (Equation 38) are obtained in the paraxial approximation in FIG. 4. Although FIG. 4 shows a three-layer structure, the relational expression of the N-layer structure is shown by expanding to a general case.
(Expression 33) F (X) = T
(Expression 34) dF (X) / dX = −X / R
(Expression 35) X (i + 1) = Xi−di · θi
(Equation 36) n (i + 1) · θ (i + 1) = ni · θi
(Expression 37) φ = −X (N + 1) / R
(Expression 38) ν−φ = n (N + 1) · [θ (i + 1) −φ]

(数33)ないし(数38)より、近軸近似のνは(数39)となる。レンチキュラーレンズ効果、即ち、画像面の点(レンズ中心線404から距離X1)から出る光が出射角一定の略平行光となる条件は、νがθ1に依存しない事であり、それは(数40)の場合である。また、その時の出射角νは(数41)で表される。
(数39) ν=〔n(N+1)−1〕(X1/R)
+〔1−{n(N+1)−1}(Σ/R)〕n1・θ1
(数40) Σ=R/〔n(N+1)−1〕
(数41) ν=〔n(N+1)−1〕(X1/R)
ここで、Σは(数42)で与えられる。
(数42) Σ=d1/n1+d2/n2+・・・+d(N+1)/n(N+1)
From (Equation 33) to (Equation 38), ν of paraxial approximation is (Equation 39). The condition that the lenticular lens effect, that is, the light emitted from a point on the image plane (distance X1 from the lens center line 404) becomes substantially parallel light with a constant emission angle is that ν does not depend on θ1, and is expressed by (Equation 40) This is the case. Further, the emission angle ν at that time is expressed by (Equation 41).
(Equation 39) ν = [n (N + 1) −1] (X1 / R)
+ [1- {n (N + 1) -1} (Σ / R)] n1 · θ1
(Equation 40) Σ = R / [n (N + 1) −1]
(Equation 41) (nu) = [n (N + 1) -1] (X1 / R)
Here, Σ is given by (Equation 42).
(Expression 42) Σ = d1 / n1 + d2 / n2 +... + D (N + 1) / n (N + 1)

図3は、図4において透明板401が1層の場合(N=1)であり、(数39)ないし(数41)は(数29)ないし(数31)となる。この場合、d1=S、d(N+1)=d2=H、X1=δである。   FIG. 3 shows the case where the transparent plate 401 has one layer in FIG. 4 (N = 1), and (Equation 39) through (Equation 41) become (Equation 29) through (Equation 31). In this case, d1 = S, d (N + 1) = d2 = H, and X1 = δ.

どの様なレンチキュラーレンズでも、少なくとも近軸近似は満足する必要がある。各々の透明板およびシリンドリカルレンズ部の屈折率および厚さは、(数30)あるいは(数40)を満足する必要がある。
(実施形態1)
Any lenticular lens must satisfy at least the paraxial approximation. The refractive index and thickness of each transparent plate and cylindrical lens portion must satisfy (Equation 30) or (Equation 40).
(Embodiment 1)

実施形態1ではレンズ形状が球面である。図3において、点P2のレンズ中心線304からの距離をXとし、レンズ形状は(数1)で表される。この(数1)は楕円を表し、mを楕円係数と呼ぶ事にする。球面は楕円の特殊な場合であり、m=1である。また、このレンズ形状では、レンズ中心における曲率半径はRである。
(数1) F(X)=T−mR+〔(mR)−mX1/2
In the first embodiment, the lens shape is a spherical surface. In FIG. 3, the distance from the lens center line 304 of the point P2 is X, and the lens shape is represented by (Equation 1). This (Expression 1) represents an ellipse, and m is called an elliptic coefficient. A spherical surface is a special case of an ellipse, where m = 1. In this lens shape, the radius of curvature at the center of the lens is R.
(Expression 1) F (X) = T−mR + [(mR) 2 −mX 2 ] 1/2

球面の場合について、(数1)および(数16)ないし(数21)を用いてシミュレーションする。(数1)を用いれば、方程式(数19)はXの2次方程式になり、代数的に解を求める事ができる。例として、図3において、m=1、R=1、T=2.338、S=2.0、n1=1.5、n2=1.65、W=1.5とする。これらの条件は(数30)を満足する。図5はそのシミュレーションの結果である。横軸は画像面の点から出る光が境界面に入射する位置(X1)、縦軸はシリンドリカルレンズからの出射角度(ν)である。画像面の点(レンズ中心線から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接する球面シリンドリカルレンズに対応する画像面の点から出る光である。   In the case of a spherical surface, simulation is performed using (Equation 1) and (Equation 16) to (Equation 21). If (Equation 1) is used, the equation (Equation 19) becomes a quadratic equation of X, and a solution can be obtained algebraically. For example, in FIG. 3, m = 1, R = 1, T = 2.338, S = 2.0, n1 = 1.5, n2 = 1.65, and W = 1.5. These conditions satisfy (Equation 30). FIG. 5 shows the result of the simulation. The horizontal axis represents the position (X1) where light emitted from a point on the image plane enters the boundary surface, and the vertical axis represents the emission angle (ν) from the cylindrical lens. As the points on the image plane (distance δ from the lens center line), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light emitted from a point on the image plane corresponding to the adjacent spherical cylindrical lens.

図5の結果は、シリンドリカルレンズの幅Wを大きくしなくても、シリンドリカルレンズ部のみの屈折率を大きくすれば、視野角を±0.4ラジアン(±23度)に拡大できる事を示している。また、シリンドリカルレンズ部のみに高屈折率樹脂を用いているので、透過率の低下も小さくなる。その高屈折率樹脂の厚さはH=0.34である。
(実施形態2)
The result of FIG. 5 shows that the viewing angle can be expanded to ± 0.4 radians (± 23 degrees) by increasing the refractive index of only the cylindrical lens portion without increasing the width W of the cylindrical lens. Yes. Further, since the high refractive index resin is used only for the cylindrical lens portion, the decrease in transmittance is also reduced. The thickness of the high refractive index resin is H = 0.34.
(Embodiment 2)

高屈折率樹脂の厚さを薄くするために、また、視野角を拡大するために、非球面のシリンドリカルレンズを用いる。図6は非球面シリンドリカルレンズ形状を説明する図である。   In order to reduce the thickness of the high refractive index resin and to enlarge the viewing angle, an aspherical cylindrical lens is used. FIG. 6 is a diagram for explaining the shape of an aspheric cylindrical lens.

図6において、601(波線)は球面レンズ形状、602(実線)は非球面レンズ形状である。603は画像面、604はレンズ中心線である。レンズ中心線604付近では近軸近似を満足する必要があり、形状602は球面に近似できる。図6では、球面レンズ601および非球面レンズ602のレンズ中心線における曲率半径が同じ場合を示し、その曲面中心はO1であり、曲率半径はQ1とO1の間隔R1である。レンズ中心線604から遠ざかるにつれて、レンズ形状602の勾配は球面レンズ形状601の勾配より小さくなる。すなわち、レンズ中心線604から遠ざかるにつれてレンズ形状の曲率半径が大きくなる。点Q2付近の曲面中心はO2であり、曲率半径はQ2とO2の間隔R2である。点Q3付近の曲面中心はO3であり、曲率半径はQ3とO3の間隔R3である。点O1付近の曲率半径R1より点O2付近の曲率半径R2の方が大きく、点O2付近の曲率半径R2より点O3付近の曲率半径R3の方が大きい。   In FIG. 6, reference numeral 601 (dashed line) denotes a spherical lens shape, and 602 (solid line) denotes an aspheric lens shape. Reference numeral 603 denotes an image plane, and reference numeral 604 denotes a lens center line. Near the lens center line 604, paraxial approximation needs to be satisfied, and the shape 602 can approximate a spherical surface. FIG. 6 shows a case where the radius of curvature at the lens center line of the spherical lens 601 and the aspherical lens 602 is the same, the center of the curved surface is O1, and the radius of curvature is an interval R1 between Q1 and O1. As the distance from the lens center line 604 increases, the gradient of the lens shape 602 becomes smaller than the gradient of the spherical lens shape 601. That is, the radius of curvature of the lens shape increases as the distance from the lens center line 604 increases. The center of the curved surface near the point Q2 is O2, and the radius of curvature is an interval R2 between Q2 and O2. The center of the curved surface near the point Q3 is O3, and the radius of curvature is an interval R3 between Q3 and O3. The curvature radius R2 near the point O2 is larger than the curvature radius R1 near the point O1, and the curvature radius R3 near the point O3 is larger than the curvature radius R2 near the point O2.

非球面形状の例として楕円および双曲線がある。双曲線の方が楕円より曲率の変化が緩やかである。あるいは、楕円と双曲線の中間の形状を持つ4次偶関数があり、更に、楕円、双曲線あるいは4次偶関数の組み合わせが考えられる。   Examples of aspheric shapes include ellipses and hyperbolic curves. The curvature of the hyperbola is more gradual than the ellipse. Alternatively, there is a quaternary even function having an intermediate shape between an ellipse and a hyperbola, and a combination of an ellipse, a hyperbola, or a quartic even function can be considered.

実施形態2ではレンズ形状は近似的に楕円である。楕円の場合について、(数1)および(数16)ないし(数21)を用いてシミュレーションする。(数1)を用いれば、方程式(数19)はXの2次方程式になり、代数的に解を求める事ができる。例として、図3において、m=3、R=1、T=2.335、S=2.039、n1=1.5、n2=1.65、W=1.5とする。これらの条件は(数30)を満足する。図7はそのシミュレーションの結果である。横軸は画像面の点から出る光が境界面に入射する位置(X1)、縦軸は楕円シリンドリカルレンズからの出射角度(ν)である。画像面の点(レンズ中心線304から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接する楕円シリンドリカルレンズに対応する画像面の点から出る光である。   In the second embodiment, the lens shape is approximately an ellipse. In the case of an ellipse, simulation is performed using (Equation 1) and (Equation 16) to (Equation 21). If (Equation 1) is used, the equation (Equation 19) becomes a quadratic equation of X, and a solution can be obtained algebraically. As an example, in FIG. 3, m = 3, R = 1, T = 2.335, S = 2.039, n1 = 1.5, n2 = 1.65, and W = 1.5. These conditions satisfy (Equation 30). FIG. 7 shows the result of the simulation. The horizontal axis represents the position (X1) where light emitted from a point on the image plane enters the boundary surface, and the vertical axis represents the emission angle (ν) from the elliptical cylindrical lens. As a point on the image plane (distance δ from the lens center line 304), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light emitted from a point on the image plane corresponding to the adjacent elliptic cylindrical lens.

図7の結果は、シリンドリカルレンズの幅Wを大きくしなくても、シリンドリカルレンズ部分のみの屈折率を大きくすれば、視野角を±0.46ラジアン(±26度)に拡大できる事を示している。また、シリンドリカルレンズ部のみに高屈折率樹脂を用いているので、透過率の低下も小さくなる。その高屈折率樹脂の厚さはH=0.30であり、球面より薄くできる。
(実施形態3)
The result of FIG. 7 shows that the viewing angle can be expanded to ± 0.46 radians (± 26 degrees) by increasing the refractive index of only the cylindrical lens portion without increasing the width W of the cylindrical lens. Yes. Further, since the high refractive index resin is used only for the cylindrical lens portion, the decrease in transmittance is also reduced. The thickness of the high refractive index resin is H = 0.30, which can be made thinner than the spherical surface.
(Embodiment 3)

高屈折率のシリンドリカルレンズ部の厚さをより薄くするために、実施形態3ではレンズ形状は近似的に双曲線である。図3において、双曲線で近似できるレンズ形状を(数43)で表す。ここで、mは双曲線の形状を決定する双曲線係数と呼ぶ事にする。また、このレンズ形状では、レンズ中心における曲率半径はRである。
(数43) F(X)=T+mR−〔(mR)+mX1/2
In order to further reduce the thickness of the high-refractive-index cylindrical lens portion, in Embodiment 3, the lens shape is approximately a hyperbola. In FIG. 3, a lens shape that can be approximated by a hyperbola is represented by (Equation 43). Here, m is referred to as a hyperbola coefficient that determines the shape of the hyperbola. In this lens shape, the radius of curvature at the center of the lens is R.
(Formula 43) F (X) = T + mR − [(mR) 2 + mX 2 ] 1/2

双曲線の場合について、(数43)および(数16)ないし(数21)を用いてシミュレーションする。(数43)を用いれば、方程式(数19)はXの2次方程式になり、代数的に解を求める事ができる。例として、図3において、m=3、R=1、T=2.332、S=2.06、n1=1.5、n2=1.65、W=1.5とする。これらの条件は(数30)を満足する。図8はそのシミュレーションの結果である。横軸は画像面の点からの光が境界面に入射する位置(X1)、縦軸は双曲線シリンドリカルレンズからの出射角度(ν)である。画像面の点(レンズ中心線から距離δ)として、0、W/4、W/2、3W/4、Wの5つの場合を示している。δ=3W/4およびδ=Wは、隣接する双曲線シリンドリカルレンズに対応する画像面の点からの光である。   In the case of a hyperbola, simulation is performed using (Equation 43) and (Equation 16) to (Equation 21). Using (Equation 43), the equation (Equation 19) becomes a quadratic equation of X, and a solution can be obtained algebraically. As an example, in FIG. 3, m = 3, R = 1, T = 2.332, S = 2.06, n1 = 1.5, n2 = 1.65, and W = 1.5. These conditions satisfy (Equation 30). FIG. 8 shows the result of the simulation. The horizontal axis represents the position (X1) where light from a point on the image plane enters the boundary surface, and the vertical axis represents the emission angle (ν) from the hyperbolic cylindrical lens. As the points on the image plane (distance δ from the lens center line), five cases of 0, W / 4, W / 2, 3W / 4, and W are shown. δ = 3W / 4 and δ = W are light from points on the image plane corresponding to adjacent hyperbolic cylindrical lenses.

図8の結果は、双曲線シリンドリカルレンズの幅Wを大きくしなくても、レンズ部のみの屈折率を大きくすれば、視野角が±0.46ラジアン(±26度)になる事を示している。また、シリンドリカルレンズ部のみに高屈折率樹脂を用いているので、透過率の低下も小さくなる。その高屈折率樹脂の厚さはH=0.27であり、楕円より薄くできる。
(実施形態4)
The result of FIG. 8 shows that the viewing angle becomes ± 0.46 radians (± 26 degrees) if the refractive index of only the lens portion is increased without increasing the width W of the hyperbolic cylindrical lens. . Further, since the high refractive index resin is used only for the cylindrical lens portion, the decrease in transmittance is also reduced. The thickness of the high refractive index resin is H = 0.27 and can be made thinner than an ellipse.
(Embodiment 4)

実施形態2ではレンズ形状は楕円であり、実施形態3ではレンズ形状が双曲線である。実施形態4では、レンズ形状が楕円と双曲線の中間の形状である4次偶関数を選び、レンズ形状を表すF(X)を(数44)で表わす。ここで、(ρW)は4次偶関数の変曲点のX座標である。(数44)を用いれば、方程式(数19)はXの4次方程式になり、フェラリ(Ferrari)の解法を用いて代数的に解を求める事ができる。ここでは、詳細は示さないが、図7と図8の中間の結果になる。
(数44) F(X)=−〔1/{12R(ρW)}〕・X
+〔1/(2R)〕・X
(実施形態5)
In the second embodiment, the lens shape is an ellipse, and in the third embodiment, the lens shape is a hyperbola. In the fourth embodiment, a fourth-order even function having a lens shape intermediate between an ellipse and a hyperbola is selected, and F (X) representing the lens shape is expressed by (Equation 44). Here, (ρW) is the X coordinate of the inflection point of the fourth order even function. Using (Equation 44), the equation (Equation 19) becomes a quaternary equation of X, and a solution can be obtained algebraically using the Ferrari solution. Although details are not shown here, the result is intermediate between FIGS.
(Equation 44) F (X) =-[1 / {12R (ρW) 2 }] · X 4
+ [1 / (2R)] · X 2
(Embodiment 5)

今まで、レンズ形状として、球面、楕円、双曲線、4次偶感数を示した。これらを組み合わせたレンズ形状も選択する事ができる。例えば、楕円と双曲線を組み合わせた例は、(数1)と(数43)の平均として(数45)で表される。また、その他の組み合わせでもよい。
(数45) F(X)=T+〔{(mR)−mX1/2−{(mR)+mX1/2
(実施形態6)
Up to now, spherical, elliptical, hyperbolic, and fourth-order even numbers have been shown as lens shapes. A lens shape combining these can also be selected. For example, an example in which an ellipse and a hyperbola are combined is expressed by (Equation 45) as an average of (Equation 1) and (Equation 43). Other combinations may also be used.
(Equation 45) F (X) = T + [{(mR) 2 −mX 2 } 1/2 − {(mR) 2 + mX 2 } 1/2
(Embodiment 6)

本発明の実施形態1ないし3では、レンズ中心線近傍の曲率半径R=1として、相対的な大きさを用いて説明してきた。本発明の実施形態6では、本発明の実施形態3を基に、より具体的な例を示す。レンズ形状は双曲線である。   In the first to third embodiments of the present invention, the radius of curvature R = 1 near the lens center line has been described using a relative size. In the sixth embodiment of the present invention, a more specific example is shown based on the third embodiment of the present invention. The lens shape is a hyperbola.

60LPI(1インチ当たりに60本)のレンチキュラーレンズを用い、シリンドリカルレンズの幅(W)は0.42mmである。本発明の実施形態3ではW=1.5であり、これが0.42mmに相当する。従って、レンズ中心線近傍の曲率半径(R)は0.28mmである。また、画像面から双曲線シリンドリカルレンズ頂部までの距離(T=2.332)、画像面から透明板とレンズ部との境界までの距離(S=2.065)は、T=0.66mm、S=0.58mmとなる。透明板は一般の樹脂(屈折率1.5)で作製し、レンズ部は紫外線硬化樹脂に酸化ジルコニウムを分散させた屈折率1.65のナノコンポジット樹脂で構成する。   A 60 LPI (60 lenses per inch) lenticular lens is used, and the width (W) of the cylindrical lens is 0.42 mm. In Embodiment 3 of the present invention, W = 1.5, which corresponds to 0.42 mm. Accordingly, the radius of curvature (R) in the vicinity of the lens center line is 0.28 mm. The distance from the image plane to the top of the hyperbolic cylindrical lens (T = 2.332) and the distance from the image plane to the boundary between the transparent plate and the lens section (S = 2.005) are T = 0.66 mm, S = 0.58 mm. The transparent plate is made of a general resin (refractive index 1.5), and the lens part is made of a nanocomposite resin having a refractive index of 1.65 in which zirconium oxide is dispersed in an ultraviolet curable resin.

図9は、上記の具体的な例のレンチキュラーレンズの断面図である。図9において、901は一般樹脂でできた透明板、902は高屈折率のナノコンポジット樹脂でできた双曲線シリンドリカルレンズ部、903は画像面、904は双曲線シリンドリカルレンズの中心線、905は透明板901とシリンドリカルレンズ部902との境界である。レンチキュラーレンズの全体の厚さは0.66mmであり、高屈折率ナノコンポジット樹脂は最も厚い部分でも0.08mmで透明度は十分確保できる。
(実施形態7)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the lenticular lens of the above specific example. In FIG. 9, 901 is a transparent plate made of a general resin, 902 is a hyperbolic cylindrical lens portion made of a nanocomposite resin having a high refractive index, 903 is an image plane, 904 is a center line of the hyperbolic cylindrical lens, and 905 is a transparent plate 901. And the cylindrical lens portion 902. The entire thickness of the lenticular lens is 0.66 mm, and the high refractive index nanocomposite resin is 0.08 mm even at the thickest part, so that sufficient transparency can be secured.
(Embodiment 7)

次に、本発明の第一の立体画像表示方法について説明する。画像面には多視点画像が表示されている。一つのシリンドリカルレンズに対応する画像面の隣り合う画像は互いに相関が強く、混じり合っても画質の劣化には大きな問題にはならない。しかし、隣接するシリンドリカルレンズの境界付近の画像は相関が低く、それらが混じり合うと画質の劣化になる。立体画像表示の際に、隣接するシリンドリカルレンズの境界付近には画像を表示しなければ、相関の低い画像が混ざり合うのを防ぐ事ができる。   Next, the first stereoscopic image display method of the present invention will be described. A multi-viewpoint image is displayed on the image plane. Adjacent images on the image plane corresponding to one cylindrical lens have a strong correlation with each other, and even if mixed, it does not pose a big problem for image quality degradation. However, the image near the boundary between adjacent cylindrical lenses has a low correlation, and when they are mixed, the image quality deteriorates. When displaying a stereoscopic image, if an image is not displayed near the boundary between adjacent cylindrical lenses, it is possible to prevent images having low correlation from being mixed.

図10を用いて本発明の実施形態7を説明する。図10において、1001は透明板、1002は高屈折率樹脂でできたシリンドリカルレンズ部、1003は画像面、1004はシリンドリカルレンズの中心線、1005は透明板1001とシリンドリカルレンズ部1002との境界である。1006は表示された画像であり、画像面1003の約80%の部分のみに画像表示し、隣接するシリンドリカルレンズの境界付近には画像を表示していない。図10では、約80%の例を示したが、制限されるものではない。   A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 10, 1001 is a transparent plate, 1002 is a cylindrical lens portion made of a high refractive index resin, 1003 is an image plane, 1004 is a center line of the cylindrical lens, and 1005 is a boundary between the transparent plate 1001 and the cylindrical lens portion 1002. . Reference numeral 1006 denotes a displayed image. The image is displayed only in about 80% of the image plane 1003, and no image is displayed near the boundary between adjacent cylindrical lenses. FIG. 10 shows an example of about 80%, but the example is not limited.

本発明の実施形態7は、従来のレンチキュラーレンズに対しても有効である。図11は、従来のレンチキュラーレンズにおいて、本発明の実施形態7を適用した例である。図11において、1101はレンチキュラーレンズ、1102は画像面、1103は表示された画像である。
(実施形態8)
Embodiment 7 of the present invention is also effective for a conventional lenticular lens. FIG. 11 shows an example in which Embodiment 7 of the present invention is applied to a conventional lenticular lens. In FIG. 11, reference numeral 1101 denotes a lenticular lens, 1102 denotes an image plane, and 1103 denotes a displayed image.
(Embodiment 8)

本発明の第二の立体画像表示方法について説明する。図12は、立体画像を鑑賞する場合の眼の位置と光線の関係を示す図である。図12において、1201は透明板、1202は高屈折率樹脂のレンズ部、1203は画像面である。一般にレンチキュラーレンズの中央から鑑賞し、1204は眼の位置である。図12にはレンチキュラーレンズの中央、左端、および右端のみを示し、1205は中央部の画像、1206は左端の画像、1207は右端の画像である。眼1204により、中央部ではレンズ中心線付近の画像が鑑賞され、左端ではレンズ中心線より左側の画像が鑑賞され、また、右端ではレンズ中心線より右側の画像が鑑賞される。従って、少し眼の位置が移動すれば、左右の端の画像は視野角から外れてしまう可能性が高い。   The second stereoscopic image display method of the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the eye position and light rays when viewing a stereoscopic image. In FIG. 12, reference numeral 1201 denotes a transparent plate, 1202 denotes a lens portion made of a high refractive index resin, and 1203 denotes an image plane. In general, viewing from the center of the lenticular lens, 1204 is the position of the eye. FIG. 12 shows only the center, left end, and right end of the lenticular lens, 1205 is an image at the center, 1206 is an image at the left end, and 1207 is an image at the right end. With the eyes 1204, an image near the lens center line is viewed at the center, an image on the left side of the lens center line is viewed at the left end, and an image on the right side of the lens center line is viewed at the right end. Therefore, if the eye position is moved a little, there is a high possibility that the images on the left and right edges will deviate from the viewing angle.

そこで、レンチキュラーレンズの中央から外周側になるにつれて、シリンドリカルレンズ中心線より外周側を中心に画像を表示する。その様子を図13に示す。図13において図12と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。1208は左端の画像の位置であり、1209は右端の画像の位置である。中央部1205、左端1208、および右端1209のいずれも画像の中央部からの光線が眼に入射する様になり、少し目の位置が移動しても視野角から外れる事はなくなる。   Therefore, an image is displayed centering on the outer peripheral side of the cylindrical lens center line from the center of the lenticular lens to the outer peripheral side. This is shown in FIG. In FIG. 13, the same components as those in FIG. 1208 is the position of the leftmost image, and 1209 is the position of the rightmost image. All of the central portion 1205, the left end 1208, and the right end 1209 are such that light rays from the central portion of the image are incident on the eye, and even if the eye position moves a little, it does not deviate from the viewing angle.

本発明の実施形態8は、従来のレンチキュラーレンズに対しても有効である。図14は、従来のレンチキュラーレンズにおいて、本発明の実施形態8を適用した例である。図14において、1401はレンチキュラーレンズ、1402は画像面、1403は眼、1404,1405、および1406は表示された画像である。
(実施形態9)
Embodiment 8 of the present invention is also effective for a conventional lenticular lens. FIG. 14 shows an example in which Embodiment 8 of the present invention is applied to a conventional lenticular lens. In FIG. 14, 1401 is a lenticular lens, 1402 is an image plane, 1403 is an eye, 1404, 1405, and 1406 are displayed images.
(Embodiment 9)

本発明の実施形態9では、もう少し視野角を大きくするために、微粒子の混入割合を大きくして屈折率n2=1.75のナノコンポジット樹脂を合成する。双曲線シリンドリカルレンズを用い、図3において、m=3、R=1、T=2.04、S=1.77、n1=1.5、n2=1.75、W=1.5とする。(数43)および(数16)ないし(数21)を用いてシミュレーションした結果が図15である。視野角は±0.52ラジアン(±30度)まで拡大する。また、シリンドリカルレンズ部の屈折率をより高くしたので、レンズ頂部と画像面の間隔(T)がより小さくなる事が分かる。
(実施形態10)
In Embodiment 9 of the present invention, a nanocomposite resin having a refractive index n2 = 1.75 is synthesized by increasing the mixing ratio of fine particles in order to increase the viewing angle a little. A hyperbolic cylindrical lens is used, and in FIG. 3, m = 3, R = 1, T = 2.04, S = 1.77, n1 = 1.5, n2 = 1.75, and W = 1.5. FIG. 15 shows the result of simulation using (Equation 43) and (Equation 16) to (Equation 21). The viewing angle expands to ± 0.52 radians (± 30 degrees). It can also be seen that since the refractive index of the cylindrical lens portion is made higher, the distance (T) between the lens top and the image plane becomes smaller.
(Embodiment 10)

次に、本発明の実施形態10では、解像度を若干犠牲にして視野角をより大きくする方法を示す。屈折率n2=1.75のナノコンポジット樹脂を用い、双曲線レンチキュラーレンズ幅をW=1.7に大きくする。図3において、m=3、R=1、T=2.05、S=1.71、n1=1.5、n2=1.75、W=1.7とする。(数43)および(数16)ないし(数21)を用いてシミュレーションした結果が図16である。視野角は±0.57ラジアン(±33度)まで拡大する事が分かる。
(実施形態11)
Next, Embodiment 10 of the present invention shows a method for increasing the viewing angle at the expense of some resolution. Using a nanocomposite resin with a refractive index n2 = 1.75, the hyperbolic lenticular lens width is increased to W = 1.7. In FIG. 3, it is assumed that m = 3, R = 1, T = 2.05, S = 1.71, n1 = 1.5, n2 = 1.75, and W = 1.7. FIG. 16 shows the result of simulation using (Equation 43) and (Equation 16) to (Equation 21). It can be seen that the viewing angle expands to ± 0.57 radians (± 33 degrees).
(Embodiment 11)

本発明の実施形態1ないし実施形態10では、正立レンチキュラーレンズについて説明してきたが、従来例の様に倒立レンチキュラーレンズにも用いる事ができる。図17は、シリンドリカルレンズ部のみが高屈折率のナノコンポジット樹脂でできた倒立レンチキュラーレンズを示す。   In Embodiments 1 to 10 of the present invention, the erecting lenticular lens has been described, but it can also be used for an inverted lenticular lens as in the conventional example. FIG. 17 shows an inverted lenticular lens in which only the cylindrical lens portion is made of a nanocomposite resin having a high refractive index.

図17において、1701は一般の樹脂でできた透明板、1702は高屈折率のナノコンポジット樹脂でできたシリンドリカルレンズ部、1703は画像面である。倒立レンチキュラーレンズを用いても、視野角が大きく、解像度が高く、かつ、製造コストが低く、割れにくいレンチキュラーレンズを得る事ができる。
(実施形態12)
In FIG. 17, 1701 is a transparent plate made of a general resin, 1702 is a cylindrical lens portion made of a nanocomposite resin having a high refractive index, and 1703 is an image plane. Even when an inverted lenticular lens is used, it is possible to obtain a lenticular lens having a large viewing angle, a high resolution, a low manufacturing cost, and being difficult to break.
Embodiment 12

立体画像の表示の際は平面画像より解像度が低くなる事は避けられない。小さい文字の判読が困難になる。しかし、立体画像の表示の時も、表示内容の説明などに小さい文字を表示したい。そこで、画像表示装置の一部にはレンチキュラーレンズを持たず、常に平面画像を表示する部分を設ける。その他の部分は本発明の実施形態1ないし実施形態11のいずれかのレンチキュラーレンズを設けて立体画像を表示する。   When displaying a stereoscopic image, it is inevitable that the resolution is lower than that of a planar image. It becomes difficult to interpret small letters. However, when displaying a stereoscopic image, it is desirable to display small characters in the explanation of the display contents. Therefore, a part of the image display device does not have a lenticular lens and is provided with a part that always displays a planar image. In other parts, the lenticular lens according to any one of Embodiments 1 to 11 of the present invention is provided to display a stereoscopic image.

図18は、常に平面画像を表示する部分を画面の下部に設置した例である。図18において、1801は画像表示装置、1802は立体画像を表示するレンチキュラーレンズ、1803は常に平面画像を表示する部分である。1803に表示内容の説明文字などを表示する。本発明の実施形態12は、従来のレンチキュラーレンズに対しても有効である。また、図18では、平面画像表示部1803を下部に配置したが、左あるいは右の端、あるいは上部でもよい。
(実施形態13)
FIG. 18 shows an example in which a portion that always displays a planar image is installed at the bottom of the screen. In FIG. 18, 1801 is an image display device, 1802 is a lenticular lens that displays a stereoscopic image, and 1803 is a portion that always displays a flat image. In 1803, an explanatory character of the display content is displayed. Embodiment 12 of the present invention is also effective for a conventional lenticular lens. In FIG. 18, the planar image display unit 1803 is arranged at the bottom, but it may be at the left or right edge or the top.
(Embodiment 13)

本発明の実施形態1ないし実施形態12では、レンズにシリンドリカルレンズを用いたが、単レンズを縦横にマトリクス状に並べたハエの眼レンズを用いても同様の事ができる。その様なハエの眼レンズを図19に示す。図19において、1901は単凸レンズであり、1902は単凸レンズのアレイ、すなわちハエの眼レンズである。ハエの眼レンズを用いれば、画像装置を90度回転させても、左右の眼で立体画像を認識できる様になる。   In the first to twelfth embodiments of the present invention, the cylindrical lens is used as the lens. However, the same can be achieved by using a fly-eye lens in which single lenses are arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions. Such a fly eye lens is shown in FIG. In FIG. 19, 1901 is a single convex lens, and 1902 is an array of single convex lenses, that is, a fly's eye lens. If a fly's eye lens is used, the left and right eyes can recognize a stereoscopic image even if the image apparatus is rotated 90 degrees.

本発明の実施形態1ないし13では、透明板の上に高屈折率のシリンドリカルレンズのアレイあるいは単レンズのアレイを形成したレンチキュラーレンズを用いる。この様なレンチキュラーレンズの製造方法を説明する。
(実施形態14)
In Embodiments 1 to 13 of the present invention, a lenticular lens in which an array of high refractive index cylindrical lenses or an array of single lenses is formed on a transparent plate is used. A method for manufacturing such a lenticular lens will be described.
(Embodiment 14)

図20を用いて、本発明の実施形態1ないし13のレンチキュラーレンズの第一の製造方法を説明する。図20において、2001は一般の樹脂でできた透明板、2002はレンズアレイを形成した金型、2003は高屈折率の第一の紫外線硬化樹脂、2004は紫外線ランプ、2005は紫外線である。透明板2001と金型2002を対向させ、それらの間に高屈折率の第一の紫外線硬化樹脂2003を挿入し、透明板2001の側から紫外線2005を照射して高屈折率の第一の紫外線硬化樹脂2003を硬化させる。レンズ部が高屈折率樹脂でできたレンチキュラーレンズが形成される。   A first manufacturing method of the lenticular lenses according to the first to thirteenth embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 20, 2001 is a transparent plate made of a general resin, 2002 is a mold having a lens array, 2003 is a first high-refractive index UV curable resin, 2004 is an UV lamp, and 2005 is UV. The transparent plate 2001 and the mold 2002 are made to face each other, a first ultraviolet curable resin 2003 having a high refractive index is inserted between them, and ultraviolet rays 2005 are irradiated from the transparent plate 2001 side to thereby provide a first ultraviolet ray having a high refractive index. The cured resin 2003 is cured. A lenticular lens having a lens portion made of a high refractive index resin is formed.

高屈折率の第一の紫外線硬化樹脂2003として、一般の紫外線硬化樹脂(母材)に高屈折率の微粒子を分散させたナノコンポジット樹脂を用いる事ができる。高屈折率の微粒子には直径が10ナノメートル以下の酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、あるいは酸化アルミニウムなどの誘電体の微粒子が用いられる。
(実施形態15)
As the first ultraviolet curable resin 2003 having a high refractive index, a nanocomposite resin in which fine particles having a high refractive index are dispersed in a general ultraviolet curable resin (base material) can be used. As the high refractive index fine particles, dielectric fine particles such as titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide or aluminum oxide having a diameter of 10 nanometers or less are used.
(Embodiment 15)

図21を用いて、本発明の実施形態1ないし13のレンチキュラーレンズの第二の製造方法を説明する。図21において、図20と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する、2006は第二の紫外線硬化樹脂層である。(A)透明板2001の上に第二の紫外線硬化樹脂層2006を形成する。(B)第二の紫外線硬化樹脂層2006と金型2002を対向させ、それらの間に高屈折率の第一の紫外線硬化樹脂2003を挿入し、透明板2001の側から紫外線2005を照射して第一と第二の紫外線硬化樹脂を同時に硬化させる。(C)その結果、レンズ部が高屈折率の樹脂でできたレンチキュラーレンズが形成される。   A second method for manufacturing the lenticular lens according to the first to thirteenth embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 21, the same components as those in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Reference numeral 2006 denotes a second ultraviolet curable resin layer. (A) A second ultraviolet curable resin layer 2006 is formed on the transparent plate 2001. (B) The second ultraviolet curable resin layer 2006 and the mold 2002 are opposed to each other, the first ultraviolet curable resin 2003 having a high refractive index is inserted between them, and ultraviolet rays 2005 are irradiated from the transparent plate 2001 side. The first and second UV curable resins are cured simultaneously. (C) As a result, a lenticular lens having a lens portion made of a high refractive index resin is formed.

高屈折率の第一の紫外線硬化樹脂2003として、実施形態14と同様に、紫外線硬化樹脂(母材)に高屈折率の微粒子を分散させたナノコンポジット樹脂を用いる事ができる。ナノコンポジット樹脂の屈折率を高くするには、紫外線硬化樹脂に分散させる微粒子の量を多くする必要があり、その為に紫外線による硬化の度合いが低下する。実施形態14(図20)では、一般樹脂の透明板2001と凸レンズ部を構成するナノコンポジット樹脂2003の密着性が低下して剥がれる可能性がある。   As the first ultraviolet curable resin 2003 having a high refractive index, a nanocomposite resin in which fine particles having a high refractive index are dispersed in an ultraviolet curable resin (base material) can be used as in the case of the fourteenth embodiment. In order to increase the refractive index of the nanocomposite resin, it is necessary to increase the amount of fine particles dispersed in the ultraviolet curable resin, and therefore the degree of curing by ultraviolet rays decreases. In the fourteenth embodiment (FIG. 20), the adhesion between the general resin transparent plate 2001 and the nanocomposite resin 2003 constituting the convex lens portion may be reduced and peeled off.

第二の紫外線硬化樹脂層2006として、高屈折率の微粒子を含まない紫外線硬化樹脂、あるいは、高屈折率の微粒子の分散量の少ない紫外線硬化樹脂を用いる。この第二の紫外線硬化樹脂は紫外線による硬化の度合いが高く、透明板2001との密着性は高い。また、第一の紫外線硬化樹脂2003と第二の紫外線硬化樹脂2006を同時に硬化させるので、第一の紫外線硬化樹脂2003と第二の紫外線硬化樹脂2006が境界で混ざり合い密着性が高くなる。従って、高屈折率のレンズアレイを持つ安定なレンチキュラーレンズを得る事ができる。   As the second ultraviolet curable resin layer 2006, an ultraviolet curable resin that does not contain fine particles having a high refractive index or an ultraviolet curable resin having a small amount of dispersion of fine particles having a high refractive index is used. This second ultraviolet curable resin has a high degree of curing by ultraviolet rays and has high adhesion to the transparent plate 2001. In addition, since the first ultraviolet curable resin 2003 and the second ultraviolet curable resin 2006 are cured at the same time, the first ultraviolet curable resin 2003 and the second ultraviolet curable resin 2006 are mixed at the boundary and the adhesion is increased. Accordingly, a stable lenticular lens having a high refractive index lens array can be obtained.

第二の紫外線硬化樹脂2006として、第一の紫外線硬化樹脂2003の母材を用いれば、第一と第二の紫外線硬化樹脂の親和性がより高く、密着性がより高くなる。   If the base material of the first ultraviolet curable resin 2003 is used as the second ultraviolet curable resin 2006, the affinity between the first and second ultraviolet curable resins is higher and the adhesion is higher.

第二の紫外線硬化樹脂2006の屈折率について説明する。高屈折率の微粒子を含まない紫外線硬化樹脂の屈折率は、一般樹脂の屈折率と同じ程度であり、透明板2001の屈折率(n1)と同じ程度になる。また、高屈折率の微粒子の分散量の少ない紫外線硬化樹脂は、母材である紫外線硬化樹脂より屈折率が高く、しかし、レンズアレイ部のナノコンポジット樹脂2003よりは屈折率が低く、一般樹脂の透明板2001の屈折率(n1)とナノコンポジット樹脂2003の屈折率(n2)との間の屈折率を持つ。従って、樹脂層2006の厚さを適切に選べば、透明板2001とナノコンポジット樹脂2003の間の反射防止効果も生み出す事ができる。   The refractive index of the second ultraviolet curable resin 2006 will be described. The refractive index of an ultraviolet curable resin that does not contain fine particles with a high refractive index is about the same as the refractive index of a general resin, and is about the same as the refractive index (n1) of the transparent plate 2001. In addition, an ultraviolet curable resin with a small amount of dispersion of high refractive index fine particles has a higher refractive index than the ultraviolet curable resin as a base material, but has a lower refractive index than the nanocomposite resin 2003 of the lens array portion, It has a refractive index between the refractive index (n1) of the transparent plate 2001 and the refractive index (n2) of the nanocomposite resin 2003. Therefore, if the thickness of the resin layer 2006 is appropriately selected, an antireflection effect between the transparent plate 2001 and the nanocomposite resin 2003 can also be produced.

一般に、樹脂層2006の厚さは、透明板2001およびナノコンポジット樹脂2003の厚さに比べて非常に薄い。従って、(数40)および(数42)より分かる様に、樹脂層2006の厚さはレンチキュラーレンズ効果には殆ど影響しない。   In general, the thickness of the resin layer 2006 is very thin compared to the thickness of the transparent plate 2001 and the nanocomposite resin 2003. Therefore, as can be seen from (Equation 40) and (Equation 42), the thickness of the resin layer 2006 has little influence on the lenticular lens effect.

透明板2001の上に第二の紫外線硬化樹脂層2006を形成する方法として、透明板を回転させながら硬化前の樹脂液を塗布するスピンンコート法や、硬化前の樹脂液を付着させたローラーを透明板上で回転させて樹脂を塗布する方法を用いる事ができる。
(実施形態16)
As a method of forming the second ultraviolet curable resin layer 2006 on the transparent plate 2001, a spinn coating method in which a resin solution before curing is applied while rotating the transparent plate, or a roller to which a resin solution before curing is attached. It is possible to use a method in which the resin is applied by rotating the substrate on a transparent plate.
(Embodiment 16)

図22を用いて、本発明の実施形態1ないし13のレンチキュラーレンズの第三の製造方法を説明する。図22において、2201は樹脂シート、2202はレンズアレイを形成した金型、2203は一般の樹脂でできた透明板、2204は第三の紫外線硬化樹脂層、2205は紫外線ランプ、2206は紫外線である。(A)金型2202を樹脂シート2201に押圧して樹脂シート2201の片面にレンズアレイを形成する。(B)透明板2203の上に第三の紫外線硬化樹脂層2204を形成し、その上にレンズアレイが形成された樹脂シート2201を重ねる。(C)紫外線2206を照射して第三の紫外線硬化樹脂2204を硬化させ、レンズ部が高屈折率の樹脂でできたレンチキュラーレンズが出来る。   A third method of manufacturing the lenticular lens according to the first to thirteenth embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 22, 2201 is a resin sheet, 2202 is a mold having a lens array, 2203 is a transparent plate made of a general resin, 2204 is a third UV curable resin layer, 2205 is an UV lamp, and 2206 is UV. . (A) The mold 2202 is pressed against the resin sheet 2201 to form a lens array on one surface of the resin sheet 2201. (B) A third ultraviolet curable resin layer 2204 is formed on the transparent plate 2203, and a resin sheet 2201 on which a lens array is formed is overlaid thereon. (C) The third ultraviolet curable resin 2204 is cured by irradiating with ultraviolet rays 2206, and a lenticular lens having a lens portion made of a high refractive index resin can be obtained.

樹脂シート2201の材料として、紫外線硬化樹脂(母材)に高屈折率の微粒子を分散させたナノコンポジット樹脂を用いる事ができる。高屈折率の微粒子には直径が10ナノメートル以下の酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、あるいは酸化アルミニウムなどの誘電体の微粒子が用いられる。   As a material of the resin sheet 2201, a nanocomposite resin in which fine particles having a high refractive index are dispersed in an ultraviolet curable resin (base material) can be used. As the high refractive index fine particles, dielectric fine particles such as titanium oxide, zirconium oxide, zinc oxide or aluminum oxide having a diameter of 10 nanometers or less are used.

樹脂シート2201の片面にレンズアレイを形成する第一の方法は、ナノコンポジット樹脂でできた樹脂シートに紫外線を照射して硬化させ、その後に金型2202を押圧してレンズアレイを形成する。   The first method for forming a lens array on one side of the resin sheet 2201 is to cure the resin sheet made of nanocomposite resin by irradiating with ultraviolet rays, and then press the mold 2202 to form the lens array.

樹脂シート2201の片面にレンズアレイを形成する第二の方法は、ナノコンポジット樹脂でできた樹脂シートに弱い紫外線を照射して、樹脂シートを完全には硬化させず、半硬化状態の樹脂シートを準備し、その後に金型2202を押圧してレンズアレイを形成する。   The second method of forming a lens array on one side of the resin sheet 2201 is to irradiate the resin sheet made of nanocomposite resin with weak ultraviolet rays so that the resin sheet is not completely cured. Then, the mold 2202 is pressed to form a lens array.

第三の紫外線硬化樹脂2204として、実施形態15(図21)の第二の紫外線硬化樹脂2006と同様の材料を用いる事ができる。前述の半硬化状態の樹脂シートにレンズアレイを形成し、その後に、第三の紫外線硬化樹脂2204と半硬化の樹脂シート2201を紫外線2206で同時に硬化させれば、第三の紫外線硬化樹脂2204と樹脂シート2201の母材が若干混ざり合い密着性が高くなる。また、第三の紫外線硬化樹脂2204の屈折率についても、実施形態15の第二の紫外線硬化樹脂と同様の値を持つ。
(実施形態17)
As the third ultraviolet curable resin 2204, the same material as that of the second ultraviolet curable resin 2006 of Embodiment 15 (FIG. 21) can be used. If a lens array is formed on the above-mentioned semi-cured resin sheet, and then the third UV curable resin 2204 and the semi-cured resin sheet 2201 are simultaneously cured with UV light 2206, the third UV curable resin 2204 and The base material of the resin sheet 2201 is mixed slightly and the adhesion becomes high. Further, the refractive index of the third ultraviolet curable resin 2204 has the same value as that of the second ultraviolet curable resin of the fifteenth embodiment.
(Embodiment 17)

樹脂シートの片面にレンズアレイを形成する第三の方法を、図23を用いて説明する。図23において、2301は樹脂シート、2302は表面にレンズアレイの金型を形成したローラーである。ローラー2302を樹脂シート2301に押圧しながら回転させて、樹脂シート2301の片面にレンズアレイを形成する。このレンズアレイが形成された樹脂シートは、実施形態16の樹脂シート2201と同様に用いる事ができる。   A third method for forming a lens array on one side of a resin sheet will be described with reference to FIG. In FIG. 23, 2301 is a resin sheet, and 2302 is a roller having a lens array mold formed on its surface. The roller 2302 is rotated while being pressed against the resin sheet 2301 to form a lens array on one surface of the resin sheet 2301. The resin sheet on which this lens array is formed can be used in the same manner as the resin sheet 2201 of the sixteenth embodiment.

以上に開示した実施形態1ないし実施形態17は、いずれも本発明の一例を示したに過ぎず、本発明はこれらの実施形態により制限的に解釈されない。本発明の範囲は上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれる事が意図される。   The first to seventeenth embodiments disclosed above are merely examples of the present invention, and the present invention is not construed as being limited by these embodiments. The scope of the present invention is shown not by the above embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明のレンチキュラーレンズは、視野角が大きく、解像度が高い立体画像を提供する事ができ、かつ、製造コストが低く、割れにくくて安全である。従って、立体テレビ、携帯機器、パソコンのモニター、ゲーム機、立体絵本、立体写真などの用途に応用できる。   The lenticular lens of the present invention can provide a stereoscopic image with a large viewing angle and a high resolution, is low in manufacturing cost, is difficult to break, and is safe. Therefore, the present invention can be applied to uses such as a stereoscopic television, a portable device, a personal computer monitor, a game machine, a stereoscopic picture book, and a stereoscopic photograph.

本発明のレンチキュラーレンズの製造方法は、透明板の上に高屈折率のレンズ部を形成する方法を提供する事ができる。従って、立体テレビ、携帯機器、パソコンのモニター、ゲーム機、立体絵本、立体写真などに用いるレンチキュラーレンズの製造に応用できる。   The method for producing a lenticular lens of the present invention can provide a method for forming a lens portion having a high refractive index on a transparent plate. Accordingly, the present invention can be applied to the production of lenticular lenses used for stereoscopic televisions, portable devices, personal computer monitors, game machines, stereoscopic picture books, stereoscopic photographs, and the like.

また、透明板の上に高屈折率レンズ部を形成したレンチキュラーレンズは、立体画像に限らず、今後、いろいろな用途に用いる事ができる。
In addition, the lenticular lens in which the high refractive index lens portion is formed on the transparent plate is not limited to a stereoscopic image, and can be used for various purposes in the future.

Claims (1)

画像面の上に透明板を設置し、前記透明板の前記画像面とは反対側に凸シリンドリカルレンズ部をアレイ状に形成し、前記透明板の屈折率をn1、前記凸シリンドリカルレンズ部の屈折率をn2とし、前記画像面から前記凸シリンドリカルレンズの頂部までの距離をT、前記凸シリンドリカルレンズ頂部を通るレンズ中心線近傍の前記凸シリンドリカルレンズの曲率半径をR、前記レンズ中心線からの距離をXとする場合、前記凸シリンドリカルレンズ形状は、前記画像面からの距離が T−3R+[(3R)−3X1/2で表わされる楕円曲線、T+3R−[(3R)+3X1/2で表わされる双曲線、あるいは前記楕円曲線と前記双曲線との中間の形状で表わされ、かつ、n2>n1である事を特徴とするレンチキュラーレンズ。A transparent plate is installed on the image plane, a convex cylindrical lens portion is formed in an array on the opposite side of the transparent plate from the image plane, the refractive index of the transparent plate is n1, and the refractive index of the convex cylindrical lens portion is Where the ratio is n2, the distance from the image plane to the top of the convex cylindrical lens is T, the radius of curvature of the convex cylindrical lens near the lens center line passing through the top of the convex cylindrical lens is R, the distance from the lens center line Is X, the convex cylindrical lens shape is an elliptic curve, T + 3R − [(3R) 2 + 3X 2, the distance from the image plane being represented by T-3R + [(3R) 2 −3X 2 ] 1/2. ] hyperbola represented by 1/2, or expressed in an intermediate shape between the elliptic curve and the hyperbola, and is characterized in that it is n2> n1 Renchikyu Renzu.
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