JPH1039107A - レンズアレイおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鮮明な正立実像の映像が得られるようにす
る。 【解決手段】 表示部としての記銘板４（図１）に表示
された画像情報を該記銘板から離れたＳの位置に正立実
像Ａとして結像させるためのレンズアレイ５を構成す
る。この場合において、それぞれ正六角形状の複数の平
凸マイクロレンズ素子１０を平面内に隙間なく配列して
なる第１のシートレンズ１１と、第１のシートレンズ１
１内の対応する各平凸マイクロレンズ素子１０とそれぞ
れ対向する各々正六角形状の複数の平凸マイクロレンズ
素子１２（図３）を平面内に隙間なく配列してなる第２
のシートレンズ１３とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示部に表示され
た情報を該表示部から離れた位置に正立実像として結像
させるためのレンズ群からなるレンズアレイおよび該レ
ンズアレイを用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＲＴやＬＣＤ等の表示部に表示された
情報を該表示部から離れた位置に正立実像で結像させる
ための表示装置として、たとえば特開平７−２１１１８
２号公報に示すようなディスプレイスイッチが提案され
ている。

【０００３】このディスプレイスイッチは、表示部（デ
ィスプレイ）と、その上方に配置された押しボタンスイ
ッチと、押しボタンスイッチの内部に配置された屈折率
分布形レンズとから主として構成されている。

【０００４】前記屈折率分布形レンズとしては、従来よ
り、多数の微小レンズ（マイクロレンズ）素子を組み合
わせてなるレンズアレイが用いられている。このような
レンズアレイの一例を図６および図７の各平面図に示
す。

【０００５】これらの図において、２０はそれぞれが屈
折率分布形レンズ素子である円柱形マイクロレンズ素子
を示しており、図６と図７とではその配列が異なってい
る。各マイクロレンズ素子２０の間には、接着剤が充填
されてなる接着層２１が形成されており（斜線部参
照）、このような接着層２１により、隣り合う各マイク
ロレンズ素子２０が互いに接合されている。

【０００６】このようなレンズアレイを備えたディスプ
レイスイッチにおいては、表示部に表示された画像情報
は、各マイクロレンズ素子２０を介して押しボタンスイ
ッチのキートップ部に正立実像として結像されるように
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、各マイクロレンズ素子２０，２０間に隙
間が発生しており、該隙間部分に充填された接着層２１
がレンズ機能を発揮し得ないため、表示部から出た光が
接着層２１により吸収されたり、あるいは反射されたり
する。その結果、キートップ部に結像される映像に乱れ
が生じたり、映像が暗くなったりして、鮮明な正立実像
の映像が得られない場合がある。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点を解消
すべくなされたもので、鮮明な正立実像の映像を得るこ
とができるレンズアレイおよび表示装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ンズアレイは、表示部に表示された情報を該表示部から
離れた位置に正立実像として結像させるための微小レン
ズ群からなるレンズアレイにおいて、前記微小レンズ群
を構成する各レンズ素子が、光軸と直交する面内におい
て隙間なく配列されていることを特徴としている。

【００１０】請求項２の発明に係るレンズアレイは、請
求項１において、前記微小レンズ群が、光軸と直交する
平面内に隙間なく配列された各々正多角形状の複数の凸
レンズ素子からなる第１のシートレンズと、前記第１の
シートレンズから所定の間隔を隔てて配置されるととも
に、前記第１のシートレンズの対応する各凸レンズ素子
とそれぞれ対向しかつ光軸と直交する平面内に隙間なく
配列された各々正多角形状の複数の凸レンズ素子からな
る第２のシートレンズとから構成されていることを特徴
としている。

【００１１】請求項３の発明に係る表示装置は、一定の
固定情報または変更可能な可変情報を表示可能な表示部
と、前記表示部に表示された情報を該表示部から離れた
位置に正立実像として結像させるための、光軸と直交す
る面内において隙間なく配列された微小レンズ群からな
るレンズアレイとを備えたことを特徴としている。

【００１２】請求項１および３の発明によれば、微小レ
ンズ群を構成する各レンズ素子が、光軸と直交する面内
において隙間なく配列されているので、レンズ素子のみ
からレンズアレイが構成されることになり、レンズアレ
イの全ての部分がレンズ機能を発揮できるようになる。
これにより、レンズアレイによって正立実像の映像が結
像される際に、映像が不鮮明になることがなく、鮮明な
映像を得ることができる。

【００１３】また請求項２の発明によれば、レンズアレ
イを構成する微小レンズ群が、所定間隔を隔てて対向配
置された第１，第２のシートレンズから構成されるの
で、レンズアレイ全体を軽量化でき、またレンズアレイ
自体の製造も容易になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を添付図
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施態様によ
る表示装置としてのディスプレイスイッチの縦断面概略
構成図、図２はレンズアレイの平面図、図３はその III
-III線断面図である。

【００１５】図１に示すように、ディスプレイスイッチ
１は、上方に開口する筒状の筐体２を有している。筐体
２の底部には、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレ
クトロルミネセンス）等から構成される面光源３が配置
されている。

【００１６】面光源３の上方には、文字や図形等の画像
情報が描かれた表示部としての透光性画像プレート（記
銘板）４が配置されている。すなわち、この場合には、
画像情報として一定の固定情報を映像化する例が示され
ている。なお、記銘板４のかわりに、ＬＣＤ（液晶）や
ＣＲＴを用いることも可能であり、この場合には、画像
情報として、変更可能な可変情報が映像化されることに
なる。

【００１７】記銘板４のさらに上方には、記銘板４に表
示された画像情報を該記銘板から離れたＳの位置に正立
実像Ａとして結像させるためのレンズアレイ５が設けら
れている。

【００１８】レンズアレイ５は、図２および図３に示す
ように、それぞれ平面視正六角形状を有する複数の平凸
マイクロレンズ素子１０を平面内に隙間なく配列してな
る第１のシートレンズ１１と、第１のシートレンズ１１
内の対応する各平凸マイクロレンズ素子１０とそれぞれ
対向する平面視正六角形状の複数の平凸マイクロレンズ
素子１２を同様に平面内に隙間なく配列してなる第２の
シートレンズ１３とを備えている。第１，第２のシート
レンズ１１，１３間で対応する各平凸マイクロレンズ素
子１０，１２の各光軸は一致している。

【００１９】なお、各平凸マイクロレンズ素子１０，１
２のかわりに非球面レンズ素子を用いるようにしてもよ
く、この場合には、コマ収差や色収差等を実用上解消す
ることが可能である。

【００２０】第１，第２のシートレンズ１１，１３は、
それらの両端側に配置されたスペーサ１４を介して所定
の間隔Ｄだけ離れて配置されている。この間隔Ｄは、レ
ンズアレイ５によって結像される記銘板４の映像が、筐
体２の上部開口内のＳの位置に正立実像Ａとして結像さ
れるような距離に設定される。

【００２１】筐体２の上部開口内には、投光部６ａと、
これに対向配置された受光部６ｂとから構成される透過
型光電スイッチ６が設けられている。また光電スイッチ
６は、面光源３の駆動回路（図示せず）に電気的に接続
されており、筐体２の上部開口内にたとえば指を入れ
て、投光部６ａから射出した光を遮断することにより、
面光源３がＯＮまたはＯＦＦするようになっている。

【００２２】次に、本実施態様の作用効果について説明
する。面光源３のＯＮ状態において、面光源３から発散
されて記銘板４を通った光はレンズアレイ５内の第１，
第２のシートレンズ１１，１３によって集束され、これ
により、筐体２の上部開口内のＳの位置に、記銘板４に
描かれた画像情報の正立実像Ａが結像される。

【００２３】この結像の際には、レンズアレイ５を構成
する第１，第２のシートレンズ１１，１３の各平凸マイ
クロレンズ素子１０，１２が、光軸と直交する各平面内
にそれぞれ隙間なく配列されているので、各シートレン
ズ１１，１３の全ての部分がレンズ機能を発揮し得る。
これにより、レンズアレイ５を介して正立実像の映像Ａ
が結像される際に、映像Ａが不鮮明になることがなく、
鮮明な映像を得ることができる。

【００２４】なお、従来においては、レンズアレイ内で
各マイクロレンズ素子間の隙間に充填される接着層が映
像を通して黒く見えるため、映像全体の鮮明度が落ちる
が、本実施態様においては、上述のように、各平凸マイ
クロレンズ素子１０，１２が隙間なく配列されているこ
とにより、レンズアレイ５の内部で黒く見える個所はな
く、映像全体の鮮明度が向上している。

【００２５】また、この場合には、所定間隔を隔てて対
向配置された第１，第２のシートレンズ１１，１３から
レンズアレイ５が構成されるので、レンズアレイ全体を
軽量化でき、レンズアレイ自体の製造も容易になる。と
くに、各シートレンズ１１，１３を樹脂製にすれば、よ
り一層の軽量化が可能である。またコストを大幅に削減
することも可能である。

【００２６】なお、前記実施態様では、正六角形状の平
凸マイクロレンズ素子１０，１２をそれぞれ隙間なく配
列してなる第１，第２のシートレンズ１１，１３を用い
ることにより、レンズアレイ５を構成した例を示した
が、本発明の適用はこれに限定されない。

【００２７】図４および図５は、本発明の他の実施態様
によるレンズアレイを説明するための図であり、図４は
このレンズアレイの平面図、図５はその V-V線断面図で
ある。

【００２８】これらの図に示すように、レンズアレイ
５′は、それぞれ正六角柱形状を有する複数のマイクロ
レンズ素子１５を隙間なく配列して構成されており、各
マイクロレンズ素子１５がそれぞれ屈折率分布形レンズ
素子になっている。すなわち、この場合には、円柱形状
の屈折率分布形レンズ素子の外周を正六角形状に切削す
ることにより製作されたマイクロレンズ素子１５を複数
個用意し、これらを互いに密着させて接着剤により接合
することにより、レンズアレイ５′が構成されている。

【００２９】この場合には、前記実施態様と同様に、各
マイクロレンズ素子１５が光軸と直交する面内に隙間な
く配列されていることにより、マイクロレンズ素子１５
のみからレンズアレイ５′が構成されていることになる
ので、レンズアレイ５′の全ての部分がレンズ機能を発
揮する。これにより、レンズアレイ５′を介して正立実
像の映像が結像される際に、映像が不鮮明になることが
なく、鮮明な映像を得ることができる。

【００３０】また、隣り合う各マイクロレンズ素子間に
は隙間が形成されないので、映像を通して見たときにレ
ンズアレイ５′の内部で黒く見える個所はなく、これに
より、映像全体の鮮明度を向上できる。

【００３１】なお、前記各実施態様では、各マイクロレ
ンズ素子１０，１２または１５をそれぞれ平面視正六角
形状に形成した例を示したが、本発明の適用はこれに限
定されるものではなく、正三角形状または正四角形状の
ものにも同様に本発明を適用できる。ただし、正六角形
状のものの方がより円に近い形状であるために結像時の
ひずみも少なくなるので、鮮明な映像を得ようとする観
点からは正六角形状のものの方が好ましい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明に係るレンズアレイ
および表示装置では、微小レンズ群を構成する各レンズ
素子を、光軸と直交する面内において隙間なく配列する
ようにしたので、レンズアレイを介して正立実像の映像
が結像される際に、鮮明な映像を得ることができる効果
がある。また、各レンズ素子の隙間部分が映像を通して
黒く見えることもなく、映像全体の鮮明度を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様によるディスプレイスイッ
チの縦断面概略構成図。

【図２】前記ディスプレイスイッチを構成するレンズア
レイの平面図。

【図３】図２の III-III線断面図。

【図４】前記レンズアレイの変形例を示す平面図。

【図５】図４の V-V線断面図。

【図６】従来のレンズアレイの平面図。

【図７】従来のレンズアレイの平面図。

【符号の説明】

１ ディスプレイスイッチ（表示装
置） ４ 記銘板（表示部） ５，５′ レンズアレイ １０，１２，１５ マイクロレンズ素子 １１ 第１のシートレンズ １３ 第２のシートレンズ Ｓ 結像位置 Ａ 映像

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示部に表示された情報を該表示部から
   離れた位置に正立実像として結像させるための微小レン
   ズ群からなるレンズアレイにおいて、 前記微小レンズ群を構成する各レンズ素子が、光軸と直
   交する面内において隙間なく配列されている、ことを特
   徴とするレンズアレイ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレンズアレイにおいて、 前記微小レンズ群が、 光軸と直交する平面内に隙間なく配列された各々正多角
   形状の複数の凸レンズ素子からなる第１のシートレンズ
   と、 前記第１のシートレンズから所定の間隔を隔てて配置さ
   れるとともに、前記第１のシートレンズの対応する各凸
   レンズ素子とそれぞれ対向しかつ光軸と直交する平面内
   に隙間なく配列された各々正多角形状の複数の凸レンズ
   素子からなる第２のシートレンズとから構成されてい
   る、ことを特徴とするレンズアレイ。
3. 【請求項３】 一定の固定情報または変更可能な可変情
   報を表示可能な表示部と、 前記表示部に表示された情報を該表示部から離れた位置
   に正立実像として結像させるための、光軸と直交する面
   内において隙間なく配列された微小レンズ群からなるレ
   ンズアレイと、を備えた表示装置。