JPS61267002A - 光学イメ−ジ拡大素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フレネルレンズを有する素子を複数催行およ
び列に配設して用いる際、個別の受像管により再生され
る互いに離間された複数の画像を組み合わして単一画像
を形成する光学イメージ拡大素子に関するものである。

また本発明は、斯かる光学イメージ拡大素子を設けた情
報表示装置ならびに複数の斯かる情報表示装置を具える
情報表示パネルにも関するものである。

“ビデオウオール”または“超大型スクリーンテレビジ
ョン”とも称される情報パネルは、例えば博覧会を開催
するような大きなスペースにおいて、大勢の人に、娯楽
番組、教育番組、コマーシャル、または各種メツセージ
を含む静止画像のような情報を表示するために広く使用
されている。

表示パネルは、例えば２ｒｄおよび２００ｄの間で変化
する表面区域ならびに０．５〜１ｍの程度の深さを有す
るものとすることができる。かかるパネルは、複数の行
および列に配設される従来型の受像管を具え、この受像
管の数はパネル画像の所望の大きさで決まる。

斯かるパネルは、同−数或いは異なる数の受像管により
各々再生され、同−寸法或いは異なる寸法の複数の種々
の画像を同時に再生するために使用することができ、ま
た、大きな一画像を再生する場合にも使用することがで
き、この場合には各受像管に全体画像の個別の部分を表
示させている。

特に単一画像を表示する場合において、さらに他の対策
を講じない限り、単一画像という所望の視覚的印象が画
像の不連続性により阻害される。その理由は、受像管の
ビューイングスクリーンまたは有効スクリーン表面が相
互に離間しているためである。このスクリーン表面が相
互に離間するのは、一つにはある一定の厚さの壁より成
るハウジングに受像管が収容されているためであるとと
もに、他にはビューイングスクリーンがこれら受像管の
１部分を覆っており、境界を有するようになるためであ
る。

この表示パネルに関連する他の問題は、受像管のスクリ
ーンが湾曲しているのに対し、観客に面するパネル表面
は平坦とするのが好適である点である。

ヨーロッパ特許出願第０．０７４．６９６号明細書には
、パネル画像の不連続性を減少するとともにフェースプ
レートの゛曲率を補償する数種類の可能性が記載されて
いる。例えば、多数の光ファイバを、その各一端が受像
管のフェースプレートに対向し、各他端が観衆に向けて
末広がり状態で対向するようにして、イメージ拡大効果
を得るようにしている。このイメージ拡大の結果として
、パネル画像を形成する画像構成部分は、何等不連続と
なることなく互いに隣り合うようになる。この解決策は
、特に遠距離からパネルを観る必要のある場合に適して
いる。観視距離が短い場合には、個々の光ファイバによ
り形成される画像素子がパネルで見え得るようになる。

所望の倍率を必要とするために、光ファイバの長さを一
定とする必要があり、したがってファイバ配列は厚さが
著しく厚くなり、したがって重さも比較的重くなる。時
に光ファイバの形状に円錐形状を必要とする場合には、
ファイバ配列の製造がさらに困難となり、これがため、
現在の技術を使用すると高価になる。

ヨーロッパ特許出願第０．０７４．６９６号明細書にも
述べられているように、受像管上の個々の画像は、平坦
なフレネルレンズを各受像管の前に配設することにより
、所望の倍率にすることができる。しかし、平坦なフレ
ネルレンズを用いて湾曲スクリーンに表示された画像を
結像すると、表示された画像は歪んだものとなる。さら
に、関連する受像管に対しフレネルレンズを正確に位置
決めする問題を解決する必要がある。個々のフレネルレ
ンズ間の遷位部分もパネル画像で見え得るようになって
いる。

本発明の目的は、これら問題を緩和し、大型スクリーン
表示パネルに使用するのが極めて好適なイメージ拡大素
子を提供せんとするにある。

本発明は、フレネルレンズを有する素子を複数催行およ
び列に配設して用いる際、個別の受像管により再生され
る互いに離間された複数の画像を組み合わして単一画像
を形成する光学イメージ拡大素子において、相互に直交
する２方向においてフレネルレンズの曲率を受像管のフ
ェースプレートの曲率と一敗させるようにしたことを特
徴とする。

ここにおいて、湾曲したビューインダスクリーンの前面
に平坦なフレネルレンズが配設される際に生じる収差お
よび歪みの問題は、米国特許第３゜９０９．５２５号明
細書ですでに指摘されている。この特許明細書には、非
球面レンズとして作用するような平坦なフレネルレンズ
を構成することが提案されている。しかし、斯かるレン
ズは、比較的複雑なリング構造を有しており、これを製
造するのは困難である。本発明のイメージ拡大素子は、
既に製造されている大型のフレネルレンズを、特殊な方
法で湾曲させるだけで済むという利点がある。

組立て時にフレネルレンズを受像間のフェースプレート
から所定距離だけ正確に離間させて配設するために、且
つ正確のイメージ倍率を得るために、更には観衆に対向
するフレネルレンズの全表面に亘って関連する受像管の
イメージのみを表示するために、本発明のイメージ拡大
素子はさらに前記フレネルレンズの端縁にこれから直立
する側壁を設けるようにしたことを特徴とする。この直
立する側壁により、フレネルレンズ間の遷位部分はパネ
ル画像上から見得なくなり、この直立する側壁の高さに
よりフレネルレンズと受像管との間の距離が規定される
ようになる。

隣接するフレネルレンズの側壁により生じたパネル画像
の不連続を回避するため、本発明のイメージ拡大素子に
おいて、さらに前記側壁を透明材料で造るとともにその
外表面が反射特性を呈するようにしたことを特徴とする
。この結果、直立する側壁はイメージ形成に寄与する。

受像管から生ずる光の一部は、関連するイメージ拡大素
子の直立する側壁に入射し、これら直立する側壁の外側
表面により観衆に向けて反射される。

さらに光学イメージ拡大素子において、前記側壁の、フ
レネルレンズとは反射側の側壁の曲率を予定する受像管
のフェースプレートの曲率と一致させるようにしたこと
を特徴とするのが好適である。

ビューインゲスクリーン上のラインパターンがフレネル
レンズの環状構造と干渉してパネル画像にモアレパター
ンを形成するのを防止するため、フレネルレンズの円錐
状内部表面は光拡散器として作用するようにしたことを
特徴とする。

さらに、本発明は受像管およびこれに固定されるイメー
ジ拡大素子を具える情報表示装置を提供するものである
。この情報表示装置は、フレネルレンズの湾曲表面が受
像管のフェースプレートの湾曲表面と同心的に配置され
るようにしたことを特徴とする。

さらに、この情報表示装置は、フレネルレンズの焦点距
離ｆ、前記フレネルレンズの倍率Ｎ＝Ｍ／Ｍ′並びに受
像管のフェースプレートとフルネルレンズとの間の距離
ａが次式、 ただし、Ｍ′は特定方向におけるフェースプレートの寸
法とし、Ｍは前記特定方向と同一方向におけるフレネル
レンズの寸法とする、を満足することを特徴とする。こ
の特徴により、フエースプレ−トに、正確な倍率で、且
つ正確な位置に歪みなく結像が行われるようになる。

さらに、この情報表示装置の好適実施例において、前記
光学イメージ拡大素子の側壁と受像管とに取付けられる
弾性素子を用いて、光学イメージ拡大管を受像管に固定
するようにしたことを特徴とする。したがって、弾性部
材の弾性力が互いに等しい関係上、受像管とイメージ拡
大素子とを相互に正確に整列させることができる。

本発明は、イメージ拡大素子を有し、行および列に配設
される複数の表示装置を具える情報表示パネルをも提供
するものである。本発明を用いることにより、この情報
表示パネルが不連続部分のない画像を表示することがで
きる。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図に示す表示パネル１は、行及び列に配設した複数
の受像管を具える。この受像管の数は、パネル画像の所
望の寸法に依存する。この受像管は従来からある、例え
ばスクリーン対角線６６ｃｍを有する管とし、これらを
互いにできるだけ接近させて配置する。受像管スクリー
ン或いはフェースプレートの端縁を実線３で示す。図を
明瞭なものとするため受像管のビューイングスクリーン
或いは有効スクリーン表面を図示しないが、実線３によ
り画成される区域より小さな区域をカバーしている。さ
らに、不連続な部分のない連続的な画面がパネル１の前
面に形成されるように、個々の受像管の画像を拡大する
ために、フレネルレンズを各受像管の前面に配設する。

このフレネルレンズの表面区域を破線４にて示し、この
破線は受像管のフェースプレートのイメージの境界をも
示す。

これら拡大されたイメージを互いに隣接させて、第１図
に示す平面から離れた場所の観察者に第１図の実線３０
により画成される１個の大画像の印象を与えるようにす
る。

第２図において、受像管のフレネルレンズ６及びフェー
スプレートを断面図で示す。フェースプレートの中心軸
線はフレネルレンズの光軸ＯＯ′と一致させる。このレ
ンズはフェースプレートの表面と同心状態に配置された
曲面７及び８を有する。フレネルレンズおよびフェース
プレート間の距離ａを、レンズの表面区域全体にわたっ
て一定にして・このフレネルレンズにより点１０で画成
されたビューイングスクリーンの一定倍率の各点を、対
応するイメージ点として結像を行い、したかって画像が
歪まないようにする。

フレネルレンズは例えばプラスチック材料から成る基板
を具え、例えば視聴者に対向する表面８には多数の環状
切子面９を設ける。その幾つかを第２図に示す。これら
切子面は屈折素子であり、これら素子により、これら素
子を透過する放射線を特定の角度に屈折する。この種の
レンズの動作のさらに詳しい説明は、光学に関する標準
的な文献に述べられている。

フレネルレンズは、点１０の制限内でイメージを係数Ｎ
＝Ｍ／Ｍ′だけ拡大する。この倍率は、フルネルレンズ
の焦点距離並びにレンズおよびフエのように選定するこ
とができる。

この距離をフレネルレンズ６の表面区域全体にわたって
維持し得るようにするために、フレネルレンズには、第
３図に示すような直立側壁１１及び１２を設ける。この
第３図はフェースプレート５及びフレネルレンズ６の斜
視図である。この側壁１１及び１２を、フレネルレンズ
の表面に対し９０’以下の角度で延在させて、前記側壁
の端部１３及び１４により画成される区域がフレネルレ
ンズの区域より小さくなるようにする。さらに、側壁１
１及び１２をフェースプレートと一致するように湾曲さ
せる。

斯様にして、フレネルレンズにより形成されるフェース
プレートのイメージは、一平面に投影される際に矩形と
なるようにする。

側壁１１及び１２の端部１３及び１４の曲率はフェース
プレート５の曲率に一致させ、したがってフレネルレン
ズの表面７および８の曲率に一致させる。

これによって、フレネルレンズの側壁をフェースプレー
トに押圧する場合、レンズ及びプレートが自動的に互い
に正確に整列されるようになる。

この際、受像管から側壁を通った光がフレネルレンズを
経て隣接受像管のイメージを形成しないようにする必要
がある。その理由は、パネル画像を共に構成する画像構
成部分の端部にぼやけが生じるためである。これがため
、光吸収材料で側壁を形成するのが望ましい。しかし、
画像構成部分は暗い縞により囲まれ、画像構成部分の端
部は輝度が弱くなっている。光の損失に関する良好な解
決策は側壁に内部反射機能を持たせて、受像管から出射
された全ての光が当該受像管に形成されたイメージに寄
与し得るようにする。この解決策には、各側壁に対する
暗い縞がパネル画像に形成され、この縞により画像構成
部分間の距離が強められ、本発明による影響を部分的に
相殺するという欠点がある。

本発明では、第４図にて示すように側壁を透明材料で形
成するとともに外部反射することができるようにする。

この第４図はフェースプレート５と直立側壁１１とを有
するフレネルレンズ６の断面図である。これら側壁の外
部には反射被覆層１５を配設する。これにより側壁はフ
ェースプレートの端縁からフレネルレンズに向けて出射
した光を導く先導波管としての機能を有する。

側壁１１及び１２を、側壁及びフレネルレンズの材料の
屈折率に極めて近い屈折率を有する透明接着剤によりフ
レネルレンズに固着して、側壁及びフレネルレンズ間の
遷位部分からの反射が最小となるようにすることができ
る。

イメージ拡大素子の実際の例では、側壁をポリメタクリ
ル酸メチル（ＰＭＭＡ）により形成する。レンズの厚さ
ｄｌを約３鶴及び側壁の厚さを約５１鳳とする。フレネ
ルレンズをダイアゴナル６６０　ｍ（２６型）の受像管
上の画像を拡大するのに使用する場合、表面８を高さ約
４５ｏｎ及び幅約５７２　ｖａとする。曲率半径ＲＬは
両方とも約１０８（ｈｎとする。フェースプレートの曲
率半径Ｒ２を約１０００ｍとし、フェースプレート及び
フレネルレンズの間の距離ａを約８０ｍとする。フェー
スプレートの画像は幅約９０５寵及び高さ約３８ｏ１−
となる。

情報ディスプレイパネルにフレネルレンズを使用すると
、最初の画像の画像内容を最適な範囲に再生する。−画
像を個々の受像管により夫々再生される複数の画像構成
部分に分割する場合には、隣接スクリーンで再生される
各細部の縁部が互いに接することがない。この場合には
、受像管に形成される画像構成部分を、各受像管におけ
る電子ビームの最大偏向を増大させることにより拡大さ
せて改善することができる。しかし、この場合に観察区
域外側のフェースプレートの端縁の、画像内容の一部が
失われ、この一部分をパネルにより再生することはでき
ない。しかし、フレネルレンズを観察区域に使用する場
合に、フレネルレンズの倍率を互いに適合させるように
すれば、原理的には画像内容全体を表示することができ
る。

フェースプレート上のラインパターンがフレネルレンズ
の環状パターンと干渉して、パネル画像にモアレリング
を発生する。このモアレリングが発生しないようにする
ためには、受像管に対向するフレネルレンズの表面７に
拡散物体としての機能を持たせる。この内部表面７に光
拡散特性を与える手段は数種類あるが、この内部表面７
に広がる前に硬化する透明ラッカーを噴霧により塗布し
て層１７を形成するのが好適である。

また、イメージ拡大素子を受像管に固着する方法も数種
類あるが、このイメージ拡大素子を異なる４点でフェー
スプレートに向けて引張る弾性手段にて固着するのが最
適であり、その結果、特にフレネルレンズおよびフェー
スプレートの一致した形状のため、フェースプレートお
よびフレネルレンズは自動的に整列される。

第５図に引張ばねを用いた好適な固着方法を図示する。

この図は、画像表示装置の一部を示す側面図である。フ
ェースプレートには再び符号５を付す。また符号２０は
受像管の円錐部を、２１はフェースプレートが円錐部に
取付けられた場所の受像管のリムバンドを夫々示す。イ
メージ拡大素子６はフレネルレンズであり、符号１２は
フレネルレンズに取付けるとともにフェースプレートに
隣接する側壁を示す。破線１８は他の側壁１１の１つを
表す。

側壁１２には孔１９を形成し、この孔に割ビン２３を固
定する。符号２４及び２５はこの割ビンの湾曲を示す。

引張ばね２７の一端２６を割ピン背後で係止する。この
はねの他端２８をねじ２９によって受像管に固定する。

第５図に示すように各側壁に対し２組の固定手段を配設
して、４個の引張ばねによりフレネルレンズがフェース
プレートに押圧されるようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は表示パネルの正面図、 第２図はフレネルレンズにより画像を拡大する原理を示
す説明図、 第３図は受像管のフレネルレンズおよびフェースプレー
トを示す斜視図、 第４図は前記フレネルレンズおよびフェースプレートの
断面図、 第５図はフレネルレンズを引張りばねにより受像管に固
定する態様を示す側面図である。 １・・・表示パネル　　　　２・・・受像管５・・・フ
ェースプレート　６・・・フレネルレンズ１１．１２・
・・側壁 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファプリケン ロ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、フレネルレンズを有する素子を複数個行および列に
   配設して用いる際、個別の受像管により再生される互い
   に離間された複数の画像を組み合わして単一画像を形成
   する光学イメージ拡大素子において、相互に直交する２
   方向においてフレネルレンズの曲率を受像管のフェース
   プレートの曲率と一致させるようにしたことを特徴とす
   る光学イメージ拡大素子。 ２、前記フレネルレンズの端縁にこれから直立する側壁
   を設けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光学イメージ拡大素子。 ３、前記側壁を透明材料で造るとともにその外表面が反
   射特性を呈するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の光学イメージ拡大素子。 ４、前記側壁の、フレネルレンズとは反射側の側壁の曲
   率を予定する受像管のフェースプレートの曲率と一致さ
   せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   または第３項記載の光学イメージ拡大素子。 ５、前記フレネルレンズの円錐状内部表面が光拡散器の
   機能を呈するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第４項の何れか一項に記載の光学イメージ
   拡大素子。 ６、フレネルレンズの内表面を、透明被膜で不連続に被
   覆するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の光学イメージ拡大素子。 ７、特許請求の範囲第１項乃至第６項の何れか一項記載
   の光学イメージ拡大素子が固定された受像管を具える情
   報表示装置において、フレネルレンズの湾曲表面が受像
   管のフェースプレートの湾曲表面と同心的に配置される
   ようにしたことを特徴とする情報表示装置。 ８、フレネルレンズの焦点距離ｆ、前記フレネルレンズ
   の倍率Ｎ＝Ｍ／Ｍ′並びに受像管のフェースプレートと
   フレネルレンズとの間の距離ａが次式、 ａ＝ｆ・（１−Ｍ′／Ｍ） ただし、Ｍ′は特定方向におけるフェースプレートの寸
   法とし、Ｍは前記特定方向と同一方向におけるフレネル
   レンズの寸法とする、を満足することを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の情報表示装置。 ９、前記光学イメージ拡大素子の側壁と受像管とに取付
   けられる弾性素子を用いて、光学イメージ拡大管を受像
   管に固定するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第７項または第８項記載の情報表示装置。 １０、特許請求の範囲第７、８または９項記載の、行お
   よび列に配設される複数の情報表示装置を具えるように
   したことを特徴とする情報表示パネル。