JPH09274177A

JPH09274177A - 光学的２次元画像伝送装置

Info

Publication number: JPH09274177A
Application number: JP8086115A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nemoto; 浩之根本
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-21
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3261308B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微小レンズアレイを液晶ディスプレイ装置等
の平面状の画像表示面を有する画像表示装置の前面に組
み込んで、空間結像により画像の位置を画像表示装置枠
体の最前面に一致させ、視差が生じないようにするため
の、製造コストの安価な光学的２次元画像伝送装置を提
供する。【解決手段】複数の微小レンズ体１を各微小レンズ体
１の光軸２が互いに平行となるように配列させた微小レ
ンズアレイ３からなる正立等倍光学系と平面状の画像表
示面を有する画像表示装置４を備えて、前記画像表示装
置４からの出射光が、前記微小レンズアレイ３へ入射す
る場合、入射角が前記微小レンズ体１の光軸２に対して
一定角度内に制限されている点にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の微小レンズ
体を各微小レンズ体の光軸が互いに平行となるように配
列させた微小レンズアレイを備えてなる光学的２次元画
像伝送装置に関し、更に詳しくは、前記微小レンズアレ
イを液晶ディスプレイ装置等の平面状の画像表示面を有
する画像表示装置の前面に組み込んで、空間結像により
画像の位置を画像表示装置枠体の最前面に一致させ、視
差が生じないようにするための、製造コストの安価な２
次元画像伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的２次元画像伝送装置としては、簡
単なものでは、一方の端面に入射した光が他方の端面か
ら出射する光伝送機能を有する光ファイバーを多数本束
ねて一体化し、その軸方向に対して垂直に切断すること
で平板状とした光ファイバープレートを用いたものがあ
る。しかし、光ファイバープレートは各光ファイバが１
個の画素の伝送を受持ち、それが集積されることで平面
的な２次元画像情報を伝送するのであるが、各光ファイ
バには空間結像作用はなく、一方の面を物体に密着させ
なければ、他方の面に像は現れない。つまり光ファイバ
ープレートの両面が必ず夫々物体面及び像面となるよう
な使い方しかできず、光ファイバープレートを使用した
光学系の設計自由度が低く、用途が限定されていた。ま
た、各光ファイバは画素１個１個に対応し、補完作用が
無いため、もし折れ等の欠陥が含まれると、それが直接
画素の欠陥となってしまうという問題もあった。

【０００３】上述の光ファイバープレートの問題点を解
決するためには、空間結像作用を有するレンズ体を用い
た光学系を構成する必要があるが、単一の光学系では構
造的に大型化するという問題があるため、従来より、微
小レンズ体よりなる微小光学系を各微小光学系の光軸が
互いに平行となるように配列させた複数の微小光学系か
らなる微小レンズアレイが用いられていた。ここで、上
述のように構成された微小レンズアレイにおいては、微
小レンズアレイの物体面上の全体像を各微小光学系の結
像を集積して、矛盾無く微小レンズアレイの結像面上に
再生像を合成するためには、各微小光学系が正立等倍光
学系であることに注意を要する。

【０００４】前記微小レンズアレイの一例としては、複
数の球面柱状レンズを、球面柱状レンズからなる微小光
学系相互間の迷光を防止するための遮光板等の遮光手段
を各球面柱状レンズ間に設けて、各球面柱状レンズの光
軸が互いに平行となるように配列させたものが、例え
ば、特開昭５５−９０９０８号公報、及び、特開平１−
１２４８０１号公報に開示されている。ここで開示され
ている微小レンズアレイでは、前記遮光手段は微小光学
系相互間の迷光を防止する機能に加え、複数の球面柱状
レンズを支持する支持機能も有している。また、凸面ま
たは凹面形状の微小レンズ体が各微小レンズ体の光軸が
互いに平行となるように平板上に成形された微小レンズ
アレイの例が、例えば、特開昭５５−９０９０８号公
報、特開昭６４−８８５０２号公報、特公昭４９−８８
９３号公報、特開昭６１−１８３６０１号公報、及び特
開昭６０−２９７０３号公報に開示されている。特に、
特開昭５５−９０９０８号公報、及び特公昭４９−８８
９３号公報では、前記凸面または凹面形状の微小レンズ
体からなる各微小光学系が正立等倍光学系となるように
前記微小レンズアレイを前記光軸方向に複数面設けた場
合において、前記微小光学系相互間の迷光を防止するた
めの遮光手段が設けられている。更に、微小レンズ体が
幾何学的な形状により形成されずに、各微小レンズ体の
光軸から周辺部に向け、また微小レンズアレイ表面から
光軸方向内部に向け屈折率が徐々に変化する屈折率分布
型で、且つ各微小レンズ体の光軸が互いに平行となるよ
うに平板上に一体成形された微小レンズアレイの例が、
例えば、特開昭５７−５３７０２号公報、及び、特開昭
６０−２９７０３号公報に開示されている。また、他の
屈折率分布型の微小レンズアレイの例として、光ファイ
バーの屈折率が中心軸から外周面に向かって放物線状に
変化することで通常のレンズと同様な空間結像作用を有
するロッド状の屈折率分布型光ファイバーを多数本束ね
て一体化し、その軸方向に対して垂直に切断することで
平板状とした屈折率分布型ロッドレンズアレイがある。

【０００５】上記微小レンズアレイを用いた光学的２次
元画像伝送装置では、微小レンズアレイがロッド状の微
小レンズ体を束ねて一体化したものも、微小レンズ体が
平板上に成形され一体化したものも、各微小光学系を正
立等倍光学系として使用する場合、前記微小光学系相互
間で各微小光学系に入射した入射光の一部が隣接する微
小光学系に入射して擾乱光となり再生像の画質を劣化さ
せる迷光を防ぐための処置を施す必要がある。上述のよ
うに、従来より、前記迷光を防ぐための処置として、隣
接する微小光学系間に遮光板等の遮光手段が設けられて
いた。（特開昭５５−９０９０８号公報、特公昭４９−
８８９３号公報、特開平１−１２４８０１号公報）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロッド
状の微小レンズ体を束ねて一体化した微小レンズアレイ
の場合、ロッド状の微小レンズ体を束ねて一体化する製
造工程自体が複雑で、製造コストを安価にするには構造
上問題がある。更に、各ロッド状の微小レンズ体を束ね
て一体化するための支持部材に部分的に遮光機能を持た
せることも可能であるが、遮光手段を設けることにより
製造工程が複雑化することが考えられる。特に、屈折率
分布型ロッドレンズアレイでは、微小レンズ体自体の製
造工程が複雑であるため、全体の製造コストを安価にす
ることがより困難となる。一方、微小レンズ体が平板上
に成形され一体化した微小レンズアレイの場合は、ロッ
ド状の微小レンズ体を束ねて一体化した微小レンズアレ
イに比べて、微小レンズアレイ自体の製造コストを安価
にすることは容易と考えられるが、微小レンズアレイを
そのまま単純に光学的２次元画像伝送装置として使用す
れば、迷光が発生し再生画像を劣化させてしまい、また
遮光手段を設けた場合、遮光手段を設けるための製造工
程が追加となり、製造工程が大幅に複雑化し製造コスト
低減が著しく困難となるという問題がある。

【０００７】上述のように、従来の技術による微小レン
ズアレイを用いた光学的２次元画像伝送装置は製造コス
トが高価で、本発明が対象とする、例えば、図１に示す
ような液晶表示付きの押しボタン式スイッチ等の比較的
安価な画像表示機能を有する製品に使用する場合、前記
製品の製品コストが高くなってしまうという問題があ
る。本発明の目的は、上述の製造コスト上の問題点を解
消し、前記微小レンズアレイを液晶ディスプレイ装置等
の平面状の画像表示面を有する画像表示装置の前面に組
み込んで、空間結像により画像の位置を画像表示装置枠
体の最前面に一致させ、視差が生じないようにするため
の、製造コストの安価な光学的２次元画像伝送装置を提
供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による光学的２次元画像伝送装置の第一の特徴
構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した通
り、複数の微小レンズ体を各微小レンズ体の光軸が互い
に平行となるように配列させた微小レンズアレイからな
る正立等倍光学系と平面状の画像表示面を有する画像表
示装置を備えて、前記画像表示装置からの出射光が、前
記微小レンズアレイへ入射する場合、入射角が前記微小
レンズ体の光軸に対して一定角度内に制限されている点
にある。

【０００９】本発明による光学的２次元画像伝送装置の
第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記
載した通り、複数の微小レンズ体を各微小レンズ体の光
軸が互いに平行となるように配列させた微小レンズアレ
イからなる正立等倍光学系と平面状の画像表示面を有す
る画像表示装置を備えて、前記微小レンズアレイと前記
画像表示装置の間に前記微小レンズアレイへの入射光の
入射角を前記微小レンズ体の光軸に対して一定角度内に
制限する入射光制限手段を備えている点にある。

【００１０】本発明による光学的２次元画像伝送装置の
第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記
載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記画像
表示装置が、最大視野角４５度以下の液晶ディスプレイ
装置である点にある。

【００１１】本発明による光学的２次元画像伝送装置の
第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記
載した通り、上述の第一、第二または第三の特徴構成に
加えて、前記微小レンズアレイが、球面または非球面形
状の凸面または凹面よりなる微小レンズ体が複数個、各
微小レンズ体の光軸が互いに平行となるように平板上に
形成されたものであり、任意の曲率半径または非球面係
数を有する３枚以上の前記微小レンズアレイが前記光軸
方向に直列して正立等倍光学系である微小レンズアレイ
群を構成し、前記微小レンズアレイ群の像側焦点面に光
散乱板を備えている点にある。

【００１２】本発明による光学的２次元画像伝送装置の
第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項５に記
載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、前記微小
レンズアレイ群が第１曲率半径または第１非球面係数を
有する第１微小レンズアレイと第２曲率半径または第２
非球面係数を有する第２微小レンズアレイを夫々２枚有
し、前記第１微小レンズアレイと前記第２微小レンズア
レイが交互に配置されてある点にある。

【００１３】以下に作用を説明する。第一の特徴構成に
よれば、前記微小レンズアレイが正立等倍光学系を構成
するため、物側焦点面上の２次元画像が像側焦点面上に
正立等倍変換されて伝送され、更に、前記画像表示装置
からの出射光の出射角を制御することで、または、出射
光の出射角が一定範囲内に制限された画像表示装置を使
用することで、迷光となる前記微小レンズアレイへの入
射光の前記微小レンズ体の光軸に対する入射角の大きい
成分の一部または全部を除去され、前記迷光を低減また
は防止することができ、結果として、製造コストを安価
に抑えると同時に再生画像の劣化の低減または防止が可
能な光学的２次元画像伝送装置を提供することができる
のである。

【００１４】第二の特徴構成によれば、第一の特徴構成
と同様に前記微小レンズアレイが正立等倍光学系を構成
するため、物側焦点面上の２次元画像が像側焦点面上に
正立等倍変換されて伝送される。更に、各微小レンズ体
の光軸上に形成される微小光学系の各微小光学系相互間
に迷光を防止するための遮光手段を設けずとも、迷光と
なる前記微小レンズアレイへの入射光の前記微小レンズ
体の光軸に対する入射角の大きい成分の一部または全部
を除去することができ、迷光を低減または防止すること
ができ、また前記入射光制限手段は前記微小レンズアレ
イとは別体で形成できるため、安価な入射光制限手段が
選択でき、また、前記画像表示装置の選択条件が緩和さ
れ、種々の画像表示装置の使用が可能となる。結果とし
て、製造コストを安価に抑えると同時に、再生画像の劣
化の低減または防止が可能な光学的２次元画像伝送装置
を提供することができるのである。

【００１５】第三の特徴構成によれば、通常の液晶ディ
スプレイ装置においては高価なもの程、出射光の出射角
に相当する視野角が広く、安価なもの程視野角が狭くな
る傾向があるため、例えば、電子式卓上計算機等の比較
的安価な製品の文字ディスプレイに使用されており、平
面状の画像表示面を有する画像表示装置の中では最も安
価な部類に属する、最大視野角が、駆動方法、駆動電
圧、偏光板の特性等によって変化するが、概ね３０度前
後である、ねじれネマティック（ＴＮ）型液晶ディスプ
レイを使用することができ、迷光を防止するための遮光
手段も前記入射光制限手段も設けず、製造コストを安価
に抑えると同時に再生画像の劣化の低減または防止がで
きるのである。尚、前記微小レンズアレイにおいて迷光
が発生しない入射角の条件は、単一の微小光学系におい
て幾何光学的に計算される入射角条件を越えた入射角の
入射光があっても、最終的な再生画像の迷光による劣化
が十分許容範囲内である場合が多く、厳密な入射角の規
定は困難であるが、概ね４５度以内に入射角を制限でき
れば十分である。結果として、ＴＮ型液晶ディスプレイ
以外に、ＴＮ型液晶ディスプレイよりも視野角の広い超
ねじれネマティック（ＳＴＮ）型液晶ディスプレイの使
用も可能である。

【００１６】第四の特徴構成によれば、微小レンズ体が
球面または非球面形状の凸面または凹面よりなる場合
に、各微小レンズ体の光軸上に形成される微小光学系の
レンズ面が３面以上あるため正立等倍光学系を構成する
ことができ、各微小光学系の結像を適切に集積し、正し
い再生画像を前記光散乱板に正立等倍変換でき、更に、
各微小レンズ体の光軸が互いに平行となるように平板上
に形成されるため、各微小レンズアレイまたは２枚一組
の微小レンズアレイを一体成形または少ない工程数で一
体化でき、製造コストを安価に抑えることができるので
ある。更には、前記光散乱板で再生像が結像しているた
め、前記微小レンズアレイに入射する前に制限されてい
た視野角が広がり、前記光散乱板を本発明を使用した製
品の最前面に設けることで視差が無くなり、見やすい表
示面を得ることができるのである。

【００１７】第五の特徴構成によれば、前記第１微小レ
ンズアレイと前記第２微小レンズアレイを２枚一組で一
体成形または少ない工程数で一体化することができ、更
に、前記２枚一組で一体化された同じ微小レンズアレイ
を２組、光軸方向に直列させることで、容易に前記微小
光学系を正立等倍光学系とすることができ、更には、前
記微小レンズアレイ群が光軸方向の前後方向に非対称で
あるため、夫々第１曲率半径または第１非球面係数と第
２曲率半径または第２非球面係数を適宜設定すること
で、前記微小光学系の物側焦点位置と像側焦点位置を任
意に設定でき、前記微小レンズアレイ群を前記画像表示
装置と前記光散乱板間に設置すべき位置選択の自由度の
高い、且つ製造コストの安価な光学的２次元画像伝送装
置を提供することができるのである。尚、前記２枚一組
で一体化された同じ微小レンズアレイを２組、光軸方向
の前後方向に対称な状態で直列させた場合は、前記微小
光学系の物側焦点と最も物空間に近い前記微小レンズ体
のレンズ面との距離、及び、前記微小光学系の像側焦点
と最も像空間に近い前記微小レンズ体のレンズ面との距
離が等しくなり、前記微小レンズアレイ群を前記画像表
示装置と前記結像用スクリーン間の丁度中央に設置する
必要があり、前記設置位置選択の自由度が著しく低下す
ることに注意を要する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１９】図２及び図３に、本発明の一構成要素であ
る微小レンズアレイ３を２枚一組で一体化した微小両面
レンズアレイ８の一実施形態を示す。図２は各微小レン
ズ体１の光軸２を含む平面で切断した断面図であり、図
３は微小レンズアレイ３の要部の平面図である。図２及
び図３に示すように、各微小レンズ体１は夫々同じ材質
で同じ形状をしており、ガラス基板３ｃ上にマトリクス
状に互いに隣接して整列形成されており、上面側が第１
の曲率半径を有する複数の球面が外側凸状に形成された
第１微小レンズアレイ３ａで、下面側が第２の曲率半径
を有する複数の球面が外側凸状に形成された第２微小レ
ンズアレイ３ｂである。前記微小レンズ体１の光軸２は
上下の第１微小レンズアレイ３ａと第２微小レンズアレ
イ３ｂ間で一致している。図４に示すように、図２及び
図３に示す微小両面レンズアレイ８を２組、一方が他方
を前記光軸２の方向に一定距離だけ平行移動させた位置
にスペーサ６ｂを介して直列させ、微小レンズアレイ群
６を構成している。図４中の合わせマーク６ａは、前記
微小両面レンズアレイ８を２組、前記光軸２の方向に直
列配置させる場合、前記２組の微小両面レンズアレイ８
間で前記光軸２を一致させて、各微小レンズ体１の共通
の光軸２上に正立等倍の微小光学系を構成させるために
使用する。図５は、光軸２を共有する４個の前記微小レ
ンズ体１からなる微小光学系の光軸２を含む平面で切断
した断面図である。尚、図５は、図４に示す微小レンズ
アレイ群６の微小光学系、及び、前記微小両面レンズア
レイ８を２組、前記光軸２に対して垂直な面を対称面と
して前記光軸２の前後方向に対称形となる対称形微小レ
ンズアレイ群を含む微小レンズアレイ群の、より一般的
な微小光学系を示すものである。図５中、ｒ１、ｒ２、
ｒ３及びｒ４は前記４個の微小レンズ体１の各曲率半径
であり、物空間側から順にｒ１、ｒ２、ｒ３及びｒ４で
ある。また、曲率半径の負号は球面が像空間側に凸面を
形成していることを意味する。図４に示す微小レンズア
レイ群６の微小光学系の場合、ｒ１＝ｒ３、ｒ２＝ｒ４
となり、前記対称形微小レンズアレイ群の微小光学系の
場合、ｒ１＝−ｒ４、ｒ２＝−ｒ３となる。ｎ１及びｎ
２は夫々、前記微小レンズ体１及び前記ガラス基板３ｃ
の屈折率であり、Ｌ０及びＬ１は夫々、前記微小光学系
の物側焦点と最も物空間に近い前記微小レンズ体１のレ
ンズ面との距離、及び、前記微小光学系の像側焦点と最
も像空間に近い前記微小レンズ体１のレンズ面との距離
であり、更に、Ｌ２、ｄ０及びφ０は夫々、前記２組の
微小両面レンズアレイ８の対向距離、前記各微小両面レ
ンズアレイ８の厚み、及び前記各微小レンズ体１の口径
である。尚、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２及びｄ０は前記光軸２上
での長さである。表１は前記各部の曲率半径、屈折率、
及び寸法の各具体例、並びに、再生像の空間周波数を５
つの構成例について列記したものである。表１中、構成
例１乃至４は前記対称形微小レンズアレイ群の微小光学
系の例で、Ｌ０＝Ｌ１となっており、構成例５は非対称
形である図４に示す微小レンズアレイ群６の微小光学系
の一例で、Ｌ０≠Ｌ１となっている。尚、各構成例共、
隣接する前記微小光学系間の再生像の重なり度は１．０
であり、前記各微小レンズ体１の材質はアクリル、及び
前記ガラス基板３ｃの材質はＢＫ７である。

【００２０】

【表１】

【００２１】一定の入射角の入射光が迷光になるかの否
かの判断は、表１に示すようなレンズ材質の屈折率と各
部の寸法に依存するが、最も物空間側に位置する微小レ
ンズ体１に入射する入射光が先ず迷光とならない条件
は、図６に示すように、前記微小レンズ体１の最外周端
部に入射角９０度で入射した光が光軸と平行に出射しな
ければならないことである。この時の出射角は臨界角で
あり、同じ点光源から前記微小レンズ体１のレンズ面中
心に入射する入射角が迷光とならない入射角の臨界条件
である。前記臨界条件は後述するように、前記各部の寸
法には依存せず、レンズ材質の屈折率にのみ依存して決
定される。

【００２２】以下、図６に従って説明する。物焦点面に
位置する光軸からの高さＣの物体Ａの頂点から前記微小
レンズ体１の最外周端部に入射角９０度で入射した光の
出射角θ₂及び前記物体Ａの頂点から前記微小レンズ体
１のレンズ面中心に入射する入射角θ₁に関して、スネ
ルの法則及び幾何学的に式１乃至式３が成立する。

【００２３】

【数１】ｎ₀ｓｉｎ９０゜＝ｎ₁ｓｉｎθ₂

【００２４】

【数２】ｔａｎθ₂＝（Ｌ０＋ｔ）／（Ｃ＋ｒ）

【００２５】

【数３】ｔａｎθ₁＝Ｃ／Ｌ０

【００２６】但し、ｎ₀、ｎ₁は空気中及び前記微小レ
ンズ体１の屈折率で、Ｌ０は前記微小レンズ体１の物側
焦点とレンズ面との距離で、ｔは前記レンズ面の光軸方
向の厚みで、ｒは前記微小レンズ体１の口径の半値（半
径）である。重なり度１となる式４の条件下において、
上述の式１乃至式３を解法すると、式５を得る。

【００２７】

【数４】Ｃ＝２ｒ

【００２８】

【数５】

【００２９】但し、ｎ_rはｎ₀、ｎ₁の屈折率比でｎ₁
／ｎ₀で与えられる。表１に示す屈折率ｎ₁＝１．５１
２と空気中の屈折率ｎ₀＝１の場合、式５より、θ₁＝
４１．４１゜となる。また、θ₁＝４５゜となる屈折率
ｎ₁は１．６２４となる。以上、前記微小レンズ体１の
屈折率ｎ₁が概ね１．６付近であれば、最も物空間側に
位置する微小レンズ体１に入射する入射光が迷光となら
ない入射角の臨界条件は各部の寸法に関係なく入射角が
概ね４５度以下である必要がある。尚、前記臨界条件を
満足して入射した入射光が最終的に迷光とならない条件
は前記各部の寸法に依存する。つまり、前記臨界条件を
満足しない場合は、前記各部の寸法に関係なく必ず迷光
が発生することになる。

【００３０】図１は、図４に示す微小レンズアレイ群６
と、平面状の画像表示面を有する前記画像表示装置４及
び前記液晶ディスプレイ装置４ａの一例である最大視野
角が約３０度のＴＮ型液晶ディスプレイ４ｂと、例え
ば、すりガラスのような散乱光の大半を透過させる透過
型の光散乱板７を備えて構成される押しボタン式スイッ
チの結像光学系の、前記複数の微小光学系に共通な一つ
の子午平面上の断面図である。前記ＴＮ型液晶ディスプ
レイ４ｂは、平板状の表示面が前記各微小光学系の光軸
２と垂直に前記微小レンズアレイ群６の物側焦点位置に
合致するように、合成樹脂製の第１枠体９を介して前記
微小レンズアレイ群６と一体化されている。前記光散乱
板７は合成樹脂製の第２枠体１０の最前面に取り付けら
れており、更に、前記第２枠体１０は前記第１枠体９
に、前後往復運動自在に、且つ前記往復運動の前方終止
端で静止可能に係着しており、図１に示す前記静止状態
は、前記光散乱板７の表面が光軸２と垂直に交差し、前
記微小レンズアレイ群６の物側焦点位置に合致するよう
に調整されている。前記光散乱板７に結像する前記微小
レンズアレイ群６からの入射光は前記光散乱板７で散乱
し、散乱光の大半は反対側に透過するため、再生像の視
野角が広がり、見やすい再生像が得られる。前記押しボ
タン式スイッチは、前記光散乱板７を含む前記第２枠体
１０を所定量押し込み前記静止状態に戻る度に、次回に
前記押しボタン式スイッチを作動させた場合の機能を次
々と前記光散乱板７に表示する。図１に示す押しボタン
式スイッチの場合、ＴＮ型液晶ディスプレイ４ｂを前記
第２枠体１０に取り付ける必要が無く、前記第１枠体９
に固定されているため、前記押しボタン式スイッチが複
数個の場合でも、液晶ドライバ回路や液晶コントローラ
を各別に設ける必要がなく、前記第１枠体９を共通の回
路基板上に固定すれば良く、製造コストの低減を図るこ
とができる。

【００３１】以下に、別実施形態を説明する。平面状の
画像表示面を有する画像表示装置４の一例である前記Ｔ
Ｎ型液晶ディスプレイ４ｂは他方式の液晶ディスプレイ
や、例えばプラズマディスプレイ等の他方式のフラット
パネルディスプレイを使用しても構わない。但し、視野
角が４５度を大幅に越える場合は、図１中に２点鎖線で
示すように、前記液晶ディスプレイや前記フラットパネ
ルディスプレイの前面に、前記微小レンズアレイ群６へ
の入射光の入射角を前記微小レンズ体１の光軸２に対し
て一定角度内に制限する入射光制限手段５を設けるのが
望ましい。この場合、図７に示すように、前記入射光制
限手段５として、例えば、前記液晶ディスプレイや前記
フラットパネルディスプレイの各画素４ｂ毎に、各画素
４ｂの境界部分にカラー液晶ディスプレイのカラーフィ
ルタの分離等に使用されるブラックマトリクスと同等な
ブラックマトリクス状の遮光壁を設けるのも好ましい実
施の形態である。前記入射光制限手段５の他の実施の形
態として、前記液晶ディスプレイや前記フラットパネル
ディスプレイの各画素毎に対応する微小レンズ体を有す
る微小レンズアレイを、前記微小レンズアレイ群６とは
独立して設けても構わない。前記微小レンズアレイ群６
の構成は表１に示す実施の形態に限定されるものではな
い。各微小レンズ体は球面であっても非球面でも構わな
いし、ガラス基板３ｃは例えばアクリル樹脂等の合成樹
脂製基板でも構わない。各微小レンズ体１の形状は凸面
状でも、凹面状でも構わないし、前記凸面状または凹面
状の各微小レンズ体１をプレス加工等で、合成樹脂製基
板に一体成形するのも望ましい。また、凹面状の微小レ
ンズ体１が形成された場合は、凹部に屈折率の高い材質
を充填するのも望ましい。更に、前記微小レンズ体１が
幾何学的な形状により形成されずに、各微小レンズ体１
の光軸２から周辺部に向け、また前記微小レンズアレイ
３表面から光軸方向内部に向け屈折率が徐々に変化する
屈折率分布型であっても構わない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微小レンズアレイを液晶ディスプレイ装置等の平面状の
画像表示面を有する画像表示装置の前面に組み込んで、
空間結像により画像の位置を画像表示装置枠体の最前面
に一致させ、視差が生じないようにする等の目的に使用
可能な光学的２次元画像伝送装置の製造コストを大幅に
軽減することができるようになった。特に、本発明の効
果は、液晶表示付きの押しボタン式スイッチ等の比較的
安価な画像表示機能を有する製品に使用する場合に顕著
である。

【００３３】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である押しボタン式スイッ
チの結像光学系の断面図

【図２】本発明の一実施形態である光学的２次元画像伝
送装置の微小両面レンズアレイの断面図

【図３】本発明の一実施形態である光学的２次元画像伝
送装置の微小両面レンズアレイ要部の平面図

【図４】本発明の一実施形態である光学的２次元画像伝
送装置の微小レンズアレイ群の断面図

【図５】本発明の一実施形態である光学的２次元画像伝
送装置の微小光学系の断面図

【図６】入射角に対する迷光が発生しない条件を幾何光
学的に導出するための説明図

【図７】本発明の一実施形態である光学的２次元画像伝
送装置の入射光制限手段の断面斜視図

【符号の説明】

１微小レンズ体２光軸３微小レンズアレイ３ａ第１微小レンズアレイ３ｂ第２微小レンズアレイ４画像表示装置４ａ液晶ディスプレイ装置４ｂねじれネマティック（ＴＮ）型液晶ディスプレイ５入射光制限手段６微小レンズアレイ群６ａ合わせマーク６ｂスペーサ７光散乱板８微小両面レンズアレイ９第１枠体１０第２枠体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の微小レンズ体（１）を各微小レン
ズ体（１）の光軸（２）が互いに平行となるように配列
させた微小レンズアレイ（３）からなる正立等倍光学系
と平面状の画像表示面を有する画像表示装置（４）を備
えてなる光学的２次元画像伝送装置であって、前記画像表示装置（４）からの出射光が、前記微小レン
ズアレイ（３）へ入射する場合、入射角が前記微小レン
ズ体（１）の光軸（２）に対して一定角度内に制限され
ていることを特徴とする光学的２次元画像伝送装置。
【請求項２】複数の微小レンズ体（１）を各微小レン
ズ体（１）の光軸（２）が互いに平行となるように配列
させた微小レンズアレイ（３）からなる正立等倍光学系
と平面状の画像表示面を有する画像表示装置（４）を備
えてなる光学的２次元画像伝送装置であって、前記微小レンズアレイ（３）と前記画像表示装置（４）
の間に前記微小レンズアレイ（３）への入射光の入射角
を前記微小レンズ体（１）の光軸（２）に対して一定角
度内に制限する入射光制限手段（５）を備えていること
を特徴とする光学的２次元画像伝送装置。
【請求項３】前記画像表示装置（４）が、最大視野角
４５度以下の液晶ディスプレイ装置（４ａ）である請求
項１記載の２次元画像伝送装置。
【請求項４】前記微小レンズアレイ（３）は球面また
は非球面形状の凸面または凹面よりなる微小レンズ体
（１）が複数個、各微小レンズ体（１）の光軸（２）が
互いに平行となるように平板上に形成されてなり、任意
の曲率半径または非球面係数を有する３枚以上の前記微
小レンズアレイ（３）が前記光軸（２）方向に直列して
正立等倍光学系である微小レンズアレイ群（６）を構成
し、前記微小レンズアレイ群（６）の像側焦点面に光散
乱板（７）を備えていることを特徴とする請求項１、２
または３記載の光学的２次元画像伝送装置。
【請求項５】前記微小レンズアレイ群（６）が第１曲
率半径または第１非球面係数を有する第１微小レンズア
レイ（３ａ）と第２曲率半径または第２非球面係数を有
する第２微小レンズアレイ（３ｂ）を夫々２枚有し、前
記第１微小レンズアレイ（３ａ）と前記第２微小レンズ
アレイ（３ｂ）が交互に配置されてある請求項４記載の
光学的２次元画像伝送装置。