(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏両面にレンズアレイが形成された複数枚のレンズ基板からなる結像部と、
前記結像部に対する物体面に配置され、かつ結像部によって投影されるべき像を表示する表示部とから構成され、
前記複数枚のレンズ基板それぞれについて、前記表裏両面のレンズアレイがシリンドリカルレンズアレイであって、その表面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線と、その裏面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線とが直交することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記複数枚のレンズ基板が、第１のレンズ基板と、
前記第１のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、
第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、
前記第３のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成されることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記結像部の表面で前記表示部と対抗する面と反対側の面の近傍に、フレネル凹レンズをさらに備えることを特徴とする請求項２記載の光学装置。
【請求項４】
前記結像部と前記表示部の間であって、前記表示部の表示面に近接配置したフレネル凹レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項５】
前記複数枚のレンズ基板が、第１のレンズ基板と、前記第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、
第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、
第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、
第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成され、
前記表示部に最も近い位置に配置されたレンズ基板のレンズアレイのピッチが最も小さく、前記表示部から離れるに従って各レンズ基板のレンズアレイのピッチが徐々に大きく設定されていることを特徴とする請求項４記載の光学装置。
【請求項６】
前記第１のレンズ基板と第２のレンズ基板とを密着したことを特徴とする請求項２または５記載の光学装置。
【請求項７】
前記表示部が前記結像部の方向に光を放射し、その光の主要部分が、結像部の方向に対して±２０度以下の放射角内に含まれ、前記４枚のレンズ基板に形成されたレンズアレイのそれぞれが、そのレンズアレイを構成する隣接レンズ間のクロストークを防止できるレンズ開口幅とレンズピッチを備えていることを特徴とする請求項１または４記載の光学装置。
【請求項８】
前記第１のレンズ基板と第３のレンズ基板との間、および前記第２のレンズ基板と第４のレンズ基板との間に、それぞれスペーサ板を配置したことを特徴とする請求項２または５記載の光学装置。
【請求項９】
前記スペーサ板が、格子状に多数の開口部を持つことを特徴とする請求項８記載の光学装置。
【請求項１０】
複数個の前記請求項１記載の光学装置を組み合わせて形成された表示装置であって、
前記光学装置のそれぞれが、前記複数枚のレンズ基板が、第１のレンズ基板と、前記第１のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、前記第３のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成され、かつ前記結像部の表面で前記表示部と対抗する面と反対側の面の近傍に、フレネル凹レンズをさらに備える光学装置であることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
複数個の前記請求項１記載の光学装置を組み合わせて形成された表示装置であって、前記光学装置のそれぞれが、前記結像部と前記表示部の間であって、前記表示部の表示面に近接配置したフレネル凹レンズをさらに備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
複数個の前記請求項１記載の光学装置を組み合わせて形成された表示装置であって、
前記光学装置のそれぞれが、前記複数枚のレンズ基板が、第１のレンズ基板と、前記第１のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、前記第３のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成され、かつ前記結像部の表面で前記表示部と対抗する面と反対側の面の近傍に、フレネル凹レンズをさらに備える光学装置か、あるいは
前記複数枚のレンズ基板が、第５のレンズ基板と、前記第５のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第５のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第５のレンズ基板と近接配置された第６のレンズ基板と、第５のレンズ基板に近接し、第５のレンズ基板に対して前記第６のレンズ基板と異なる側に、第５のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第５のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第７のレンズ基板と、第６のレンズ基板に近接し、第６のレンズ基板に対して前記第５のレンズ基板と異なる側に、第６のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第６のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第８のレンズ基板とから構成され、前記表示部に最も近い位置に配置されたレンズ基板のレンズアレイのピッチが最も小さく、前記表示部から離れるに従って第５乃至第８のレンズ基板のレンズアレイのピッチが徐々に大きく設定され、かつ前記結像部と前記表示部の間であって、前記表示部の表示面に近接配置したフレネル凹レンズをさらに備える光学装置のいずれかであることを特徴とする、拡大画像を形成する表示装置。
【請求項１３】
前記第１のレンズ基板と第３のレンズ基板、前記第１のレンズ基板と第２のレンズ基板、前記第２のレンズ基板と第４のレンズ基板とをそれぞれ密着したことを特徴とする請求項２または５記載の光学装置。
【請求項１４】
前記表示部が前記結像部の方向に光を放射し、その光の主要部分が、結像部の方向に対して±２０度以下の放射角内に含まれ、前記４枚のレンズ基板に形成されたレンズアレイのそれぞれが、そのレンズアレイを構成する隣接レンズ間のクロストークを防止できるレンズ開口幅とレンズピッチを備えていることを特徴とする請求項１３記載の光学装置。
【請求項１５】
前記表示部から放射された光の放射角が、所定の２方向において異なる場合に、放射角が広い方向についての結像が、前記表示部に最も近い第３のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズ、前記第１のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズ、前記第２のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズ、及び前記第４のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズで行われ、放射角の広い方向と垂直な方向についての結像が、前記表示部に最も近い第３のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズ、前記第１のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズ、前記第２のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズ、及び前記第４のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズで行われることを特徴とする請求項１４記載の光学装置。
【請求項１６】
互いに密着される２枚のレンズ基板の対向するそれぞれの表面上であって、レンズアレイの各レンズの間の繋ぎ目に、突起部が形成されていることを特徴とする請求項１３記載の光学装置。
【請求項１７】
前記突起部は、少なくともレンズの高さとは異なる高さの領域をその一部分に備えていることを特徴とする請求項１６記載の光学装置。
【請求項１８】
前記突起部は、その側面が直線状でない散乱面であることを特徴とする請求項１６記載の光学装置。
【請求項１９】
前記突起部は、光の反射率の低い材料で作られることを特徴とする請求項１６記載の光学装置。
【請求項２０】
前記突起部は、２枚のレンズ基板を密着させたときにそれによって２枚のレンズ板が互いに嵌合するように、適当な間隔をあけて配置されることを特徴とする請求項１６記載の光学装置。
【請求項２１】
前記突起部の所定の位置に位置合わせ用のパターンが形成されていることを特徴とする請求項１６記載の光学装置。
【請求項２２】
前記レンズ基板のそれぞれが、レンズ基板の表層であってレンズ機能を有するレンズ部と、レンズ機能を有さない基材部とからなり、前記レンズ部が、前記基材部よりも大きな屈折率を持つことを特徴とする請求項１または１３記載の光学装置。
【請求項２３】
前記結像部と前記表示部の間であって、表示部の表示面にフレネル凹レンズを近接配置し、前記各レンズアレイを構成する各レンズの光軸がそのレンズの頂点付近を通る光の進行方向にほぼ一致するように、各レンズが形成されていることを特徴とする請求項１または１３記載の光学装置。
【請求項２４】
前記レンズアレイを構成するレンズは、その頂点及び頂点の近傍を通過する光に対して結像特性を最適化するように、各レンズごとにレンズのパラメータが調整されていることを特徴とする請求項２３記載の光学装置。
【請求項２５】
前記複数枚のレンズ基板のそれぞれの表裏両面に形成されるレンズアレイが、シリンドリカルレンズアレイであって、一方の表面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線と、その裏面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線とが直交し、
前記複数枚のレンズ基板が、第１のレンズ基板と、
前記第１のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、
第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、
前記第３のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成され、
前記表示部から放射された光の放射角が、所定の２方向において異なる場合に、放射角が広い方向についての結像が、前記表示部に最も近い第３のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズ、前記第１のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズ、前記第２のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズ、及び前記第４のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズで行われ、放射角の広い方向と垂直な方向についての結像が、前記表示部に最も近い第３のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズ、前記第１のレンズ基板の投影面側の表面にあるレンズ、前記第２のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズ、及び前記第４のレンズ基板の表示部側の表面にあるレンズで行われることを特徴とする請求項２３記載の光学装置。
【請求項２６】
前記各レンズ基板上のレンズアレイのアレイピッチが、レンズ基板の中央付近よりもレンズ基板の周縁部において大きくなっていることを特徴とする請求項２３から２５のいずれかに記載した光学装置。
【請求項２７】
前記各レンズ基板のレンズアレイを構成する各レンズの間の繋ぎ目に、突起部が形成されていることを特徴とする請求項２３から２６のいずれかに記載した光学装置。
【請求項２８】
複数個の前記請求項２３記載の光学装置を組み合わせて形成され、光学装置の結像部から所定距離離れた位置に配置されたスクリーン上に拡大画像を形成する表示装置であって、前記スクリーンと光学装置の結像部の間のスクリーンに近接した位置にフレネル凸レンズを配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項２９】
前記複数枚のレンズ基板のうち、対向するレンズ基板のシリンドリカルレンズアレイを構成するレンズの繋ぎ目部分に遮光部材を配置したことを特徴とする請求項１または１３記載の光学装置。
【請求項３０】
前記遮光部材が、対向するレンズ基板の間であって、そのレンズ基板の端部に配置された保持部と、保持部によって固定されかつ対向するレンズ基板のレンズの繋ぎ目に沿って格子形状に形成された遮光壁とからなることを特徴とする請求項２９記載の光学装置。
【請求項３１】
前記保持部は、前記遮光壁をその中に導入して固定することのできる幅を持つ溝を備えていることを特徴とする請求項３０記載の光学装置。
【請求項３２】
前記保持部の溝は、対向するレンズ基板に接する少なくとも一方の端部において、その幅が広くなっていることを特徴とする請求項３１記載の光学装置。
【請求項３３】
前記対向するレンズ基板の対向する表面上に形成されたシリンドリカルレンズアレイのレンズの母線が互いに直交するように配置され、前記遮光壁が一方のレンズ基板上の対向する表面上のシリンドリカルレンズアレイのレンズの継ぎ目に沿って配置される第１の板状部材と、他方のレンズ基板上のシリンドリカルレンズアレイのレンズの繋ぎ目に沿って配置される第２の板状部材とからなり、第１及び第２の板状部材が互いに直交して格子形状に組み合わされたことを特徴とする請求項３０記載の光学装置。
【請求項３４】
前記遮光部材が、二次元格子形状であって、かつその格子形状の各壁が、対向するレンズ基板のレンズの継ぎ目部分に位置するように、対向するレンズ基板の間に配置されることを特徴とする請求項２９記載の光学装置。
【請求項３５】
前記対向するレンズ基板のうち、少なくとも一方のレンズ基板のシリンドリカルレンズアレイの各レンズの繋ぎ目部分に、そのレンズアレイの母線と同方向に延びた遮光帯をさらに備えたことを特徴とする請求項３４記載の光学装置。
【請求項３６】
前記遮光壁の壁面が、入射光を散乱する多数の凹凸パターンを備えたことを特徴とする請求項３０記載の光学装置。
【請求項３７】
前記遮光部材が、その表面を黒色めっきしたステンレスで形成されたことを特徴とする請求項２９から３６のいずれかに記載した光学装置。
【請求項３８】
前記遮光部材が、樹脂のモールドにより形成されたことを特徴とする請求項２９から３６のいずれかに記載した光学装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、光学装置に関し、特に軽量薄型の平面ディスプレイに用いることのできる等倍又は拡大結像型の光学装置に関する。
背景技術
近年、ＬＣＤやＰＤＰなどの軽量薄型の平面ディスプレイが普及しつつあり、さらに大画面化，高精細化が期待されている。
しかし、ＬＣＤ等で用いられている微細加工プロセスを大型基板に適用するのは歩留りの点で難しい。歩留りを考慮すると、小型の基板を数板組み合わせて大画面化を図る方が望ましいと考えられている。
そこで、複数の小型基板をすき間なく貼り合わせて大画面化を行う方法も考えられるが、位置合わせの精度，配線作業の煩雑さ等の点で製造時に大きな困難を伴う。
また、すでに組み上げられた小型のディスプレイを複数個並べ、それぞれのディスプレイの前に画像を拡大させる光学装置を配置し、各ディスプレイの画像を境目のないように接続して大画面化を行う方法、いわゆるマルチパネルティスプレイが提案されている。このマルチパネルディスプレイは、拡張が容易であるため、有望視されている。マルチパネルディスプレイを実現するためには、大口径（たとえば、１８センチ×２４センチ）の拡大結像系の光学装置が必要である。
従来は、このような拡大結像系の光学装置として、正立等倍結像機能を持つロッドレンズアレイと、像を拡大するためのフレネルレンズを組み合わせたものが提案されている。
しかし、一般に、ロッドレンズアレイは、円柱形状のガラスレンズを多数束ねて作製するため、大口径とした場合にはかなり高価でかつ重い。
マルチパネルディスプレイのさらなる普及のためには、光学装置の低価格化と軽量化が要求されている。また、像を拡大するためのフレネルレンズは、拡大率を上げれば、レンズの周辺部の利用効率が低下し、明るさが一定でなくなるという問題点がある。
発明の開示
この発明は、表裏にシリンドリカルレンズアレイを形成したレンズ基板を用いて、正立等倍結像系もしくは拡大結像系の光学装置を提供することを課題とする。
この発明は、表裏両面にレンズアレイが形成された複数枚のレンズ基板からなる結像部と、前記結像部に対する物体面に配置され、かつ結像部によって投影されるべき像を表示する表示部とから構成され、前記複数枚のレンズ基板それぞれについて、前記表裏両面のレンズアレイがシリンドリカルレンズアレイであって、その表面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線と、その裏面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線とが直交することを特徴とする光学装置を提供するものである。
また、前記複数枚のレンズ基板は、第１のレンズ基板と、前記第１のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、前記第３のレンズ基板のレンズアレイと同一のレンズ形状を持ち、かつ第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成されるようにしてもよい。これにより正立等倍結像系の光学装置が得られる。
さらに、この発明は、前記結像部と前記表示部の間であって、前記表示部の表示面に近接配置したフレネル凹レンズをさらに備えた光学装置を提供するものである。
ここで、前記複数枚のレンズ基板は、第１のレンズ基板と、前記第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線が、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と平行になるように第１のレンズ基板と近接配置された第２のレンズ基板と、第１のレンズ基板に近接し、第１のレンズ基板に対して前記第２のレンズ基板と異なる側に、第１のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第１のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第３のレンズ基板と、第２のレンズ基板に近接し、第２のレンズ基板に対して前記第１のレンズ基板と異なる側に、第２のレンズ基板と対向する面のレンズアレイの母線の向きが、第２のレンズ基板の対向する面のレンズアレイの母線と直交するように配置された第４のレンズ基板とから構成され、前記表示部に最も近い位置に配置されたレンズ基板のレンズアレイのピッチが最も小さく、前記表示部から離れるに従って各レンズ基板のレンズアレイのピッチが徐々に大きく設定されるようにしてもよい。このように構成すれば、拡大結像系の光学装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の光学装置の一実施例の概略斜視図である。
図２は、この発明の等倍結像系の結像部の一実施例の斜視図である。
図３は、この発明の光の放射角に対する光利用効率及びスポットサイズのグラフである。
図４は、この発明のスペーサ板の一実施例の概略斜視図である。
図５は、この発明の井桁形状に組み合わせて作製するスペーサ板の概略斜視図である。
図６は、この発明のレンズ基板とスペーサ板の組立図である。
図７は、この発明の光学装置の一実施例の概略斜視図である。
図８は、この発明の拡大結像系の結像部の一実施例の斜視図である。
図９は、従来のバックライトの構造図である。
図１０は、この発明の等倍結像系の光学装置を用いて像を拡大する場合の概略構成図である。
図１１は、この発明の拡大結像光学装置を利用した表示装置である。
図１２は、図１０の光学装置をＹ軸方向（上方向）から見た断面図である。
図１３は、図１０の光学装置をＸ軸方向（横方向）から見た断面図である。
図１４は、この発明の等倍結像系の光学装置の一実施例の概略構成図である。
図１５は、図１４の光学装置をＹ軸方向（上方向）から見た断面図である。
図１６は、図１４の光学装置をＸ軸方向（横方向）から見た断面図である。
図１７は、非球面レンズの表面形状の一般的定義式を示すグラフである。
図１８は、Ｙ軸方向の出射角が広い場合のこの発明の光学装置の一実施例の概略構成図である。
図１９は、この発明の光学装置の結像部の各レンズ板の表面に、突起部を設けた構造の部分拡大図である。
図２０は、この発明の光学装置の結像部の各レンズ板の表面に、突起部を離散的に設けた構造の部分拡大図である。
図２１は、この発明の光学装置の結像部の各レンズ板の表面に、特殊形状の突起部を設けた構造の部分拡大図である。
図２２は、この発明の光学装置の結像部の各レンズ板の表面に、位置合わせ用パターンが形成された突起部を設けた構造の部分拡大図である。
図２３は、この発明の光学装置結像部の各レンズ板の表面に、高さの異なる凹凸形状を持つ突起部を設けた構造の部分拡大図である。
図２４は、この発明の等倍結像系の光学装置の一実施例の概略構成図である。
図２５は、この発明の２次元レンズアレイ板の一実施例の断面図である。
図２６は、図２４の光学装置をＸ軸またはＹ軸方向から見た断面図である。
図２７は、この発明の拡大結像系の光学装置の概略構成図である。
図２８は、この発明の図２７におけるＸ方向のシリンドリカルレンズアレイの断面図である。
図２９は、各レンズ板の周縁部のアレイピッチを大きくした実施例におけるレンズ板の断面図である。
図３０は、この発明の光学装置の結像部の各レンズアレイの繋ぎ目をパターニングした構造の部分拡大図である。
図３１は、この発明において２次元レンズアレイ板を用いた拡大結像系の光学装置の概略構成図である。
図３２は、この発明の等倍結像系の光学装置を用いて拡大像を形成する他の実施例の概略構成図である。
図３３は、図３２の光学装置をＹ軸方向から見た場合の光学装置の断面図である。
図３４は、図３２の光学装置をＸ軸方向から見た場合の光学装置の断面図である。
図３５は、図３４において、隣接レンズへのクロストークによるゴースト像の発生の説明図である。
図３６は、この発明の遮光部材を備えた光学装置を用いて、拡大像を形成する他の実施例の概略構成図である。
図３７は、この発明の遮光部材を、シリンドリカルレンズ板の間に挿入した場合の概略斜視図である。
図３８は、この発明の遮光壁ガイド治具の一実施例の斜視図である。
図３９は、この発明の遮光壁の一実施例の構成図である。
図４０は、この発明のシリンドリカルレンズアレイ板と、遮光壁の板状部材との位置関係を示した断面図である。
図４１は、この発明の遮光壁を挿入した光学装置をＹ軸方向から見た場合の光学装置の断面図である。
図４２は、この発明の遮光壁を挿入した光学装置をＸ軸方向から見た場合の光学装置の断面図である。
図４３は、この発明の遮光壁の板状部材の壁面を散乱面とする一実施例の斜視図である。
図４４は、光線のケラレについての説明図である。
図４５は、この発明の遮光壁の板状部材を光軸に合わせて傾けた実施例の光学装置の断面図である。
図４６は、この発明において、スリットを斜めにした遮光壁ガイド治具の一実施例の斜視図である。
図４７は、この発明のスリット状の遮光部材の斜視図である。
図４８は、この発明のスリット状の遮光部材をレンズ板の間に配置した構成の斜視図である。
図４９は、図４８に示した２板のレンズ板と遮光部材とからなる構成の断面図である。
図５０は、この発明において、レンズ板のレンズの繋ぎ目部分における遮光部材を安定される構成の実施例の断面図である。
図５１は、この発明の二次元格子形状の遮光部材の一実施例の斜視図である。
図５２は、この発明の二次元格子形状の遮光部材をレンズ間に挿入した場合の断面図である。
発明を実施するための最良の形態
この発明の結像部が、少なくとも４枚のレンズ基板から構成される場合、結像性能の点で、中央部分の２枚のレンズ基板、すなわち第１のレンズ基板と第２のレンズ基板とは、密着した方が好ましい。ただし、第１のレンズ基板と第２のレンズ基板との間に、スペーサ基板を介在させてもよい。
また、結像性能の観点から、前記表示部が前記結像部の方向に光を放射し、その光の主要部分が、結像部の方向に対して±２０度以下の放射角内に含まれ、前記４枚のレンズ基板に形成されたレンズアレイのそれぞれが、そのレンズアレイを構成する隣接レンズ間のクロストークを防止できるレンズ開口幅とレンズピッチを備えていることが好ましい。
また、各レンズ基板の間隔を一定に保つために、前記第１のレンズ基板と第３のレンズ基板との間、および前記第２のレンズ基板と第４のレンズ基板との間に、それぞれスペーサ板を配置することが好ましい。
さらに、前記スペーサ板が、格子状に多数の開口部を持つ樹脂板または金属板であってもよい。
また、スペーサ板は、金属板を井桁状に組み合わせて作成してもよい。
また、この発明は、前記第１のレンズ基板と第３のレンズ基板、前記第１のレンズ基板と第２のレンズ基板、前記第２のレンズ基板と第４のレンズ基板とをそれぞれ密着してもよい。
ここで、互いに密着される２枚のレンズ基板の対向するそれぞれの表面上であって、レンズアレイの各レンズの間の繋ぎ目に、突起部を形成してもよい。
さらに、この発明は、表裏両面に複数のレンズが形成された２枚のレンズ基板からなる結像部と、前記結像部に対する物体面に配置され、かつ結像部によって投影されるべき像を表示する表示部とから構成され、前記レンズ基板のそれぞれについて、前記表裏両面で対向する１対のレンズの光軸が一致するようにレンズ基板の表裏両面に各レンズが２次元配列されたことを特徴とする光学装置を提供するものである。
ここで、良好な結像特性を得るために、前記レンズ基板の表裏両面に形成された複数のレンズが最密配置されていることが好ましい。最密配置とは、各レンズがすき間なくレンズ基板の表裏両面上に配置されていることをいう。
またこの発明は、表裏両面にレンズアレイが形成された複数枚のレンズ基板からなる結像部と、前記結像部に対する物体面に配置され、かつ結像部によって投影されるべき像を表示する表示部と、前記結像部と表示部の間であって、表示部の表示面に近接配置したフレネル凹レンズとから構成され、前記各レンズアレイを構成する各レンズの光軸がそのレンズの頂点付近を通る光の進行方向にほぼ一致するように、各レンズが形成されていることを特徴とする光学装置を提供するものである。
ここで、前記レンズアレイを構成するレンズは、その頂点及び頂点の近傍を通過する光に対して結像特性を最適化するように、各レンズごとにレンズのパラメータが調整されていてもよい。
また、前記複数枚のレンズ基板のそれぞれの表裏両面に形成されるレンズアレイは、シリンドリカルレンズアレイを用い、一方の表面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線と、その裏面に形成されたシリンドリカルレンズアレイの母線とが直交するようにしてもよい。シリンドリカルレンズアレイが形成されたレンズ基板を用いるとき、４枚構成とすることができる。
さらに、前記結像部は、２枚のレンズ基板から構成され、各レンズ基板は、表裏両面に２次元レンズアレイが形成されているものを用いてもよい。
ここで、前記レンズ基板の２次元レンズアレイは、所定形状のレンズが最密配置されるようにしてもよい。
また、クロストーク防止の観点から前記各レンズ基板上のレンズアレイのアレイピッチが、レンズ基板の中央付近よりもレンズ基板の周縁部において大きくなるようにすることが好ましい。
さらに、前記各レンズ板のレンズアレイを構成する各レンズの間の繋ぎ目に、突起部を形成するようにしてもよい。
また、上記光学装置を組み合わせて拡大画像形成用の表示装置とする場合には、拡大画像を形成するスクリーンと光学装置の結像部の間のスクリーンに近接した位置にフレネル凸レンズを配置することが好ましい。
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
図１に、この発明の光学装置全体の概略斜視図を示す。
図１は、等倍結像系の光学装置の主要構成を示したものである。
利用者が実際に見る像が投影されるスクリーン４と、スクリーン４に表示されるもととなる像を生成する表示部１０と、表示部によって生成された像をスクリーン上に結像するための結像部３とから構成される。
表示部１０は、図１に示すように、たとえばバックライト１とＬＣＤパネル２とから構成される。結像部３は、一般に数枚のシリンドリカルレンズ板３から構成されるが、図１では、４枚のシリンドリカルレンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ４）を所定の間隔だけあけて配置した構成を示している。
ＬＣＤパネル２上には画像が表示されるが、その画像をバックライト１からの光によってシリンドリカルレンズ板３を通してスクリーン４上に結像させる。
利用者は、図１の右方に位置してスクリーン４の画像を見ることになる。スクリーン４上に、ＬＣＤパネル２上と等倍の画像を投影するためには、たとえば、図１において、Ｌ１＝４０ｍｍ，Ｌ２＝５．６２ｍｍ，Ｌ３＝４０ｍｍとなるように各構成要素を配置すればよい。
ここで、Ｌ１は、ＬＣＤパネル２の表面から最も左側のシリンドリカルレンズ板ＬＰ３の表面までの距離、Ｌ２は結像部３全体の厚さ、Ｌ３は最も右側のシリンドリカルレンズ板ＬＰ４の表面からスクリーン４までの距離である。
図１において、結像部３は、４枚のレンズ板（ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３，ＬＰ４）で構成されるが、レンズ板ＬＰ１とＬＰ３との間、レンズ板ＬＰ２とＬＰ４との間を所定間隔に保つために、それぞれ図示しないスペーサ板ＳＰ１，ＳＰ２（図４参照）をレンズ板間に挿入する。
図２に、この発明の等倍結像系の結像部の斜視図を示す。
説明のために、図１と同様に、図２でもシリンドリカルレンズ板の間に配置されるスペーサ板は省略している。
４枚のシリンドリカルレンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ４）は、円筒の一部の曲面を一定方向に配列した表面を持つ平板であり、一方の表面に形成された曲面の軸方向（母線）と、他方の表面に形成された曲面の軸方向（母線）とが直交する。この表裏両面に形成された各曲面がレンズの役割を果たすものであり、この表面全体を非円筒面シリンドリカルレンズアレイ（あるいは単にレンズアレイ）と呼ぶ。
第１のレンズ板ＬＰ１の一方の面には、開口幅０．８５ｍｍ，曲率半径１．３９ｍｍ，コーニック係数−２．４３の曲面（焦点距離２．０６ｍｍ）を持つ非円筒面シリンドリカルレンズをアレイピッチ（Ｐ1）０．８５ｍｍで並べたシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１が形成され、他方の面にはこのシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１と母線が直交し、開口幅０．８５ｍｍ，アレイピッチ（Ｐ1）０．８５ｍｍ，曲率半径１．２５３ｍｍ，コーニック係数−０．７７（焦点距離２．０６ｍｍ）の非円筒面シリンドリカルレンズアレイＬＡ１２が形成されている。
また第２のレンズ板ＬＰ２には、シリンドリカルレンズアレイＬＡ２１とＬＡ２２とが母線を直交させて表裏に形成される。シリンドリカルレンズアレイＬＡ２１，ＬＡ２２は、それぞれ、第１のレンズ板ＬＰ１のシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１，ＬＡ１２と同一のパラメータ（開口幅など）を持つ。
また、第１のレンズ板ＬＰ１と第２のレンズ板ＬＰ２とは、図２に示すように、ＬＡ１２とＬＡ２２の各レンズの母線が平行に対向するように密着させて配置する。図２において、ＬＡ１２とＬＡ２２の母線は水平方向（Ｘ軸）に平行である。この第１のレンズ板ＬＰ１と第２のレンズ板ＬＰ２とで形成される板を第１のレンズ基板対ＬＰＰ１と呼ぶ。密着のためには、透明の接着剤を用いればよい。
なお、第１のレンズ板ＬＰ１と第２のレンズ板ＬＰ２とは、必ずしも密着させる必要はなく、両レンズ板間にスペーサ板を介して所定の距離だけ離して配置してもよい。
第３のレンズ板ＬＰ３の一方の表面には、開口幅０．８５ｍｍ，アレイピッチ（Ｐ1）０．８５ｍｍ，曲率半径１．４０７ｍｍ，コーニック係数−０．６０３（焦点距離２．３２ｍｍ）の非円筒面シリンドリカルレンズアレイＬＡ３１が形成され、他方の面にはこのシリンドリカルレンズアレイＬＡ３１と母線が直交し、開口幅０．８５ｍｍ，アレイピッチ（Ｐ1）０．８５ｍｍ，曲率半径１．１９３ｍｍ，コーニック係数−２．３２８（焦点距離１．９６ｍｍ）の非円筒面シリンドリカルレンズアレイＬＡ３２が形成される。
第４のレンズ板ＬＰ４には、シリンドリカルレンズアレイＬＡ４１とＬＡ４２とが母線を直交させて表裏に形成される。
シリンドリカルレンズアレイＬＡ４１，ＬＡ４２は、それぞれ、第３のレンズ板ＬＰ３のシリンドリカルレンズアレイＬＡ３１，ＬＡ３２と同一のパラメータを持つ。
さらに、第１のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１と、第３のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ３２とが、母線を直交して対向するように、第１のレンズ板ＬＰ１と第３のレンズ板ＬＰ３とを、厚さ（Ｗ２）１．７２ｍｍのスペーサ板ＳＰ１を介して配置する。図２において、ＬＡ１１の母線は垂直方向（Ｙ軸）であるのに対し、ＬＡ３２の母線は水平方向（Ｘ軸）である。
同様に、第２のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ２１と、第４のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ４２とが、母線を直交して対向するように、第２のレンズ板ＬＰ２と第４のレンズ板ＬＰ４とを、厚さ（Ｗ２）１．７２ｍｍのスペーサ板ＳＰ２を介して配置する。図２において、ＬＡ２１の母線は垂直方向（Ｙ軸）であるのに対し、ＬＡ４２の母線は水平方向（Ｘ軸）である。
以上のように、４枚のレンズ板から構成される場合は、レンズ板の表面のレンズアレイは、左からＬＡ３１，ＬＡ３２，ＬＡ１１，ＬＡ１２，ＬＡ２２，ＬＡ２１，ＬＡ４２，ＬＡ４１の順に並び、ＬＡ３１，ＬＡ１１，ＬＡ２１，ＬＡ４１の母線がＹ軸に平行に、ＬＡ３２，ＬＡ１２，ＬＡ２２，ＬＡ４２の母線がＸ軸に平行となるように、各レンズ板が配置される。
各レンズ板ＬＰ１〜ＬＰ４は、金型に形成した母型を基に、樹脂板表面にレンズ形状を熱プレス法で転写して作製する。ここでは、厚さ０．５ｍｍのポリカーボネート板を用いて熱プレスを行った結果、厚さ（Ｗ１）０．５４５ｍｍのレンズ板が得られた。また、バックライト１とＬＣＤパネル２とからなる表示部１０は、画面からの出射光の主要部分（略９０％）が±１０度以下の放射角内に含まれるように、バックライト１の指向性を設定する。
図２のようにシリンドリカルレンズ板を構成し、図１のように各要素を配置した場合、ＬＣＤパネル２から出た光は、各レンズアレイを順次通過して、スクリーン４に到達し、ＬＣＤパネル上に表示された画像と同じ正立の等倍像を形成する。
図２において、最もＬＣＤパネル２に近いレンズアレイＬＡ３１に入射する光の入射角が±１０度以下のため、隣接レンズへのクロストークも発生せず、コントラストの高い画像を得ることができる。
なお、バックライト１から出る光の指向性が上記と異なる場合でも、レンズのパラメータおよびレンズ配置距離のパラメータを変更することによりクロストークを防止することも可能であるが、光の放射角が大きい場合にクロストークを防止するためにはレンズの開口幅を大きくする必要がある。
しかし、開口幅を大きくすると、収差が拡大し、結像性能が劣化し、十分な性能を有するレンズの作成が困難となる。
図３に、この発明において、ＬＣＤパネル２から出た光の放射角に対する光利用効率及びスポットサイズのグラフを示す。
スポットサイズとは、ＬＣＤパネル２の０．５ｍｍ角のパターンに対するスクリーン面上での広がり（面積）である。
このグラフによれば、出射光の放射角が大きくなるにつれ、結像性能が低下し、放射角が±２０度を超えると急激にその性能が劣化することがわかる。そこで、ＬＣＤパネル２から出た出射光の主要部分（略９０％）の放射角を±２０度以下とすることが好ましい。特に、高精細な結像特性を得るためには、出射光の主要部分（略９０％）の放射角を±１０度以下とすることが好ましい。
出射光の放射角の範囲を±１０度以下とするためには、バックライト１を米国特許第５３９６３５０号に記載されているように、多数の逆台形プリズムを導光板の上に配置した構造とすればよい（図９参照）。
図９に、従来のバックライトの構造図を示す。図９において、光発生手段１４及び１４Ａから発光された光は、光受容表面７及び７Ａを通り、スラブ導波体６に導かれる。スラブ導波体６の上には、接着層１１４を介してマイクロプリズム９０が平行に取り付けられ、さらにその上に接着層１１２を介して基板層１１０が取り付けられている。マイクロプリズム９０は、接着層１１４と接する光入力表面９２と、表面面積が光入力表面９２よりも大きい光出力表面９４と、２つの対向する傾斜した側面９６，９８とからなり、台形形状を有している。スラブ導波体６に導かれた光は、マイクロプリズム９０に入射するとその側面９６、９８で反射されて、光出力表面９４からほぼ垂直上方向に出射される。
図４に、スペーサ板ＳＰ１，ＳＰ２の構造の一実施例の斜視図を示す。
図４には、多数の開口部を格子状に並べた構造のスペーサ板を示している。ここで、厚さＬ１１＝１．８６ｍｍ，リブ幅（壁の厚さ）Ｌ１２＝０．５ｍｍ，開口幅Ｌ１３＝４０ｍｍ程度とする。スペーサ板は透明の樹脂板を用いてもよいが、たとえばアクリル樹脂を用いることができる。
リブ部分と接するレンズ板の部分は光が遮蔽されるため、結像作用が妨げられるが、スクリーン４上に結像される像は多数のレンズによって結像される像が少しずつ重なり合って形成されるため、結像の画像品質にはほとんど影響を与えない。また、通常は、スペーサ板ＳＰ１、ＳＰ２のリブの位置を揃えて、開口部が平行に重なるように配置すればよい。
ただし、局所的な結像作用の低減を考慮すれば、スペーサ板ＳＰ１とＳＰ２のリブが平行に重ならないように配置した方が好ましい。たとえばＳＰ１とＳＰ２のリブ部分を左右どちらかへ半周期ずらして開口部が重ならないように配置するようにすればよい。
図４のスペーサ板ＳＰ１，Ｐ２は、金型を用いて一体形成すればよいが、スペーサ板は一定の長さの細長い金属板１１を井桁状に組み合わせて作成してもよい。図５に、井桁形状に組合わせて作るスペーサ板ＳＰ１，ＳＰ２の概略斜視図を示す。
ここで一板の金属板１１は、幅Ｌ１４＝２．５ｍｍ，厚さＬ１５＝０．５ｍｍとし、１．０７ｍｍの切れ込みを、ピッチＬ１６＝４０ｍｍ間隔で入れたものを用いるものとする。この金属板１１を井桁状に組み上げれば、同図に示すように、リブ幅０．５ｍｍ，厚さＬ１７＝２．８６ｍｍのスペーサ板ＳＰ１，ＳＰ２を作ることができる。金属板１１は、反射による迷光を防止するために、たとえば表面に黒色アルマイト加工をしたアルミニウム板を用いればよい。
図６に、この発明で用いるシリンドリカルレンズ板とスペーサ板の組立図を示す。
各レンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ４）の結像に関係のない外周部に、位置決め用の小穴（直径５ｍｍ程度）をいくつかあけておく。
レンズ板ＬＰ３とＬＰ１との間の所定の位置にスペーサ板ＳＰ１を，レンズ板ＬＰ２とＬＰ４との間の所定の位置にスペーサ板ＳＰ２を挿入して、金属製の貫通ピン１２を小穴に通し、各板の位置決めをする。
さらに、貫通ピンをネジ留めし、各板を圧着して固定する。あるいは、レンズ板とスペーサ板とを、接着剤で接着して固定してもよい。
以上のように、この発明の等倍結像系の光学装置は、熱プレス法等により大量の複製が可能なレンズ板を用いるため、従来のロッドレンズアレイを用いた光学装置よりも容易に製造でき、製造コストを下げることができる。また、レンズ板にアクリル樹脂等の軽量の材料を用いることができるため、光学装置自体の軽量化をすることができる。
図１０に、この発明の等倍結像系の光学装置を用いて像を拡大する場合の一実施例の概略構成図を示す。
この発明の等倍結像系の光学装置を用いて像を拡大するためには、フレネル凹レンズ５を最もスクリーンに近いレンズ板ＬＰ４の表面ＬＡ４１の直前に配置すればよい。また、スクリーン４の表面近傍には、フレネル凸レンズ６を配置する。ただし、フレネル凸レンズ６がなくても、像を拡大することはできる。この場合、像の拡大率を１．１５とすると、フレネル凹レンズ５の焦点距離が３００ｍｍ、ＬＡ４１とスクリーンとの距離Ｌ３は４５ｍｍとなる。
図１２に、図１０に示した等倍結像系の光学装置をＹ軸方向、すなわち上方向から見た場合の断面図を示し、図１３に、図１０に示した等倍結像系の光学装置をＸ軸方向、すなわち横方向から見た場合の断面図を示す。
図１２，図１３において、矢印はＬＣＤパネル２から出射された光の経路の一例を示している。
図１２，図１３を比較すると、図１２に示したように、ＬＰ３，ＬＰ４の外側のレンズによって結像が行われるほうが光路長が長いことがわかる。
図中の符号Ｗ２は、スペーサ板（ＳＰ１，ＳＰ２）の厚さ＝１．７２ｍｍを示している。
次に、図７に、この発明の光学装置全体の概略斜視図を示す。これは、拡大結像系の光学装置であり、図１と比べて、図７のような位置に画像拡大用のフレネル凹レンズ５を備える点が異なり、さらに後述するように、シリンドリカルレンズ板の開口幅等のパラメータが異なる。
フレネル凹レンズ５は、ＬＣＤパネル２の表面の近傍で、ＬＣＤパネル２から出た光がすぐに通過する位置に配置する。たとえば、ＬＣＤパネル２表面に密着して配置してもよく、一定の距離を保つスペーサ板を介してＬＣＤパネル２に接着してもよい。
拡大結像系の結像部は、図１の等倍結像系と同様に表面にシリンドリカルレンズアレイを形成した４枚のレンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ４）で構成される。
図８に、図７に示したこの発明の拡大結像系の結像部の斜視図を示す。
第１のレンズ板ＬＰ１の一方の面には、開口幅２．０９６ｍｍ，焦点距離２．７４１ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズをアレイピッチ２．０９６ｍｍで並べたシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１が形成され、他方の面にはこのシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１と母線が直交し、開口幅２．１ｍｍ，アレイピッチ２．１ｍｍ，焦点距離２．７４１ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイＬＡ１２が形成されている。
第２のレンズ板ＬＰ２には、シリンドリカルレンズアレイＬＡ２１とＬＡ２２とが母線を直交させて表裏に形成される。ＬＡ２１は、開口幅２．１０４ｍｍ，アレイピッチ２．１０４ｍｍ，焦点距離２．７２９ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイである。ＬＡ２２は第１のレンズ板ＬＰ１のシリンドリカルレンズアレイＬＡ１２と開口幅、アレイピッチは同一で焦点距離が２．７２９ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイである。
また、第１のレンズ板ＬＰ１と第２のレンズ板ＬＰ２とは、ＬＡ１２とＬＡ２２の各レンズの母線が平行して対向するように密着させて配置する。
なお、レンズ板ＬＰ１とＬＰ２とは、必ずしも密着させる必要はなく、スペーサ板を介して所定の距離だけ離して配置してもよい。
第３のレンズ板ＬＰ３の一方の表面には、開口幅２．０８７ｍｍ，アレイピッチ２．０８７ｍｍ，焦点距離４．６７２ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイＬＡ３１が形成され、他方の面には、このシリンドリカルレンズアレイＬＡ３１と母線が直交し、開口幅２．０９１ｍｍ，アレイピッチ２．０９１ｍｍ，焦点距離２．５７０ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイＬＡ３２が形成される。
第４のレンズ板ＬＰ４には、シリンドリカルレンズアレイＬＡ４１とＬＡ４２とが母線を直交させて表裏に形成される。
レンズアレイＬＡ４１は、開口幅２．１１３ｍｍ，アレイピッチ２．１１３ｍｍ，焦点距離４．７４３ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイであり、レンズアレイＬＡ４２は、開口幅２．１０９ｍｍ，アレイピッチ２．１０９ｍｍ，焦点距離２．５８０ｍｍの非円筒面シリンドリカルレンズアレイである。
さらに、第１のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ１１と、第３のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ３２とが、母線を直交して対向するように、第１のレンズ板ＬＰ１と第３のレンズ板ＬＰ３とを、厚さ１．４２ｍｍのスペーサ板ＳＰ１を介して配置する。図８において、ＬＡ１１の母線は垂直方向（Ｙ軸）であるのに対し、ＬＡ３２の母線は水平方向（Ｘ軸）である。
同様に、第２のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ２１と、第４のレンズ板のシリンドリカルレンズアレイＬＡ４２とが、母線を直交して対向するように、第２のレンズ板ＬＰ２と第４のレンズ板ＬＰ４とを、厚さ１．４０８ｍｍのスペーサ板ＳＰ２を介して配置する。図８において、ＬＡ２１の母線は垂直方向（Ｙ軸）であるのに対し、ＬＡ４２の母線は水平方向（Ｘ軸）である。
各レンズ板ＬＰ１〜ＬＰ４は、厚さ１．８ｍｍのポリカーボネート板を熱プレスして作製した結果、仕上がり厚さ（Ｗ１）２．１ｍｍのレンズ板が得られた。また、図７の場合も、バックライト１とＬＣＤパネル２とからなる表示部は、出射光の主要部分（略９０％）が、±１０度以下の放射角内に含まれるように、バックライト１の指向性を設定する。また、図７において、Ｌ１＝４０．０ｍｍ、Ｌ２＝１１．２２７ｍｍ、Ｌ３＝４５．９８７ｍｍであり、ＬＣＤパネル２からスクリーンまでの距離は９７．２１４ｍｍとなる。
さらに、ＬＣＤパネル２の表面に密着された拡大用フレネル凹レンズ５は、焦点距離６２７ｍｍの凹レンズであり、表面ＬＡ４１から４５．９８７ｍｍ（＝Ｌ３）の距離にあるスクリーン上での像の拡大率（この場合１．１５とする）に合うように、スクリーンに向かう光の出射方向を、周辺部ほど大きく外側へ傾ける働きをする。
図７のように、光学装置を構成した場合、ＬＣＤパネル２から出た光は、フレネル凹レンズ５で外側に広げられた後、各レンズアレイを順次通過し、スクリーンに到達するまでに徐々に拡大されスクリーン４上に正立拡大像を形成する。
なお、図７に示した拡大結像系の光学装置の構成において、レンズ板の厚さ等の数値は一実施例であって、これに限定されるものではない。
たとえば、４枚のレンズ基板ＬＰ１〜ＬＰ４を構成する各レンズアレイのパラメータを以下のようにすることにより、図７の場合には９７．２１４ｍｍだったＬＣＤパネル２とスクリーンとの距離を、４８．３９６ｍｍと大幅に小型化することができる。このとき、Ｌ１＝１７．３ｍｍ、Ｌ２＝１１．２１３ｍｍ、Ｌ３＝１９．８８３ｍｍである。
0003542329.tif 000002
この場合、スペーサ板ＳＰ１の厚さは１．４２ｍｍ、スペーサ板Ｐ２の厚さは１．３９３ｍｍ、ＬＣＤパネル２の表面に密着された拡大用フレネル凹レンズ５の焦点距離は、３０２ｍｍとなる。なお、各レンズ板の厚さは（Ｗ１）、図７の場合と同様に２．１ｍｍである。
この例では、レンズアレイＬＡ３１、ＬＡ３２、ＬＡ４１、ＬＡ４２を構成するレンズの焦点距離は、図７の場合より若干短くなるだけで、レンズアレイの部分の集光特性に大きな変化は生じない。ただし、フレネル凹レンズ５の焦点距離が約１／２になっており、フレネル凹レンズの周辺部での光利用効率（すなわち明るさ）が若干低下する。フレネル凹レンズの焦点距離を短くすればするほど、レンズ周辺部での光利用効率低下が大きくなるため、要求される表示品質を満たすために、薄型化には限界がある。
なお、図１の実施例の等倍結像系のレンズ板ＬＰ４の表面ＬＡ４１の直前に、フレネル凹レンズ５を配置した拡大系とを比較すると、図７に示した構成の方が、ＬＣＤパネル２の直前のフレネル凹レンズからスクリーンまでの間に像を徐々に拡大するので、フレネル凹レンズの焦点距離を相対的に長くすることができ、フレネル凹レンズの周辺部での光の利用効率の点で有利であり、より薄型の光学装置を実現できる。
図１０または図７に示した拡大結像光学装置を複数組み合わせ、それぞれの光学装置の像面毎に光軸の傾きを補正するフレネル凸レンズを置くことにより、大型の高精細ディスプレイが構成できる。図１１に４面の拡大結像光学装置を用いた表示装置の実施例を示す。ここで、各拡大結像光学装置としては、図１０に示した光学装置あるいは図７に示した光学装置のうちいずれかを用いればよい。視野角を拡大するため、像面にさらにレンチキュラーレンズを置いてもよい。
次に、正立の等倍結像系の光学装置において、シリンドリカルレンズアレイが表裏に形成されたレンズ板を密着配置する構成について説明する。
この構成では、図４等に示したようなスペーサ板を用いないので、構成部品点数を削減することができ、より光学装置の組立てが簡略化され小型・軽量化が可能となる。
図１４に、この発明の等倍結像系の光学装置の概略構成図を示す。
図１０の結像部３を構成するシリンドリカルレンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ４）がスペーサ板ＳＰ１，ＳＰ２を介して配置されていたのに対し、図１４では、このスペーサ板がない点で異なる。
図１５に、図１４の光学装置をＹ軸方向、すなわち上方向から見た場合の光学装置の断面図を示す。
図１６に、図１４の光学装置をＸ軸方向、すなわち横方向から見た場合の光学装置の断面図を示す。
ここで、ＬＰ１〜ＬＰ４は表裏に母線の直交するシリンドリカルレンズアレイが形成されたレンズ板であって、図１４のように互いに密着配置される。各レンズ板のシリンドリカルレンズアレイの母線の方向は、図２と同様である。
各レンズ板ＬＰ１〜ＬＰ４の厚さＷ1は１．０ｍｍとし、シリンドリカルレンズアレイの各レンズのパラメータは次に示すものとする。
【表１】0003542329.tif 000003
ここで、シリンドリカルレンズ等の非球面レンズの表面形状は、一般的に次式及び図１７で定義される。
【数１】0003542329.tif 000004
Ｚはレンズのサグ深さ，ｒは中点からの長さ（シリンドリカルレンズの場合は、長さｘあるいは長さｙ）２次元レンズの場合はｒ＝√ｘ2＋ｙ2），Ｒは曲率半径，ｋはコーニック定数（Conic constant），Ｃ2nは高次の定数，Ｃ4は４ｔｈ定数，Ｃ6は６ｔｈ定数である。
図１４，図１６において、レンズ板ＬＰ１とＬＰ２とが密接する面（ＬＡ１２，ＬＡ２２）に形成された互いのシリンドリカルレンズアレイの母線が一致するようにレンズ板ＬＰ１とＬＰ２とが配置される。
また、ＬＰ１とＬＰ３，ＬＰ２とＬＰ４とが密着する面、すなわち、表面ＬＡ３２とＬＡ１１，表面ＬＡ２１とＬＡ４２に形成された互いのシリンドリカルレンズアレイの母線が互いに直交するように、各レンズ板のｘ方向及びｙ方向のレンズアレイの向きを定めて、各レンズ板が配置される。
また、図１４のＬＣＤパネル２からの出射光の主要部分の放射角ができるだけ小さくなるようにバックライト１の指向性が設定されるが、一般的に、Ｘ方向とＹ方向の放射角を同一にすることは難しい。バックライト１の光源の特性によって種々の場合があるが、たとえば、Ｘ方向の放射角α1が±２０度，Ｙ方向の放射角α2が±１５度となる。この場合、放射角の広いＸ方向の結像特性は、放射角の狭いＹ方向の結像特性よりも悪い。
一方、レンズ板ＬＰ３とＬＰ４の外側表面のレンズアレイ（ＬＡ３１，ＬＡ４１）を用いた結像は、これらのレンズ板の内側表面のレンズアレイ（ＬＡ３２，ＬＡ４２）を用いた結像よりも光路長が長いという理由により集光特性が良いということが知られている。
図１５に示すレンズ板の構成では、母線がＹ軸方向に延びたレンズアレイＬＡ３１及びＬＡ４１による結像が良好な集光特性を示すことになる。
そこで、結像特性が悪くなる放射角の広いＸ方向の結像を、良好な集光特性を示す外側表面のレンズアレイ（ＬＡ３１，ＬＡ４１）によって行うようにすれば、Ｘ方向及びＹ方向の１次元の正立等倍結像性能を均質化することができる。
逆に、放射角の広いＸ方向と垂直な方向であるＹ方向の結像は、レンズ板の内側表面のレンズアレイ（ＬＡ３２，ＬＡ４２）によって行えばよい。
すなわち、図１５に示すように、放射角（α1＝±２０度）の大きいＸ方向の結像は、相対的に集光特性の良い結像系となるレンズ板ＬＰ３のＬＣＤパネル側表面（ＬＡ３１）のレンズアレイ，レンズ板ＬＰ１のＬＣＤパネル表面（ＬＡ１１）のレンズアレイ，レンズ板ＬＰ２のスクリーン側表面（ＬＡ２１）のレンズアレイ，レンズ板ＬＰ４のスクリーン側表面（ＬＡ４１）のレンズアレイで行い、図１６に示すように、放射角（α2＝±１５度）の小さいＹ方向の結像は、相対的に集光特性の悪い結像系となるレンズ板ＬＰ３のスクリーン側表面（ＬＡ３２）のレンズアレイ，レンズ板ＬＰ１のスクリーン側表面（ＬＡ１２）のレンズアレイ，レンズ板ＬＰ２のＬＣＤパネル側表面（ＬＡ２２）のレンズアレイ，レンズ板ＬＰ４のＬＣＤパネル側表面（ＬＡ４２）のレンズアレイで行う。
また、放射角がＸ方向とＹ方向が異なるので、レンズアレイのピッチをすべて同じにすると、ゴースト像が発生するおそれがある。
そこで、このゴースト像の発生を防止するために、Ｘ，Ｙ方向ごとにレンズアレイのピッチを異ならせた方がよい。
たとえば、図１４、図１５に示したレンズ板の表面ＬＡ３１，ＬＡ１１，ＬＡ２１及びＬＡ４１のレンズアレイのアレイピッチＰ1を１．５ｍｍ，図１４、図１６に示したレンズ板の表面ＬＡ３２，ＬＡ１２，ＬＡ２２及びＬＡ４２のレンズアレイのアレイピッチＰ2を１．２ｍｍとすればよい。
また、４枚のレンズ板を密着配置するためには、透光性を有する接着剤を用いればよい。
このようにして構成される結像部３は、全長（Ｌ２）を４ｍｍ程度とすることができ、スペーサ板を介した構成（図１では、Ｌ２＝５．６２ｍｍ）よりも１ｍｍ以上その長さを小さくすることができる。なお、図１４において、距離Ｌ１＝４０ｍｍ，Ｌ３＝４５ｍｍとする。
また、この図１４に示す結像部は、スペーサ板を用いないため、構成部品点数の削減と供に製造工程を少なくすることができる。
図１４，図１５及び図１６に示した光学装置は、Ｘ方向の光の出射角が広い（±２０度）場合の実施例であったが、Ｙ方向の光の出射角が広い（±２０度）の場合は、結像部の各レンズ板の向きを９０度回転させればよい。
図１８に、Ｙ方向の光の出射角が広い場合の光学装置の構成図を示す。
結像部３の各レンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ４）の向きが、図１４のものに比べて９０度回転している。ここで、Ｐ１＝１．５ｍｍ，Ｐ２＝１．２ｍｍ，Ｗ１＝１．０ｍｍである。
さらに、各レンズ板は、石英や透明フッ素樹脂を用いて作成してもよいが、レンズの曲率を大きく設計するために、レンズ機能を有する表面部分に屈折率の高い材料を用い、レンズとしての機能は果たさない表面以外の基材部分には屈折率の低い材料を用いて作成してもよい。一般にレンズの曲率を大きくすると、レンズの収差を小さくすることができる。
また、レンズ機能を果たさない基材部分に屈折率の低い材料を用いることにより、レンズ間の光学距離が長くなるので、レンズの焦点距離を長く設計でき、これによってもレンズの収差を小さくすることができる。
屈折率の高い材料としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：ｎ＝１．６４），ＰＣ（ポリカーボネート：ｎ＝１．５９）等がある。
屈折率の低い材料としては、透明フッ素樹脂（ｎ＝１．３５），ＰＭＭＡ樹脂（アクリル：ｎ＝１．５０），石英（ｎ＝１．４６）等がある。
各レンズ板の表面にシリンドリカルレンズアレイを形成するためには、レンズアレイ形状と反対の凹形の金型を作製し、金型にレンズ材料を挿入して、射出成形法，熱プレス法，２Ｐ（Photo-Polymer）法のいずれかを用いればよい。
また、レンズを形成する表面部分と基材部との材料を異ならせる場合は、まず熱プレス法や２Ｐ法を用いて表面部分を作製し、これと石英等で作った基材部とを透明接着材を用いて貼り付ければよい。
上記した図１４等に示したレンズ板の表面には、シリンドリカルレンズアレイを配置した構成を示したが、ゴースト像の発生を低減し、結像部３の組立てすなわち各レンズ板どうしの位置合わせを容易にするために、各レンズアレイの繋ぎ目の部分に、突起部を設けてもよい。
図１９に、この発明の各レンズ板の表面に突起部２１を設けた構造の一実施例の部分拡大図を示す。
図１９において、符号Ｐ1はレンズアレイのピッチであり、各突起２１の大きさは、ａ1＝１．０ｍｍ，ａ2＝０．１ｍｍ以下，高さはレンズ表面の高さと同程度とすればよい。ここで、突起部は、柱状でその表面が楕円形のものを示しているが、形状はこれに限るものではない。ただし突起部２１はレンズとレンズの繋ぎ目に形成されるので、結像に悪影響を及ぼさないような散乱面を持つ必要がある。
突起部の側面が平滑面の場合には、本来結像に寄与すべき光を透過又は反射する可能性があるので、ゴースト像を発生させる要因となる場合がある。そこで突起部の側面を散乱面とすれば、このような悪影響を及ぼす光は種々の方向に散乱され、ゴースト像の発生を防止できる。
たとえば、図１９のように、突起部２１の側面を楕円柱状とすれば、その表面は完全な散乱面とはならないが、突起部への入射位置によって反射方向が異なる簡易な散乱面となるので、ゴーストの発生を防止できる。
このような突起部２１を各レンズ板の表裏両表面に設ければ、密着時に各レンズ板はレンズ面以外の部分によっても支えられるため、レンズ面の変形を防ぐことができる。
また、突起部２１の側面を細かな凹凸を持つ梨地形状とすれば、散乱性能が高まり、よりゴースト像の発生を防止できる。さらに、突起部２１の側面をカーボンなどを含んだ黒色塗料でパターニングすれば、側面は低反射面となるので、さらにゴーストの発生を防止できる。
ただし、この突起部２１は、ゴースト像の発生原因となる光のみを遮り、かつ本来結像に寄与する光まで遮ってしまうことがないように、できるだけ薄いことが望ましい。
また、本来結像に寄与する光の遮蔽を低減させるためには、図２０に示すように、突起部２１を離散的に形成した方がよい。
図２０において、ａ1＝１．１ｍｍ，ａ2＝０．１ｍｍ以下，突起部の間隔ａ3＝１．１ｍｍ程度とすればよい。
このような離散的な突起部２１は、レンズ板同士を密着させるときの位置合わせマーカとしても機能することができる。
また、図２１に示すように、突起部２１の一部分を特殊な形状として位置合わせ用のマーカとしたり、図２２に示すように突起部２１の上面に「十字マーク」のような位置合わせ用パターンを形成しておけば、レンズ板の組立工程を容易にし、位置合わせの精度を上げることができる。
図２１は、突起部２１を特別形状として側面を梨地形状とした実施例であるが、同図において、ａ４＝０．１ｍｍ，ａ５＝０．１ｍｍ，ａ６＝０．２ｍｍ，ａ７＝０．２ｍｍ，ａ８＝０．１，ａ９＝０．１ｍｍとする。
図２２は、突起部２１の上面に、０．０８ｍｍ×０．０８ｍｍの十字マークを位置合わせパターンとして形成した実施例である。
さらに、図２３に示すように突起部２１の形状を高さの異なる凹凸を持つ形状としてもよい。レンズ表面よりも高い凸部、レンズ表面よりも低い凹部を持つように突起部を形成すれば、密着させる２枚のレンズ板同士を嵌め合わせることができ、より組立てが容易となる。
図２３は、高さの異なる凹部及び凸部からなる突起部を設けた実施例であるが、同図において、ａ１１＝０．１ｍｍ，ａ１２＝０．１ｍｍ，ａ１３＝０．１ｍｍ，ａ１４＝０．３ｍｍ，ａ１５＝０．１５ｍｍとする。
また、図２１，図２２，図２３に示したような位置合わせ用の特殊な形状を持つ突起部は、レンズアレイの中に多数設けてもよいが、結像に寄与しない部分、たとえば各レンズ板の周辺部に設けてもよい。周辺部のみに設けられることにより、結像に寄与する光を遮断するような悪影響を及ぼすことがなくなる。
次に、突起部２１の作製方法について説明する。
図１９，図２０に示すように、レンズと突起部とを同一材質で作る場合は、レンズ形成用の金型に、予め転写した際に突起部となる型を形成しておき、この金型を用いてレンズと突起部を同時に作ればよい。
突起部２１の側面を低反射かつ低透過面である散乱面としたり、黒色塗料で着色する場合には、フォトリソグラフィ技術によって突起部２１の側面のみにブラックレジストをパターニングする。ブラックレジストとしては、カーボン粒子等の黒色顔料を含んだレジストを使用すればよい。
また、突起部２１を有さないレンズ板を作成後、カーボン粒子等の遮光性材料を含んだ厚膜レジストを用いて、フォトリソグラフィ技術により突起部２１を形成してもよい。
また、突起部２のないレンズ板を密着配置した後、黒色塗料を用いて着色した細い樹脂ファイバーやガラスファイバーをレンズの繋ぎ目に挟むように挿入して、突起部２１を形成してもよい。
次に、正立の等倍結像経の光学装置において、光軸の一致した２次元レンズアレイが表裏に形成されたレンズ板を、２枚密着配置する構成について説明する。
この構成では、結像部３が２枚のレンズ板で構成されるので、部品点数が少なく、組立てが容易となる。
図２４に、この発明の等倍結像系の光学装置の概略構成図を示す。
図２６に、図２４の光学装置をＸ軸又はＹ軸方向から見た場合の光学装置の断面図を示す。
ここで、図１４の光学装置と比較すると、結像部３が２枚の２次元レンズアレイ板（ＬＰ５，ＬＰ６）からなる点が異なる。
２枚の２次元レンズアレイ板は、互いに接着剤で密着して作成される。
２次元レンズアレイ板ＬＰ５，ＬＰ６は、その表面と裏面に、多数のレンズを２次元的に形成したものである。
図２５に、この発明の２次元レンズアレイ板の一実施例の断面図を示す。
図２５（ａ）が２次元レンズアレイ板の表面の一部を上から見た図であり、図２５（ｂ）が２次元レンズアレイ板の側面図である。
図２５（ａ）には、各レンズの断面が正六角形のものを示している。
ただし、レンズの断面はこれに限るものではなく、円形，六角形，長方形，正方形，八角形等の種々の形状であってもよい。
レンズの断面を円形とした場合には、レンズどうしの間にすき間ができるが、最密配置とした場合にはすき間がないので、Ｘ−Ｙ平面方向によるレンズ特性のばらつきを低く抑えることができる。したがって、この２次元レンズアレイの表裏に形成するレンズの断面形状は、レンズ間にすき間のない最密配置ができる形状であることが好ましい。
断面を正六角形あるいは正方形とした場合には、レンズを２次元配列したときにすき間なく最密配置させることができる。
また、図２５（ｂ）に示すように、表裏両面に形成される１対のレンズの光軸が一致するように、２次元レンズアレイ板の表裏両面に各レンズが２次元配置される。
図２５において、表裏レンズ間の長さ（レンズ板の厚さ）ｂ1＝２．８１ｍｍ，正六角形状の各レンズの対角線の長さｂ2＝２．０ｍｍとする。
また、レンズ板ＬＰ５，ＬＰ６の各レンズのパラメータは次に示すものとする。
【表２】0003542329.tif 000005
図２６に示すように、レンズ板ＬＰ５とＬＰ６は密着して配置されるので、結像部３の幅は２ｂ1＝５．６２ｍｍとなる。なお、距離Ｌ１＝４０ｍｍ，Ｌ３＝４５ｍｍである。
フレネル凹レンズ５は、レンズ板ＬＰ６に密着して配置される。図２６において、矢印は、ＬＣＤパネル２から出射された光がスクリーンに入射されるまでの経路を示している。
また、前記したように、ＬＣＤパネル２からの出射光がＸ方向に±２０度，Ｙ方向に±１５度という放射角分布を持つ場合は、各レンズの形状を図２４の水平方向に横長の六角形状とすれば、集光特性が向上する。
たとえば、レンズ板ＬＰ５，ＬＰ６の表裏に形成されたＸ方向のレンズピッチを２．０ｍｍ，Ｙ方向のレンズピッチを１．５ｍｍとすればよい。
さらに、Ｘ方向及びＹ方向の放射特性に合わせて、前記した曲率半径等のパラメータをＸ方向とＹ方向で異ならせれば、さらに結像特性を改善できる。
次に、拡大結像系の光学装置において、さらに結像特性を向上させることのできる構成について説明する。
ここでは、図１に示した光学装置と同様に、４枚のシリンドリカルレンズ板から構成されるが、各シリンドリカルレンズ板上の各レンズの光軸が、各レンズの頂点を通過する光の進行方向とほぼ同じとなるように、各シリンドリカルレンズ板上の各レンズを形成したことを特徴とする。
図２７に、この発明の拡大結像系の光学装置の概略構成図を示す。
図２７において、バックライト１とＬＣＤパネル２とからなる画像を生成する表示部１０と、結像部３を構成する４枚のシリンドリカルレンズ板（ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３，ＬＰ４）と、結像部３を通過した光によって投影画像を形成するスクリーン４と、ＬＣＤパネル２の表面近傍に配置されるフレネル凹レンズ５と、スクリーン４の表面近傍に配置されるフレネル凸レンズ６とから構成される。
ＬＣＤパネル２の近傍に配置されるフレネル凹レンズ５は、拡大像を形成するためにＬＣＤパネル２から出射された光の進行方向を広がる方向に変えるものであり、スクリーン４の近傍に配置されるフレネル凸レンズ６は、結像部３から出射された一定の傾きを持った光の進行方向をスクリーン４に対して垂直な方向に変えるものである。
図２７の光学装置では、ＬＣＤパネル２の表面から結像部３の最もＬＣＤパネルに近いレンズ板ＬＰ３の表面までの距離Ｌ１＝４０ｍｍ，結像部３の４枚のレンズ板の幅Ｌ２＝１１．２０７ｍｍ，スクリーン４の表面から結像部３の最もスクリーン４に近いレンズ板ＬＰ４の表面までの距離Ｌ３＝４５ｍｍである。
このように各構成要素を配置すると、ＬＣＤパネル２上に表示された物体は、スクリーン上で１．１５倍に拡大される。また、結像部３を構成する各レンズ板ＬＰ１〜ＬＰ４の厚さＷ1は２．１ｍｍとし、シリンドリカルレンズアレイの各レンズのパラメータは次に示すものとする。
【表３】0003542329.tif 000006
また、第１レンズ板ＬＰ１と第２レンズ板ＬＰ２とは密着させられるが、第１レンズ板ＬＰ１と第３レンズ板ＬＰ３、及び第２レンズ板ＬＰ２と第４レンズ板ＬＰ４とは、スペーサによって所定の距離だけ離して配置される。
また、各レンズ板ＬＰ１〜ＬＰ４の表裏の各面に形成されるシリンドリカルレンズアレイの母線の向きは、図２に示したものと同様となるように、各レンズ板のＸ，Ｙ方向の向きを定める。
さらに、前記したように、ＬＣＤパネル２からの出射光は、バックライト１の指向性のために、Ｘ方向の放射角α1が±２０度、Ｙ方向の放射角α2が±１５度となっているので、ゴースト像の発生を防止するために、レンズアレイのピッチをＸ方向とＹ方向ごとに異ならせた方がよい。
そこで、第３レンズ板ＬＰ３のＸ方向のレンズアレイのアレイピッチをＰ１＝３．２ｍｍ，Ｙ方向のレンズアレイのアレイピッチを２．１ｍｍとする。他のレンズ板のレンズアレイのアレイピッチは、このアレイピッチを基準として各レンズ板のＬＣＤパネル２からの光学距離の比によって決定される。
以下に、レンズ板ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ４のＸ方向，Ｙ方向のレンズアレイのアレイピッチを示す。
【表４】0003542329.tif 000007
さらに、放射角の広いＸ方向の結像特性は、放射角の狭いＹ方向の結像特性よりも悪いので、Ｘ方向及びＹ方向の結像性能の均質化を図るために、前記したようにＸ方向の結像を良好な集光特性を示す外側表面のレンズアレイによって行うようにする。
すなわち、放射角の広いＸ方向の結像を、第３レンズ板ＬＰ３のＬＣＤパネル側面のレンズアレイ，第１レンズ板ＬＰ１のＬＣＤパネル側面のレンズアレイ，第２レンズ板ＬＰ２のスクリーン側面のレンズアレイ，第４レンズ板ＬＰ４のスクリーン側面のレンズアレイを用いて行う。そして、これと直行するＹ方向の結像を、相対的に集光特性の悪い結像系である第３レンズ板ＬＰ３のスクリーン側面のレンズアレイ，第１レンズ板ＬＰ１のスクリーン側面のレンズアレイ，第２レンズ板ＬＰ２のＬＣＤパネル側面のレンズアレイ，第４レンズ板ＬＰ４のＬＣＤパネル側面のレンズアレイを用いて行うようにする。
図２８に、この発明の図２７におけるＸ方向のシリンドリカルレンズアレイの断面図を示す。これは、図２７において、Ｙ軸の上方向から、装置全体を見た断面図である。ここで、ＬＣＤパネル２の中心から出射して４枚のレンズ板からなる結像部３の中心（いわゆるＸ−Ｙ軸の原点）付近を通過する光は、４枚のレンズ板をほぼ直進してスクリーン上に結像する。
また、ＬＣＤパネル２から出射された光は、ＬＣＤパネル２の中心からＸ方向の最周縁部にいくに従って、フレネル凹レンズ５によって、像が拡大する方向に徐々に大きな傾き角を持って進行する。
たとえば、図１に示した長さＬ１＝４０ｍｍ，Ｌ２＝１１．２０７ｍｍ，Ｌ３＝４５ｍｍ，スクリーン上での像の拡大率＝１．１５倍、ＬＣＤパネル２のＸ方向の長さ＝２４０ｍｍ，Ｙ方向の長さ＝１８０ｍｍとすると、ＬＣＤパネル２のＸ方向の最周縁部から出射された光は水平方向に対して下方向に約θ＝１０．８度の傾き角を持って結像部３のレンズ板に入射することになる。
このように傾き角を持って結像部３の各レンズに光が入射される場合、図２等に示したようにすべてのレンズの光軸を、ＬＣＤパネル２の中心から出射された光の進行方向と同じとしたものでは、結像部３の周縁部のレンズに入射した光の進行方向とこの周縁部のレンズの光軸との傾きが大きくなるため、収差が大きくなり、像の明るさ及び鮮明度の点で不利となる場合がある。
そこで、図２８に示すように、ある傾き角を持ってレンズの頂点に入射する光の進行方向と、その光が入射する各レンズの光軸とがほぼ一致するようにすれば、収差は小さくなり、像の明るさ及び鮮明度の点で結像特性を向上させることができる。
たとえば、図２８において、第３レンズ板ＬＰ３のＬＣＤパネル側面のシリンドリカルレンズアレイの各レンズについて説明すると、レンズＬ0の光軸はＬＣＤパネル２の中心から出た光の進行方向（図２８では紙面の水平方向に対して傾きはゼロ）と同じとなるように、紙面の水平方向に対して傾きはゼロとする。一方、ＬＣＤパネル２の最周縁部から出射された光が入射するレンズＬnの光軸は、この最周縁部から出射され、レンズＬnの頂点を通る光の進行方向（図２８では紙面の水平方向に対して下方に１０．８度傾いた方向）と一致するように、紙面の水平方向に対して下方に１０．８度傾いた方向となるようにする。
同様に、第３レンズ板ＬＰ３のレンズＬ0とＬnの間に存在するレンズＬkの光軸についても、そのレンズＬkの頂点を通る光の進行方向（図２８の紙面の水平方向に対して下方にα度傾いた方向）と一致するように、そのレンズＬkの光軸を紙面の水平方向に対して下方にα度（０＜α＜１０．８）傾けるようにする。
また、他のレンズ板ＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ４のシリンドリカルレンズアレイの各レンズについても、同様にその光軸を紙面の水平方向に対して傾けるようにする。
このように、レンズ板の周縁部に行くに従って各レンズの光軸を徐々に傾けていくことによって、少なくとも各レンズの頂点を通る光はレンズの光軸と一致する方向に進み、その近傍の光の進行方向もレンズの光軸との傾きのずれは小さくなるので、収差が小さくなり、像の明るさ及び鮮明度の点で結像特性を大幅に向上できる。
図２８では、Ｘ方向のレンズアレイについて説明したが、Ｙ方向のレンズアレイについても同様に、レンズ板の周縁部に行くに従って各レンズの光軸を徐々に傾けていくことにより、同様に像の明るさ及び鮮明度を向上できる。
また、各レンズ板のＸ方向及びＹ方向のレンズアレイごとにパラメータを規定したが、これは、あるレンズアレイを構成するレンズはすべて同じパラメータを持つとしたものである。しかし、ＬＣＤパネル２からスクリーン４までの距離は一定であるが、ＬＣＤパネル２から出射された各光の共役長は、その進行ルートによりそれぞれ異なり、ＬＣＤパネル２の周縁部から出射される光の方が共役長は長くなり、収差が大きい。そこで、あるレンズアレイを構成する各レンズごとに種々の結像特性が改善されるように各レンズに入射する光の進行方向と関係づけて各レンズのパラメータを異ならせるようにしてもよい。
また、レンズアレイの各レンズごとに別々にラメータを設定するのが困難な場合は、隣接する３個ないし５個程度ずつを１つのグループとして同じパラメータとし、グループごとにパラメータを異ならせるようにしても、結像特性の向上ができる。
また、拡大結像系の光学装置では、ＬＣＤパネル２の周縁部の光ほどレンズ板への入射角が大きくなるため、隣接するレンズへのクロストークが発生しやすい。このクロストークは、スクリーンにゴースト像を発生する原因となるため、できるだけクロストークを抑制する必要がある。このクロストークを抑制する手段としては種々のものが考えられるが、たとえば、レンズの収差が大きくなることが結像に影響を与えない範囲内で、各レンズ板の周縁部のレンズピッチを、そのレンズ板の中央部のレンズピッチよりも大きくすればよい。
図２９に、各レンズ板の周縁部のアレイピッチを大きくした実施例におけるレンズ板の断面図を示す。Ｘ方向のレンズアレイの各レンズの断面図を示しているが、たとえば各レンズ板の中央部付近のレンズのアレイピッチをＰ１＝３．２ｍｍとし、各レンズ板の周縁部付近のレンズのアレイピッチをＰ６＝３．６ｍｍとし、中央部と周縁部との間のレンズのアレイピッチをＰ５＝３．４ｍｍ程度とする。
このように、レンズ板の周縁部のレンズのアレイピッチをレンズ板の中央部のレンズのアレイピッチよりも大きくし、周縁部と中央部との間のレンズのアレイピッチを周縁部に行くに従って大きくすれば隣接レンズへのクロストークを効果的に抑えることができる。
また、ゴースト像の発生原因となる隣接レンズへのクロストークを防止するために、図１９に示したような突起部２１をレンズアレイの繋ぎ目の部分に形成してもよい。突起部２１はブラックレジストで着色し、さらに側面を散乱面としてもよい。
さらに、図１９のような突起部２１を設けることが困難な場合は、図３０に示すようにレンズアレイの繋ぎ目の部分を、単に散乱材料や遮光材料（ブラックレジスト等）をパターニングするようにしてもよい。
また、図２４に示したような、２次元レンズアレイが表裏に形成されたレンズ板を用いて、拡大結像系の光学装置を構成する場合も、シリンドリカルレンズアレイを用いた光学装置の実施例として示した図２７，図２８，図２９の構成と、これらについての説明内容をほぼそのまま適用することができる。
図３１に、この発明において２次元レンズアレイ板を用いた拡大結像系の光学装置の概略構成図を示す。
図３１は、図２７の光学装置と比較すると、結像部３が２枚の２次元レンズアレイ板ＬＰ５，ＬＰ６からなる点が異なる。ここで、ＬＰ５，ＬＰ６の厚さをそれぞれ３．０ｍｍとした時、ＬＣＤパネル２に近い方のレンズ板ＬＰ５のＬＣＤパネル側の各レンズを対角Ｐ７＝３．２ｍｍの正六角形，スクリーン側の各レンズを対角３．３５１ｍｍの正六角形，スクリーン４に近い方のレンズ板ＬＰ６のＬＣＤパネル側の各レンズを対角３．３５１ｍｍの正六角形，スクリーン側の各レンズを対角３．５０２ｍｍの正六角形とする。
また、２次元レンズアレイ板ＬＰ５，ＬＰ６の断面図は図２６に示したものとほぼ同様であるが、拡大結像系として用いる場合には、各レンズの光軸の向きを中央部と周縁部で異ならせる。すなわち、図２８で示したように、２次元レンズアレイ板の表面及び裏面の各レンズについてもその光軸の向きを、そのレンズの頂点を通る光の進行方向とほぼ一致させるようにする。このようにすれば、２次元レンズアレイ板を利用する場合についても像の明るさ及び鮮明度を向上できる。
さらに、２次元レンズアレイ板の各レンズごとにパラメータを異ならせること、２次元レンズアレイ板の周縁部のレンズのアレイピッチを中央部のレンズのアレイピッチよりも大きくすること、レンズの繋ぎ目に遮光材料をパターニングすることによって、さらに結像特性を向上させることができる。
なお、図３１において、図２７のシリンドリカルレンズ板の場合に対してＸ軸とＹ軸の方向を９０°異ならせているのは、正六角形の対角を指向性の広いＸ方向の結像に用いることにより、できるだけ小さな正六角形状のレンズでゴースト像の発生を効果的に防止するためである。
また、図３１のように、２次元レンズアレイ板を用いた構成では、光が通過するレンズ面の数が、シリンドリカルレンズ板の場合の半分となるので、フレネルロスが減少し、光の利用効率の点、すなち像の明るさの点で好ましい。さらに、結像部３を構成するレンズ板の枚数も少なくてすむので、組立工程が容易になるという利点もある。
なお、図２７，図３１に示したレンズ板（ＬＰ１〜ＬＰ６）を形成するためには、前記したのと同様に、レンズアレイ形状と反対の凹型の金型を作製し、射出成形法，熱プレス法，２Ｐ法のいずれかを用いれば、容易にレンズ板の大量生産をすることができ、生産コストを下げることができる。
次に、４枚のシリンドリカルレンズ板を用いた拡大結像係の光学装置において、隣接レンズへのクロストークを防止するこの発明の実施例について説明する。隣接レンズへのクロストークは、前記したように、スクリーン上でのゴースト像の発生原因となり、結像品質を悪化させるものである。
このクロストークを防止するために、この発明は、表裏表面にシリンドリカルレンズアレイが形成された複数枚のレンズ基板から成る結像部と、前記結像部に対する物体面に配置され、かつ結像部によって投影されるべき像を表示する表示部と、対向するレンズ基板の間であって、対向するレンズ基板のシリンドリカルレンズアレイを構成するレンズの繋ぎ目部分に配置された遮光部材とからなることを特徴とする光学装置を提供する。ここで、前記遮光部材は、対向するレンズ基板の間であって、そのレンズ基板の端部に配置された保持部と、保持部によって固定されかつ対向するレンズ基板のレンズの繋ぎ目に沿って格子形状に形成された遮光壁とから構成してもよい。
前記保持部は、前記遮光壁をその中に導入して固定することのできる幅を持つ溝を備えてもよい。
図３２に、この発明の等倍結像系の光学装置を用いて拡大像を形成する他の実施例の概略構成図を示す。これは、ほぼ図１０と同様の構成である。この場合も、シリンドリカルレンズ板ＬＰ４のスクリーン側の表面の直前に、フレネル凹レンズ５を配置し、スクリーン４の表面近傍にフレネル凸レンズ６を配置する。図３２に示す各要素間の距離は、Ｌ１＝４０ｍｍ，Ｌ２＝１１．０４ｍｍ，Ｌ３＝４５ｍｍとする。
また、フレネル凹レンズ５の焦点距離を３００ｍｍとすれば、スクリーン４上で、１．１５倍に拡大された像が得られる。
図３３に、図３２の光学装置をＹ軸方向、すなわち上方向から見た場合の光学装置の断面図を示す。図３４に、図３２の光学装置をＸ軸方向、すなわち横方向から見た場合の光学装置の断面図を示す。
ここで、外側のシリンドリカルレンズ板ＬＰ３，ＬＰ４の厚さをｗ１＝１．８０ｍｍ、内側のシリンドリカルレンズ板ＬＰ１，ＬＰ２の厚さをｗ３＝１．８３ｍｍ、レンズ板ＬＰ３とＬＰ１との距離をｗ２＝１．８９ｍｍ、レンズ板ＬＰ２とＬＰ４との距離をｗ２＝１．８９ｍｍとする。
また、各シリンドリカルレンズ板のレンズのアレイピッチは隣接レンズへのクロストークを生じないように決定されるが、たとえば、Ｘ軸方向のレンズのアレイピッチをＰ１＝３．０ｍｍ、たとえば、Ｙ軸方向のレンズのアレイピッチをＰ２＝２．６ｍｍとすればよい。
しかし、このようなＬＣＤパネルを多数並べて大画面のマルチパネルディスプレイを構成する場合には、レンズの収差によるクロストークのほか、レンズの繋ぎ目部分の透過及び散乱光によるクロストークや４枚のレンズ板の位置合わせのずれによるクロストークが発生する可能性があり、完全にクロストークを防止することはできない。すなわち、主に光学装置の組立て作業の誤差に起因するクロストークは避けられない。
図３５に、図３４に関して、隣接レンズへのクロストークによるゴースト像の発生の説明図を示す。ＬＣＤパネル２の点Ｈ０から出た光は、正常ならばスクリーン４上の点Ｈ１に結像するものとする。
ところが、レンズの収差やレンズ板の位置ずれ等があると、本来光線Ｇ０のように進むべき光が、光線Ｇ１のように進みスクリーン４上の点Ｈ２にゴースト像となって結像する。また、同様に、光線Ｇ２，Ｇ３のように進んだものも、点Ｈ３にゴースト像となって結像する。
主に組立て作業の誤差に起因する上記のような隣接レンズへのクロストークを防止するためには、シリンドリカルレンズアレイの各レンズの繋ぎ目に遮光壁を設置することが好ましい。
以下、この遮光壁の実施例について説明する。
図３６に、シリンドリカルレンズ板の間に遮光部材を備えた光学装置を用いて拡大像を形成する実施例の概略構成図を示す。これは、図３２に示した構成に遮光部材７をシリンドリカルレンズ板ＬＰ１とＬＰ３の間と、ＬＰ２とＬＰ４との間に挿入したものである。
図３７に、この発明の遮光部材７をシリンドリカルレンズ板の間に挿入した場合の概略斜視図を示す。
図３７において、遮光部材７は、遮光壁７１と遮光壁ガイド治具７２とから構成される。遮光壁ガイド治具７２は、遮光壁７１を保持するものであり、シリンドリカルレンズ板の４つの辺に治った端部に配置する。また、この治具７２には、シリンドリカルレンズ板のレンズアッセイのピッチとほぼ同じ間隔で、スリット７３が設けられる。この各スリット７３には、遮光壁７１の端部が挿入される。
図３８に、この発明の遮光壁ガイド治具７２の一実施例の斜視図を示す。図３８（ａ）の治具は、高さが図３３のシリンドリカルレンズ板間の距離ｗ２（＝１．８９ｍｍ）に等しく、スリット幅が遮光壁７１を挿入することのできる程度の幅（約０．３ｍｍ）であり、スリットのピッチはＹ軸方向のレンズピッチＰ２（＝２．６ｍｍ）である。
図３８（ｂ）は、高さはｗ２で同じであるが、上方のスリットの端部にＹ字形の切れ目を入れて、スリットの幅を広げたものを示している。このようにスリットの端部の幅を広くすれば、遮光壁７１をこのスリットに挿入しやすくなり、遮光部材の組立て工程が容易になる。
遮光壁７１は、図３７に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向のマトリクス状（格子形状）に板状部材を組み合わせたものである。
図３９に、この発明の遮光壁７１の構成図を示す。遮光壁７１は、図３９（ａ）と図３９（ｂ）の板状部材７１ａ，７１ｂを図３７のような形状に組み合わせて構成される。
図３９（ａ）の板状部材７１ａの高さは（Ｓ２）は、２．３０ｍｍ、厚さは０．２ｍｍ、図３９（ｂ）をはめ込むためのスリット幅（Ｓ１）は０．３ｍｍとし、スリットの長さは、シリンドリカルレンズ板の間の距離（ｗ２）と同じ１．８９ｍｍ、スリットのピッチはＹ軸方向のレンズピッチ（Ｐ２）と同じ２．６ｍｍとする。この板状部材７１ａは、Ｘ軸方向のレンズピッチＰ１（＝３．０ｍｍ）と同じ間隔でそのレンズ間の繋ぎ目（凹部）に配置される。また、図３９（ｂ）の板状部材７１ｂの高さ（Ｓ３）は２．２３ｍｍとする。
図４０に、シリンドリカルレンズアレイ板と遮光壁の板状部分７１ａとの位置関係を示した断面図を示す。ここで、ｗ２は、２つのシリンドリカルレンズ板の間の距離（＝１．８９ｍｍ）であり、ｗ１０は、各レンズのサグ深さを示している。たとえば、外側のレンズ板（ＬＰ３またはＬＰ４）のＹ軸方向に並んだレンズのサグ深さｗ１０は０．４９２ｍｍであり、内側のレンズ板（ＬＰ１またはＬＰ２）のＸ軸方向に並んだレンズのサグ深さｗ１０は０．４２６ｍｍである。
図４１に、図３７のように、遮光壁を挿入した光学装置をＹ軸方向（上方向）から見た場合の光学装置の断面図を示す。図４２に、遮光壁を挿入した光学装置をＸ軸方向（横方向）から見た場合の光学装置の断面図を示す。
遮光壁７１は、シリンドリカルレンズ間の距離＋レンズサグ深さにほぼ相当する高さを持っているので、隣接レンズへのクロストークを効果的に防止できる。また、図３７，図４０に示すように、遮光部材７１ａ，７１ｂがレンズの繋ぎ目部分に配置されるので、レンズの繋ぎ目の部分の遮光もできる。また、遮光壁ガイド治具７２を、図３７のように、一方のシリンドリカルレンズ板（たとえばＬＰ３）の端部に、スリット７３がレンズの繋ぎ目にくるように位置合わせして貼りつけ、マトリクス状に組み合わせられた遮光壁７１の部材７１ｂをスリット７３に挿入するだけで、容易に遮光部材をシリンドリカルレンズ間に配置することができる。
前記した遮光壁ガイド治具７２及び遮光壁の板状部材７１ａ，７１ｂは、ステンレス薄板を用いて作ることができる。たとえば、ステンレス薄板をエッチングすることにより、板状部材７１ａ，７１ｂの形状を作成した後、黒色クロムあるいは黒色ニッケルの電気めっき処理をする。このように黒色材料を遮光壁７１の表面全体にめっき処理をすることにより、その表面を低反射化することができる。
また、表面を低反射化するためには、上記電気めっきの他、黒色無電解ニッケルめっき、レイデント処理、黒色塗料による着色など種々の方法を用いることができる。さらに、遮光壁の板状部材７１ａ，７１ｂを作成する方法としては、黒色アクリル板等をプレス型で所定の形状に打ち抜いて作る方法、黒色アクリル板等をレーザ加工で切り抜く方法等を用いることができる。
さらに、遮光壁の板状部材７１ａ，７１ｂの壁面の表面を低反射面とすれば、この壁面で反射した光によるゴースト像の発生を抑えることができる。低反射面とするためには、たとえば、板状部材７１ａ，７１ｂの壁面の表面に黒色塗料を塗布したり、多数の凹凸パターンを設けて散乱面となるような処理をすればよい。
図４３に、この発明の遮光壁の板状部材の壁面を散乱面とする一実施例の斜視図を示す。図４３（ａ）は、壁面の表面に溝パターンを形成した実施例であり、図４３（ｂ）は、壁面の表面に凹部パターンを形成した実施例である。また、この他に、壁面を多数の微小な凹凸パターンを設けた粗面としてもよい。
図３７、図４１、図４２に示した光学装置では、４枚のシリンドリカルレンズ板のすべてのレンズの光軸は平行であったが、図２８のように、シリンドリカルレンズ板のレンズの光軸が周辺部において傾いている拡大光学系の場合には、図３７等のような遮光壁を用いると、結像に寄与すべき光線に遮光壁によるケラレが生じる。図４４に、「光線のケラレ」の説明図を示す。このように光線のケラレが生じると、スクリーン上の像が暗くなり、特に光軸の傾きが大きいシリンドリカルレンズ板の周辺部においては著しく像が暗くなるおそれがある。
そこで、レンズの光軸が傾いている場合は、光線のケラレを防止するために、板状部材７１ａ，７１ｂを、それを配置する近傍のレンズの光軸の傾きとほぼ一致するように傾けることが好ましい。
図４５に、この発明の遮光壁の板状部材を光軸に合わせて傾けた実施例の光学装置の断面図を示す。この構成によれば、光線のケラレが生じないので、像が暗くなることはない。
図４６に、この発明において、スリットを斜めにした遮光壁ガイド治具の一実施例の斜視図を示す。ここで、各スリットの傾きをその近傍のレンズの光軸とほぼ等しくなるように設定すればよい。この治具を用いれば、遮光壁の板状部材を容易に斜めに配置することができる。
以上の図３６から図４６に示した遮光部材は、外側のシリンドリカルレンズ板と内側のシリンドリカルレンズ板の間に（ＬＰ３とＬＰ１、及びＬＰ４とＬＰ２）に導入するものであるが、内側のシリンドリカルレンズ板の繋ぎ目におけるクロストークを防止するために、内側のシリンドリカルレンズ板ＬＰ１とＬＰ２の間に、同様の遮光部材を導入してもよい。
内側のシリンドリカルレンズ板ＬＰ１とＬＰ２とが向かい合う面のレンズは母線の向きが一致しているので、たとえば、図４７に示すようなスリット状の遮光部材７４を用いることができる。また、この遮光部材７４は、図４８に示すように、スリットの長さ方向とレンズの母線の向きとが一致するように、レンズＬＰ１とＬＰ２の間に配置すればよい。
図４８では、見やすいように、遮光部材７４をレンズの母線方向に少しずらしたものを示しているが、実際にはスリット７４ａに各レンズがちょうど収まり、スリット７４ａの長さ方向の外側の枠がレンズ板からはみ出す位置になるように組み立てられる。ここで、レンズ板ＬＰ１及びＬＰ２のレンズのピッチを２．６ｍｍとした図３２の光学系の場合には、この遮光部材７４のスリット幅は２．４ｍｍ程度とすればよい。
図４９（ａ）に、図４８に示した２枚のレンズ板と遮光部材７４とからなるの構成の断面図を示す。このように、遮光部材７４を内側のレンズＬＰ１とＬＰ２の間に設ければ、隣接レンズからのクロストークを防止することができる。ただし、図４９（ａ）に示したように、遮光部材７４の壁面で反射された光によるクロストークが問題となる場合には、この壁面に前記した図４３のようなパターンを設けることが好ましい。あるいは、図４９（ｂ）に示すように、帯状の遮光部材７５及び７６（遮光帯）をレンズの繋ぎ目の部分に配置してもよく、図４９（ｃ）のように、一方のレンズ板のレンズの繋ぎ目部分のみに遮光帯７７を配置してもよい。
図４９（ｂ），（ｃ）の遮光帯は、図４９（ａ）のように、完全にクロストークを防ぐことはできないが、ゴースト強度が許容範囲に収まる場合において、図４９（ａ）に示した遮光部材７４では、その遮光部材７４の壁面での反射によるゴーストが無視できないような場合に、そのゴーストを抑えるのに有効である。
また、図４９（ａ）に示すように、遮光部材７４はレンズの繋ぎ目におけるレンズの曲面部で支えられるため、収まる位置が不安定となり、結像に悪影響を及ぼす場合もある。このような場合には、図５０（ａ）に示すように、レンズ板ＬＰ１とＬＰ２のそれぞれにおいて、遮光部材７４の位置が安定するようにレンズの繋ぎ目の部分に突起７８を形成すればよい。この突起７８は、レンズを形成する金型に、その突起の反転形状を彫り込んでおけばレンズ形成時に一体として形成できる。
また、遮光部材７４の位置を安定させるために、図５０（ｂ）のように、遮光部材の上面と下面の形状をレンズの繋ぎ目に収まるような凸形状としてもよい。このように、図５０（ａ），（ｂ）のような突起または凸形状を備えることにより、スリット状遮光部材７４を正確にレンズの繋ぎ目部分に配置することが可能となる。なお、図４７〜図５０に示した遮光部材、遮光帯も黒色クロムめっき等の処理をしたステンレスで作成すればよい。
以上の実施例においては、主として、遮光壁のガイド治具７２を用いて遮光壁７１を配置する場合を説明したが、図３７の遮光壁７１と治具７２のかわりに、２次元格子形状の遮光部材を用いてもよい。
図５１に、２次元格子形状の遮光部材８０の一実施例の斜視図を示す。格子の縦横それぞれの方向の壁間隔は、それぞれの方向のレンズピッチと一致するようにすればよい。この２次元格子形状の遮光部材８０は、紫外線硬化樹脂を材料として用い、フォトリソグラフィによって２次元格子の遮光壁を一体的に形成することができる。したがって、図３７の遮光部材に比べて組立て工程が容易となる。
図５２に、２次元格子形状の遮光部材８０をレンズ間に挿入した場合の断面図を示す。この遮光部材８０の厚さはレンズ板間距離（ｗ２）に等しい。したがって遮光部材８０の下のレンズサグ深さの部分には遮光部材が存在しないので、この部分の隙間から、隣接レンズへのクロストークが生じる場合がある。このクロストークの影響が問題となる場合には、遮光部材８０とは別に、レンズの繋ぎ目の部分に図５２のような別の遮光部材８１または８２を設けてもよい。
２次元格子形状の遮光部材８０は、樹脂を材料としたモールドでも作製できる。樹脂材料としては、アクリル、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、流動性の良い液晶ポリマー等を用いることができる。これら樹脂材料は黒色のものを用いるのが好ましいが、成形後にめっき、あるいは塗装や染色等で黒色化を行ってもよい。モールドによって２次元格子形状遮光部材を作製する場合も組立工程を容易にできる。さらに、紫外線硬化樹脂を用いる場合には、図５２に示したようにレンズサグ部に突き出る遮光部材を一体形成することができなかったが、モールドの場合には、予め、型にレンズサグ部に対応した溝を形成しておけば、レンズサグ部が突き出た２次元格子形状遮光部材を一体で作製することができる。これにより、組立工程をさらに容易にし、かつ組立精度を向上することができるので、モールドは遮光部材の作製方法として非常に好ましい。
以上、図３２から図５２を用いて説明したように、レンズの繋ぎ目の部分に種々の形状の遮光部材を配置することにより、隣接レンズからのクロストークを防止することができ、鮮明な画像をスクリーン上に結像させることができる。
また、前記した図１４，図１５及び図１６の光学装置において、ゴースト像の発生を防止するため、バックライト１の光源の特性に合わせてＸ，Ｙ方向ごとにレンズアレイのピッチを異ならせる実施例を示したが、上記のような遮光部材７を用いれば、ピッチを異ならせるというような複雑なレンズ設計をする必要がなくなる。また、よりピッチの小さい光学装置を実現でき、良好な結像特性（鮮明度）を得ることができる。
この発明によれば、表裏両面にシリンドリカルレンズアレイを形成したレンズ基板からなる結像部を備えているので、従来よりも製造が容易であり、製造コストを低減することができると共に、小型・軽量化することができる。
また、この発明の拡大結像系の光学装置については、フレネル凹レンズを表示部の表示面に近接配置しているので、フレネル凹レンズの周辺部での光の利用効率を改善できると共に、より小型化した光学装置を実現することができる。
この発明によれば、結像部を構成するレンズ基板がスペーサ板を介さずに互いに密着配置されるので、スペーサ板を用いる場合よりも小型化・軽量化ができ、さらに組立工程を簡略化できる。
また、この発明によれば、拡大結像系の光学装置において、光学装置の結像部を構成するレンズ基板の表面に形成された各レンズの光軸を、それぞれのレンズの頂点付近を通る光線の進行方向とほぼ一致する向きにしているので、像の明るさ及び鮮明度を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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