JP2002014239A - 画像拡大用光学デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像全体の拡大および画素サイズ自体の拡大を
従来のプロジェクション方式を用いることなく、光学デ
バイスを薄型で実現する。 【解決手段】板状の無機又は有機材料中に、高い屈折率
を持つ高屈折率領域３１，３３が複数形成され、かつ高
屈折率領域３３は板の下面から上面に連続して存在し、
板の厚み方向に垂直な面で、各々の高屈折率領域３３の
板下面近傍での断面積よりも板上面近傍での断面積の方
が大きい。その場合、高屈折率領域３３の板下面での断
面積と板上面での断面積の比が、複数の高屈折率領域３
３において、ほぼ同じ値である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
ー等の画像を拡大して表示を行う装置における拡大光学
系として用いるデバイスおよび製造方法に関し、特に板
下面から入射した画像が板上面でも保存されるので、画
像全体の拡大および画素サイズ自体の拡大を薄型で実現
できる画像拡大用光学デバイスおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報を表示する表示装置は、大別
するとフラットパネルディスプレイと呼ばれるパソコン
用液晶モニターなどの等倍型表示装置と、背面投影型液
晶テレビなどの拡大投影型表示装置の２種類に分けられ
る。等倍型表示装置は、ディスプレイの厚みを薄くする
ことができ、設置に必要なスペースが少なくて済むとい
う利点を有するが、大きな画面、例えば３０インチ以上
のサイズの画面を得ようとする場合、製造工程の複雑
さ、歩留まりの悪さなどからコストが高くなってしまう
と言う欠点を持っている。一方、拡大投影型表示装置は
５０インチ以上の大きな表示サイズを、等倍型表示装置
に比べて安価に提供できるという利点を有するが、ディ
スプレイの厚みを等倍型と同じように薄くすることは原
理上難しく、設置に必要なスペースが広くなってしまう
と言う欠点を有している。

【０００３】既存の液晶テレビなどの拡大投影型表示装
置では、レンズやミラーを使った拡大光学系の技術が使
われている。それ以外では、図１に示すように、小さな
画像に対して光ファイバ１１を整列させて配列し、その
光ファイバ１１を離散的に配置させることにより画像を
拡大する方法（例えば、特開平05-88617号公報参照（以
下、方法Ａ）、あるいは、図２に示すように、ファイバ
集合体を斜めに切断したブロック１ａ，１ｂを複数個使
用することにより画像を拡大する方法（例えば、特開平
06-51142号公報参照、以下、方法Ｂ）、あるいは、図３
に示すように、複数の液晶表示パネル２ａ，２ｂ，２ｎ
からなる表示装置のパネル４間の継ぎ目を無くすため
に、光ファイバ３を用いて画像を表示パネル４に伝送さ
せる方法（例えば、特開平09-252444号公報参照、以
下、方法Ｃ）、あるいは、図４に示すように、テーパー
状の光導光路３を用いて画素の表示サイズを拡大する方
法（例えば、特開平07-43702号公報参照、以下、方法
Ｄ）などが提案されている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】しかしながら、前記方法Ａ（特開平05-088
617号公報）の構成においては、表示全体の面積は拡大
されるが、集合していた画素が離散的に配置されたこと
にとどまっており、本来の目的である表示画素自体が拡
大して投影される構成にはなっていないという欠点を持
っている。次に、前記方法Ｂ（特開平06-51142号公報）
の構成においては、複数のファイバ集合体１ａ，１ｂを
組み合わせて用いているが、一つのファーバ集合体１ａ
と他のファイバ集合体１ｂを結合させる際に、光を最初
のファイバ集合体１ａから次のファイバ集合体１ｂに効
率よく伝送させる方法が難しいこと、また２つのファー
バ集合体１ａ，１ｂを接着させるための位置合わせはフ
ァイバ径が細い場合非常に難しいなどの光カップリング
および製造上の問題点がある。次に、前記方法Ｃ（特開
平09-252444号公報）の構成においては、薄型でつなぎ
目の無い大画面表示装置を小さな画面の表示装置を組み
合わせることによって実現できると言うメリットを持っ
ているが、基本的には方法Ａ（特開平05-088617号公
報）と同じように、表示画素自体が拡大して投影される
構成にはなっておらず、画像を拡大したことにはならな
いと言う欠点を持っている。次に、前記方法Ｄ（特開平
07-43702号公報）の構成においては、一画素ごとの表示
サイズは拡大されるが、画素位置と表示位置の法線方向
の位置が一致しているため画像全体のサイズは大きくな
っておらず、画像を拡大したことにはならないと言う欠
点を持っている。

【０００５】上記の従来技術の他に、金属の貫通孔を用
いて画像を拡大する技術（例えば、特開平5-80319号公
報参照）、金属の反射板を用いて画像を拡大する技術
（例えば、特開平7-294757号公報参照）が提案されてい
る。しかし、金属面での反射による光伝達を用いる方式
は、光ファーバや導光路を用いる光伝達方式と異なり、
金属面での反射による光の損失が大きく、実用には適さ
ないという問題がある。また、幅が広い原稿から読み取
った一次元画像を小さな一次元CCDデバイスに伝達する
方法として、テーパー状の光導波路を原稿面に並べ、CC
Dとの結合面では細い光導波路で結合させる方法（例え
ば、特開平9-37038号公報参照）が提案されている。こ
の方式は、一次元画像の拡大／縮小方式としては適して
いるが、このデバイスでは２次元画像の拡大縮小を行う
ことはできない。レンズを用いずに画像を拡大する製品
としては、虫眼鏡の代わりに小さな文字を拡大する拡大
鏡が米国テーパービジョン社から「TaperMag」と言う商
品名で販売されている。この拡大鏡の原理は、多数の光
ファイバを高密度に束ね、溶融させてテーパー状に加工
したものである。この商品は、画像を拡大する光学的な
基本原理は本発明と同じであるが、ガラスファイバーを
束ねて加工しているため、100mm角以上の大型の表示面
積を得ることが難しい。また、加工上の問題からテーパ
ー状に加工する場合のテーパー角を大きくすることが難
しく、例えば30インチ程度の表示画面を得ようとする場
合、デバイスの厚みを30cm以下にすることができない。

【０００６】（目的）そこで、本発明の目的は、上記従
来技術の問題点を踏まえ、画像全体の拡大および画素サ
イズ自体の拡大を従来のプロジェクション方式を用いる
ことなく、薄型で実現することが可能な画像拡大用光学
デバイスおよびその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像拡大用光学デバイスは、板状の無機又
は有機材料中に高い屈折率を持つ高屈折率領域が複数形
成され、かつこの高屈折率領域は板の下面から上面に連
続して存在し、かつ板の厚み方向に垂直な面において、
各々の高屈折率領域の板下面近傍での断面積よりも板上
面近傍での断面積の方が大きいことを特徴としている。
また、上記複数の高屈折率領域の板下面における断面の
相対的な位置関係が板上面においても維持されているこ
とも特徴としている。さらに、上記高屈折率領域の板下
面での断面積と板上面での断面積の比が、複数の高屈折
率領域においてほぼ同じ値であることも特徴としてい
る。さらに、上記断面の面積中心を板下面から板上面を
結んだ曲線と板の法線とのなす角が４５度以上となる部
分が複数の高屈折率領域のうち、少なくとも１箇所以上
あることも特徴としている。さらに、上記断面の面積中
心を板下面から板上面を結んだ曲線と板の法線とのなす
角が板下面近傍において３０度以下であることも特徴と
している。その他の特徴は、以下の説明から明らかとな
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の原理および実施例
を、図面により詳細に説明する。 （基本構成）図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の基本
構成を示す上面、下面、断面図である。本発明は、図５
（ａ）（ｂ）に示すように、板状の無機又は有機材料中
に高い屈折率を持つ領域（以後、高屈折率領域と呼ぶ）
３１が複数形成され、かつこの高屈折率領域３１は板の
下面（ｂ）から上面（ａ）に連続して存在し、かつ図５
（ｃ）に示すように、板の厚み方向に垂直な面におい
て、各々の高屈折率領域３３の板下面での断面積よりも
板上面での断面積の方が大きい。また、画像を拡大伝達
すると言う特性を得るために、上記複数の高屈折率領域
３３の板下面における上記断面の相対的な位置関係が、
板上面においても維持されている。さらに、画像をひず
み無く拡大すると言う特性を得るために、前記高屈折率
領域３３の板下面での断面積と板上面での断面積の比が
複数の高屈折率領域３３において、ほぼ同じ値である。

【０００９】（原理）図６は、本発明の原理を示す図で
ある。本発明の拡大光学デバイスの下面に拡大する前の
ディスプレイ画像３６を設置する。具体的には、小型の
液晶ディスプレイ、小型のエレクトロルミネッセンスデ
ィスプレイ、小型のCRTなどである。これらのディスプ
レイの画像３６からの出射光が高屈折領域３３に入射す
る。入射した光のうち、高屈折率領域３３と低屈折率領
域３４の界面で全反射条件を満たす光は、本発明のデバ
イスの高屈折率領域３３を上面に向かって伝搬する。上
面での高屈折率領域３３のデバイス厚み方向に垂直な面
における断面積は、下面での高屈折率領域３３のデバイ
ス厚み方向に垂直な面における断面積よりも大きいた
め、下面から入射した画素が拡大されて上面に表示され
ることになる。

【００１０】図７〜図１２は、本発明における光の伝達
方向、光の入射方向、光の出射方向、板下面位置の画
像、板上面位置の形状などの原理の説明図である。本発
明は、画像を拡大する際の光路長を従来技術に比べ長く
でき、その結果、板厚を薄くできるという特徴を持って
いる。先に述べたように、「TaperMag」の名で販売され
ている商品は、ガラスファイバーを束ねて加工している
ため、加工上の問題からテーパ状に加工する場合のテー
パー角を大きくすることが難しい。従って、拡大するた
めの板の厚みを、拡大された画像面（板上面）の対角長
より短くすることはできない。それに比較して、本発明
においては、図７に示すように、ある一つの高屈折率領
域３８を考えた場合、光の伝達する方向３７と板の法線
方向３９のなす角度を大きくとれるため、画像を拡大す
る際の板の厚みを小さくすることが可能である。すなわ
ち、断面の面積中心を板下面から板上面を結んだ曲線３
７と板の法線３９とのなす角が４５度以上となる部分が
複数の高屈折率領域３８のうち、少なくとも１箇所以上
あることが本発明の特徴である。しかしながら、拡大前
の画素から出射する光にはある程度の指向性があるた
め、元画像の入射する板下面近傍においては、光の入射
する方向と板の法線方向のなす角の大きさが各々の高屈
折率領域でほぼ同じであることが望ましい。従って、元
画像の入射する板下面近傍においては、図８に示すよう
に、光の入射する方向４２と板の法線方向４１のなす角
の大きさが小さい方が望ましい。すなわち、断面の面積
中心を板下面から板上面を結んだ曲線４２と板の法線４
１とのなす角が板下面近傍において３０度以下であるこ
とが、本発明の特徴である。

【００１１】上記の事項は、拡大された画像の出射面に
おいても同じで、拡大された画像の視野角依存性を均一
にするために、板上面近傍においては、図９に示すよう
に、光の出射する方向４３と板の法線方向４５のなす角
の大きさが各々の高屈折率領域４４において小さいこと
が望ましい。尚、拡大前の画像から出射する光の指向性
が悪い場合には、図１０に示すように、高屈折率領域４
６の板下面位置４８での光が入射する領域に、凸状の形
状を設けることによって光の取り込み効率を高めること
ができる。また、図１１に示すように、高屈折率領域５
２の板上面位置５１において、凹状の形状を設けること
や、図１２に示すように、凸状の形状を設けることによ
って、拡大された画像の視野角を広げることができる。

【００１２】（第１の実施例）図１３および図１４は、
本発明の第１の実施例を示す画像拡大用光学デバイスの
サンプルの製造図である。最初に、３０ｇのPMMAをテト
ラヒドロフランに溶かし、これに１０ｇの無水フタル酸
を均一に混ぜた。この溶液を、キャスト法により１００
μm厚、５ｃｍ四方の薄板を作成した。このサンプル
に、図１３に示すわうな200行×200列の正方形パターン
を有するのマスクの裏面から0.33μmの波長の紫外線を
照射し、レンズを用いてこの薄板にマスク像を結像させ
る。結像する正方形パターンの一辺の長さを５０μmと
した。隣接する正方形の間隔は１０μmになる。正方形
マスク中心と板の中心とを一致させた。紫外線を照射す
る際の薄板の温度は100℃、紫外線の照射強度はサンプ
ル上で１Ｗ／ｃｍ²、照射時間は１００秒とした。薄板
の紫外線が照射された部分はフォトブリーチングを起こ
し、屈折率が低下した。屈折率を測定したところ、紫外
線の照射されていない部分の屈折率ｎは1.50、紫外線が
照射された部分の屈折率は1.45となった。上記と同じ作
り方で結像する正方形パターンの一辺の長さを５１μm
から１００μmまで１μmずつ長さが違う薄板を５０枚作
成した。このようにして作成した薄板５１枚を、図１４
に示す座標Ｘ１−Ｘ２とＹ１−Ｙ２が上下方向で一致す
るように重ね、１２０℃の温度、２ｋｇ／ｃｍ²の均一
な圧力をかけて融着させた。これにより40,000の分離さ
れた高屈折領域を有し、高屈折率領域の板下面での断面
積より板上面での断面積が大きいデバイスが作成され
た。第１の実施例により作成されたサンプルを、サンプ
ルNo.1とする。

【００１３】（第２の実施例）第１の実施例と同じ製法
で、薄板を６０枚作成した。但し、正方形パターンの一
辺の長さを１１枚は５０μm、残りの５１枚は第１の実
施例と同じにした。このようにして作成した薄板６０枚
を正方形の一辺の長さが短い順に重ね、１２０℃の温
度、２ｋｇ／ｃｍ²の均一な圧力をかけて融着させた。
第２の実施例により作成したサンプルを、サンプルNo.2
とする。 （第３の実施例）第１の実施例と同じ製法で薄板を６０
枚作成した。但し、正方形パターンの一辺の長さを９枚
は１００μm、残りの５１枚は第１の実施例と同じにし
た。このようにして作成した薄板６０枚を正方形の一辺
の長さが短い順に重ね、１２０℃の温度、２ｋｇ／ｃｍ
²の均一な圧力をかけて融着させた。第３の実施例によ
り作成したサンプルを、サンプルNo.3とする。

【００１４】（第４の実施例）第１の実施例と同じ製法
で薄板を７０枚作成した。但し、正方形パターンの一辺
の長さを９枚は５０μm、他の９枚は１００μm、残りの
５１枚は第１の実施例と同じにした。このようにして作
成した薄板７０枚を正方形の一辺の長さが短い順に重
ね、１２０℃の温度、２ｋｇ／ｃｍ²の均一な圧力をか
けて融着させた。第４の実施例で作成したサンプルを、
サンプルNo.4とする。 （第５の実施例）第５の実施例と同じサンプルの板下面
にエンボス加工法を用いて、画素ごとに図１０で示した
ような凸形状になるような加工を行った。尚、このとき
の凸形状の曲率半径を５０μmとした。第５の実施例に
より作成したサンプルを、サンプルNo.5とする。

【００１５】（第６の実施例）第５の実施例と同じサン
プルの板上面に、エンボス加工法を用いて画素ごとに図
１１で示したような凹形状になるような加工を行った。
尚、このときの凹形状の曲率半径を１００μmとした。
第６の実施例で作成したサンプルを、サンプルNo.6とす
る。 （第７の実施例）第５の実施例と同じサンプルの板上面
に、エンボス加工法を用いて画素ごとに図１２で示した
ような凸形状になるような加工を行った。尚、このとき
の凸形状の曲率半径を１００μmとした。第７の実施例
により作成したサンプルを、サンプルNo.7とする。

【００１６】（作成サンプルの評価結果）以上、No.1〜
No.7のサンプルについて、画像の明るさ、画像の明
るさの均一性、視野角の大きさ、視野角の大きさの
均一性、以上４項目について評価を行った。表の中の
○、△、×は、下記の基準で評価した。拡大する前の画
像は透明フィスム上に作成したITEテストチャートをカ
ラービュアーで投射した画像を用いた。

【００１７】明るさ ○：拡大前の画像の明るさ(cd/cm2)÷拡大後の画像の明
るさ(cd/cm2)×拡大倍率（面積比）が2.0未満 △：拡大前の画像の明るさ(cd/cm2)÷拡大後の画像の明
るさ(cd/cm2)×拡大倍率（面積比）が2.0以上3.0未満 ×：拡大前の画像の明るさ(cd/cm2)÷拡大後の画像の明
るさ(cd/cm2)×拡大倍率（面積比）が3.0以上明るさの均一性 ○：画像の明るさ(cd/cm2)の均一性が±１０%未満 △：画像の明るさ(cd/cm2)の均一性が±１０%以上±３
０％未満 ×：画像の明るさ(cd/cm2)の均一性が±３０%以上

【００１８】視野角の大きさ ○：視野角が90°以上 △：視野角が30°以上90°未満 ×：視野角が30°未満視野角均一性 ○：画素の視野角中心のバラツキが±10％未満 △：画素の視野角中心のバラツキが±10％以上±30％未
満 ×：画素の視野角中心のバラツキが±30％以上

【００１９】図１６は、作成されたサンプルの評価結果
を示す図である。No.1のサンプルでは、拡大後の板中心
から半径60mm以上では、画像の明るさ、明るさの均一
性、視野角のバラツキが大きいことが判った。この理由
は、半径60mm以上においては板下面近傍および板上面近
傍において、高屈折率領域の断面中心を結んだ線と板の
法線方向のなす角が大きくなることによって、板下面か
ら入射する光の入射効率が悪くなるためである。また、
板上面から光が出射する際の光出射方向の中心軸が板の
法線方向から大きく傾くため、視野角の均一性が悪くな
る。No.1のサンプルの拡大後の板中心から半径60mmにお
ける高屈折率領域の断面中心を結んだ線と板の法線方向
のなす角を測定したところ、板下面近傍および板上面近
傍ともに約３０°であった。この結果、高屈折率領域の
断面中心を結んだ線と板の法線方向のなす角度は、板下
面近傍および板上面近傍とも３０°以下が望ましいこと
が判った。

【００２０】No.2のサンプルでは、板下面近傍における
高屈折率領域の断面中心を結んだ線と板の法線方向のな
す角が小さいため、No.1のサンプルに比べ拡大後の板中
心から半径60mm以上の領域における明るさおよび明るさ
の均一性の改善が見られた。No.3のサンプルでは、板上
面近傍における高屈折率領域の断面中心を結んだ線と板
の法線方向のなす角が小さいため、No.1のサンプルに比
べ拡大後の板中心から半径60mm以上の領域における視野
角均一性の改善が見られた。No.４のサンプルでは、板
上面および板下面近傍において高屈折率領域の断面中心
を結んだ線と板の法線方向のなす角が小さいため、No.1
のサンプルに比べ拡大後の板中心から半径60mm以上の領
域における明るさおよび明るさの均一性、さらに視野角
に均一性の改善が見られた。

【００２１】No.5のサンプルでは、板下面の高屈折率領
域の形状を凸状にすることにより、拡大前の画像の光入
射効率を高めることができ、No.4のサンプルに比べ明る
さのの改善が見られた。No.6のサンプルでは、板上面の
高屈折率領域の形状を凹状にすることにより、拡大後の
画像光の発散角を大きくすることができ、No.5のサンプ
ルに比べ視野角の改善が見られた。No.7のサンプルで
は、板上面の高屈折率領域の形状を凸状にすることによ
り、拡大後の画像光の発散角を大きくすることががで
き、No.5のサンプルに比べ視野角の改善が見られた。
尚、実施例では、高屈折率領域の断面形状を図１３に示
すように正方形にした。正方形にすることにより、隣接
する高屈折率領域の間に存在する低屈折率領域の面積を
小さくすることができる。また、画像の一画素の縦横比
を同じにすることができるため、画像拡大を行うデバイ
スには適した形状になる。

【００２２】また、高屈折率領域の断面形状を、図１５
に示すように６角形状にすることにより、正方形形状と
同様に高屈折率領域の間に存在する低屈折率領域の面積
を小さくすることができる。正方形形状に比べ、曲線表
示においてなめらかな画像に表示できるという特徴を持
っている。本実施例では、No.1〜No.7の全てのサンプル
において、高屈折率領域の断面中心を板下面から板上面
に結んだ曲線と板の法線とのなす最大の角度は50°であ
った。本発明の原理から明らかなように、板中心から離
れるに従って上記の角度は増加する。No.４〜No.7のサ
ンプルでは、板の厚みは７mm,拡大された画像の一辺の
長さは１２mmであった。板の厚みよりも拡大された画像
の一辺の長さが小さいことが望まれるため、板周辺での
高屈折率領域の断面中心を板下面から板上面に結んだ曲
線と板の法線とのなす最大の角度は４５°以上であるこ
とが望ましい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の高屈折領域が個別に板中に存在するため、板下面
から入射した光が板上面に伝達する際、一つの高屈折領
域を伝達する光が別の高屈折率領域を伝達する光と混在
してしまうことがなく、画素の拡大された光情報が伝達
できるるという利点を有する（請求項１）。また、複数
の高屈折領域の相対的な位置関係が板下面と板上面で保
たれているため、板下面から入射した画像が板上面でも
保存されるという利点を有する（請求項２）。また、高
屈折率領域の板下面での断面積と板上面での断面積の比
が、複数の高屈折率領域においてほぼ同じ値であるた
め、板下面から入射した画像が板上面でも歪み無く拡大
されるという利点を有する（請求項３）。板下面から入
射した光が上面方向へ伝達する際、光の伝達する方向と
板の法線方向のなす角度を大きくとれることにより、画
像を拡大する際の板の厚みを小さくできる（請求項
４）。

【００２４】また、本発明によれば、板下面から元画像
の光が高屈折率領域に入射する際、入射する板下面近傍
での光の伝達する方向と板の法線方向のなす角度を全て
の画素において小さくすることにより、入射する光のカ
ップリング効率を一定に保つことができる。その結果、
元画像の板上面への伝達効率を一定に保つことができる
（請求項５）。また、板下面から伝達された光が板上面
より出射する際、出射する板上面近傍での光の伝達する
方向と板の法線方向のなす角度を全ての画素において小
さくすることにより、画素ごとの視野角依存性を小さく
することができる（請求項６）。また、板下面から元画
像の光が高屈折率領域に入射する際、板下面の高屈折率
領域の形状を凸状にすることにより画像からの光の取り
込み効率を向上させ、板上面で拡大された画像を明るく
することができる（請求項７）。また、板下面から伝達
された光が板上面より出射する際、板上面の高屈折率領
域の形状を凹状にすることにより、画像の視野角を大き
くすることができる（請求項８）。

【００２５】また、本発明によれば、板下面から伝達さ
れた光が板上面より出射する際、板上面の高屈折率領域
の形状を凸状にすることにより画像の視野角を大きくす
ることができる（請求項９）。また、高屈折領域の板上
面近傍における断面積の形を図１３に示すようにおおよ
そ正方形にすることにより、円状の形状を持つ場合に比
べ、板中の画像が伝達する領域を大きくすることができ
る（請求項１０）。また、高屈折領域の板上面近傍にお
ける断面積の形を、図１５に示すようにおおよそ六角形
にすることにより、円状の形状を持つ場合に比べ、板中
の画像が伝達する領域を大きくすることができるととも
に、正方形の形状の場合に比べ、曲線形状を持つ画像に
対してなめらかな画像表示ができる（請求項１１）。さ
らに、高屈折率領域を複数有する薄板を複数枚作成し、
その後その薄板を結合させることによって、一枚の板を
作成することにより、安価に本発明のサンプル製造でき
る（請求項１２）。さらに、紫外線により屈折率が変化
する材料を用いることにより、安価に本発明のサンプル
を製造することができる（請求項１３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による方法Ａ（特開平５−８８６１７
号公報）の斜視図である。

【図２】従来技術による方法Ｂ（特開平６−５１１４２
号公報）の構成図である。

【図３】従来技術による方法Ｃ（特開平９−２５２４４
４号公報）の構成図である。

【図４】従来技術による方法Ｄ（特開平７−４３７０２
号公報）の構成図である。

【図５】本発明による画像拡大用光学デバイスの基本構
成を示す上面、下面および断面図である。

【図６】本発明の画像拡大用光学デバイスの原理を示す
図である。

【図７】本発明の原理を示す光の伝達方向と板の法線方
向との関係図である。

【図８】本発明の原理を示す光の入射方向と板の法線方
向との関係図である。

【図９】本発明の原理を示す光の出射方向と板の法線方
向との関係図である。

【図１０】本発明の原理を示す板下面位置の凸状形状の
説明図である。

【図１１】本発明の原理を示す板上面位置の凹状形状の
説明図である。

【図１２】本発明の原理を示す板上面位置の凸状形状の
説明図である。

【図１３】本発明の一実施例を示す高屈折率領域の板上
面近傍の断面積の形状図である。

【図１４】本発明の薄板サンプルを重ねた形状図であ
る。

【図１５】本発明の他の実施例を示す断面積の形を六角
形にしたサンプルの図である。

【図１６】本発明により作成したサンプルの評価結果を
示す図である。

【符号の説明】

３１，３３，３８，４０，４４，４６，５２，５５…高
屈折率領域、３２，３４，４７，５３，５６…低屈折率
領域、３５…拡大されたディスプレイ画像、３６…拡大
前のディスプレイ画像、３７…光の伝達方向、３９…板
の法線方向、４１，４５…板の法線方向、４２…光の入
射方向、４３…光の出射方向、４８…板下面位置、４９
…拡大前のディスプレイ画像、５１，５４…板上面位
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３ ３６０ ３６０Ｚ 13/00 13/00 Ｆ Ｈ０４Ｎ 5/72 Ｈ０４Ｎ 5/72 Ｚ 5/74 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H042 AA03 AA19 AA28 2H046 AA02 AA32 AA46 AC01 AD13 AZ03 AZ11 5C058 AA01 AA06 AA12 BA23 DA15 EA11 EA26 5C096 AA13 AA22 BA04 BA05 BC20 CA06 CA12 CA22 CA32 CB02 CD03 CD19 CD22 CD38 EA02 EB04 FA01 5G435 AA18 BB17 DD02 DD11 FF02 FF06 FF08 GG01 KK07 LL15

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板を構成する無機又は有機材料中に、高
   い屈折率を持つ高屈折率領域が複数形成され、かつ、該
   高屈折率領域は板の下面から上面に連続して存在し、か
   つ、前記板の厚み方向に垂直な面で、各々の高屈折率領
   域の板下面近傍での断面積よりも板上面近傍での断面積
   の方が大きいことを特徴とする画像拡大用光学デバイ
   ス。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記複数の高屈折率領域の板下面における断面の相対的
   な位置関係は、板上面においても維持されていることを
   特徴とする画像拡大用光学デバイス。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記高屈折率領域の板下面での断面積と板上面での断面
   積の比が、複数の高屈折率領域においてほぼ同じ値であ
   ることを特徴とするディスプレイ画像拡大用光学デバイ
   ス。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記断面積の中心を板下面から板上面を結んだ光の伝達
   方向である曲線と板の法線とのなす角が45度以上となる
   部分が複数の高屈折率領域のうちの少なくとも一ヶ所以
   上あることを特徴とする画像拡大用光学デバイス。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記板の下面から画像の光が高屈折率領域に入射する際
   に、入射する板下面近傍での光の伝達する方向と板の法
   線方向のなす角度を３０度以下にすることを特徴とする
   画像拡大用光学デバイス。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記板の下面から伝達された光が板上面より出射する際
   に、出射する板上面近傍での光の伝達する方向と板の法
   線方向のなす角度を３０度以下にすることを特徴とする
   画像拡大用光学デバイス。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記高屈折領域の板下面における形状が複数の高屈折率
   領域ごとに凸の形状を有することを特徴とする画像拡大
   用光学デバイス。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記高屈折領域の板上面における形状が複数の高屈折率
   領域ごとに凹の形状を有することを特徴とする画像拡大
   用光学デバイス。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバイ
   スにおいて、 前記高屈折領域の板上面における形状が複数の高屈折率
   領域ごとに凸状の形状を有することを特徴とする画像拡
   大用光学デバイス。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバ
    イスにおいて、 前記高屈折領域の板上面近傍における断面積の形がおお
    よそ正方形であることを特徴とする画像拡大用光学デバ
    イス。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の画像拡大用光学デバ
    イスにおいて、 前記高屈折領域の板上面近傍における断面積の形がおお
    よそ六角形であることを特徴とする画像拡大用光学デバ
    イス。
12. 【請求項１２】 高屈折率領域を複数有する薄板を複数
    枚作成し、その後、該薄板を結合させることによって一
    枚の板を作成することを特徴とする画像拡大用光学デバ
    イスの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の画像拡大用光学デ
    バイスの製造方法において、 前記薄板は紫外線により屈折率が変化する材料であるこ
    とを特徴とする画像拡大用光学デバイスの製造方法。