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JP2001290007A - 光学パネル装置のマイクロレンズ位置設計方法 - Google Patents

光学パネル装置のマイクロレンズ位置設計方法

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JP2001290007A
JP2001290007A JP2000108210A JP2000108210A JP2001290007A JP 2001290007 A JP2001290007 A JP 2001290007A JP 2000108210 A JP2000108210 A JP 2000108210A JP 2000108210 A JP2000108210 A JP 2000108210A JP 2001290007 A JP2001290007 A JP 2001290007A
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JP
Japan
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microlens
optical panel
opening
pixel
shape
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JP2000108210A
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English (en)
Inventor
Shunji Kurita
俊児 栗田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Priority to TW090107606A priority patent/TW583455B/zh
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Priority to KR1020010018907A priority patent/KR100815827B1/ko
Priority to US09/829,842 priority patent/US6680801B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学パネル部における画素の開口形状に応じ
て適正なマイクロレンズの位置を設定する。 【解決手段】 画素10の開口形状に対して、最小限の
枠32を設定して、2つの対角線34、36の交点(図
中点A)を求める。次に、対角線の交点Aを基準点とし
てX軸、Y軸を設定する。そして、X軸の両側に配置さ
れる開口部30の面積比を求め、その面積比からY軸方
向の補正量を求める。また、Y軸の両側に配置される開
口部30の面積比を求め、その面積比からX軸方向の補
正量を求める。次に、このX軸方向の補正量とY軸方向
の補正量だけ、交点Aを移動することにより、平面座標
Bを得ることができる。そして、このような開口部30
の重心位置に対応する平面座標Bにマイクロレンズ40
の中心位置Cを一致させるように位置設計を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種モニタやカム
コーダのファインダ等に用いられるLCD表示パネル、
あるいは、CCDカメラ等に用いられるCCD撮像パネ
ル等の光学パネル装置に対するマイクロレンズ位置設計
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、LCD表示パネルやCCD撮
像パネル等の光学パネル装置においては、LCDやCC
D等の光学パネル部に密着して、この光学パネル部の各
画素に光を有効に入射させるためのマイクロレンズ部を
設たものが知られている。このマイクロレンズ部は、光
学パネル部の各画素に対応するレンズ面を有するマイク
ロレンズを、各画素の配置に対応するマトリクス状に設
けたものであり、各マイクロレンズと各画素の入射開口
部との位置関係は、光学パネル装置の特性(入射光量、
実行開口率等)に大きな影響を与えるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、光学パネル部における各画素の開口形状を架空の長
方形とみなすことにより、その長方形の対角線の交点に
マイクロレンズの中心位置を合わせるような位置設計方
法を採用していた。このため、各画素の開口形状が長方
形や正方形でない場合には、架空の長方形とみなして求
めた対角線の交点がマイクロレンズの中心位置として不
適正な場合があり、この結果、レンズ効率(明るさ)の
低下を招いたり、光学パネル部とマイクロレンズ部との
位置ズレマージンをいたずらに低下させてしまうといっ
た問題があった。
【0004】また、L字形の開口形状を有する画素に対
し、開口部を複数の長方形の要素に分割し、その長方形
のいずれかを選んで対角線の交点にマイクロレンズの中
心位置を合わせるような位置設計方法も提案されている
(特開平5−315636号公報参照)。しかし、この
ような方法は、開口部の一部を基準としてマイクロレン
ズの中心位置を設定しており、上記と同様の問題が生じ
る場合がある。
【0005】そこで本発明の目的は、光学パネル部の画
素における開口形状に応じて適正なマイクロレンズの位
置を設定することができるマイクロレンズ位置設計方法
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、マトリクス状の画素配列を有する光学パネル
部と、前記光学パネル部の各画素に対する入射光を制御
するマイクロレンズ部とを有する光学パネル装置のマイ
クロレンズ位置設計方法であって、前記光学パネル部の
各画素における開口形状に基づいて開口部の重心位置に
対応する平面座標を算出する座標算出工程と、前記座標
算出工程によって算出された平面座標に対応して前記マ
イクロレンズ部におけるマイクロレンズの中心位置を設
定する位置設定工程とを有することを特徴とする。
【0007】本発明によるマイクロレンズ位置設計方法
では、まず座標算出工程において、光学パネル部の各画
素における開口形状に基づいて開口の重心位置に対応す
る平面座標を算出する。例えば、光学パネル部の画素に
おける開口形状が、正方形、長方形、平行四辺形、正六
角形、正八角形等のように、偶数辺を有する線対称形状
の多角形である場合には、開口の対角線の交点から重心
位置に対応する平面座標を算出する。また、それ以外の
複雑な凹凸形状を有する多角形である場合には、その形
状に対応した個別の計算方法によって開口の重心位置に
対応する平面座標を算出する。
【0008】次に、位置設定工程において、座標算出工
程によって算出された平面座標に対応して前記マイクロ
レンズ部におけるマイクロレンズの中心位置を設定す
る。これにより、光学パネル部の画素における開口形状
に応じて適正なマイクロレンズの位置を設定することが
できるので、従来の方法に比較してレンズ効率(明る
さ)を向上することができ、また、光学パネル部とマイ
クロレンズ部との位置ズレマージンを向上することがで
きる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明による光学パネル装
置のマイクロレンズ位置設計方法の実施の形態について
説明する。図1は、本発明の実施の形態によるマイクロ
レンズ位置設計方法によって光パネル部の画素に対する
マイクロレンズの位置設定を行った場合の具体例を示す
平面図である。図2は、図1に示すマイクロレンズ位置
設計方法で用いる画素の開口形状を示す平面図であり、
図3は、図1に示すマイクロレンズ位置設計方法で用い
るマイクロレンズのレンズ面形状を示す平面図及び断面
図である。また、図4は、図2に示す開口形状に対して
従来の方法によりマイクロレンズの位置設定を行った状
態を示す平面図である。
【0010】本例の光学パネル装置は、例えばアクティ
ブマトリクス形のLCD表示パネルとして形成されたも
のであり、TFT基板と対向基板との間に液晶を封止し
た液晶パネル部と、この液晶パネル部の各画素に入射す
る光を制御するマイクロレンズ部を有するものであり、
マトリクス状に配置される液晶パネル部の各画素に対応
してマイクロレンズ部の各マイクロレンズを位置合わせ
して接合するものである。このようなLCD表示パネル
は、例えば、LCDプロジェクタ、リアプロジェクショ
ンTV等に用いられるものである。
【0011】そして、図2に示すように、液晶パネル部
の各画素(TFT画素)10は、ほぼ正方形に近い形状
を有しており、この画素10に設けられる遮光膜20
(図中斜線領域で示す)の形状により、実際に光を入射
する開口部30の形状は、一部に複雑な凹凸部30Aを
有する多角形状となっている。そこで、本例のマイクロ
レンズ位置設計方法では、このような多角形状の開口部
30の重心位置に対応する平面座標(図中点B)を算出
し、この平面座標Bにマイクロレンズ40の中心位置
(図中点C)を一致させるようにする。
【0012】次に、多角形状の開口部30の重心位置に
対応する平面座標の算出方法について説明する。まず、
図2に示すような開口形状に対して、最小限の正方形ま
たは長方形の枠32を設定する。そして、この枠32の
2つの対角線34、36の交点(図中点A)を求める。
次に、この交点Aを基点として、例えば以下のような手
順により、開口部30の重心位置に対応する平面座標B
を算出する。すなわち、まず対角線の交点Aを基準点と
してX軸、Y軸を設定する。そして、X軸の両側に配置
される開口部30の面積比を求める。そして、その面積
比からY軸方向の補正量を求める。また、Y軸の両側に
配置される開口部30の面積比を求める。そして、その
面積比からX軸方向の補正量を求める。次に、このX軸
方向の補正量とY軸方向の補正量だけ、交点Aを移動す
ることにより、平面座標Bを得ることができる。そし
て、このような開口部30の重心位置に対応する平面座
標Bにマイクロレンズ40の中心位置Cを一致させるよ
うに位置設計を行う。
【0013】図4に示すように、対角線34、36の交
点Aにマイクロレンズ40の中心位置Cを合わせるよう
にした従来の方法では、マイクロレンズ40の中心位置
Cが開口部30の凹凸部30Aに近い位置に配置され、
凹凸部30Aの分だけ入射効率の低下を招いてしまう。
これに対して本例の方法を用いた場合には、図1に示す
ように、開口部30の重心位置に対応する平面座標Bに
マイクロレンズ40の中心位置Cを合わせることから、
マイクロレンズ40の中心位置Cが開口部30の凹凸部
30Aよりやや離れた位置に配置される。すなわち、平
面座標Bは開口部30の重心位置であるので、開口部3
0の全体に対して最もバランスのとれた位置となる。
【0014】したがって、マイクロレンズ40による集
光位置が開口部30の重心位置に一致することにより、
開口部30に対するマイクロレンズ40による入射効率
を向上することができる。このようにして、本例のマイ
クロレンズ位置設計方法では、開口部30の形状を反映
したマイクロレンズ部の位置設計を行うことができ、マ
イクロレンズ40による入射効率を向上することができ
る。この結果、本例の方法によって以下のような効果を
得ることができる。 (1)LCD表示パネルの輝度を向上できる。 (2)面内輝度のばらつきを低減できる。 (3)マイクロレンズ部の重ね合わせの位置ずれマージ
ンを拡大できる。 (4)(3)の位置ずれマージンの拡大によって歩留を
向上できる。 (5)製品の品質を向上できる。
【0015】なお、以上の具体例は、複雑な凹凸部30
Aを有する多角形状の開口部30を有する場合について
説明したが、開口形状が、正方形、長方形、平行四辺
形、正六角形、正八角形等のように、偶数辺を有する線
対称形状の多角形である場合には、開口部の対角線の交
点から重心位置に対応する平面座標を算出することがで
きる。したがって、この対角線の交点を用いてマイクロ
レンズの位置設計を行うことができる。
【0016】また、その他の開口形状、例えば、正五角
形や正七角形等のように、奇数辺を有する多角形や、円
形、楕円形、その他の閉曲線形(いわゆる雲形)等であ
る場合にも、それぞれの開口形状に対応した重心位置の
算出方法を用いて重心位置に対応する座標位置を算出
し、この座標位置にマイクロレンズの中心位置を合わせ
るようにする。このように本発明のマイクロレンズ位置
設計方法は、種々の開口形状に広く適用でき、それぞれ
最適なマイクロレンズの位置設計を提供できるものであ
り、普遍性に優れたものである。なお、種々の開口形状
に対して重心位置を算出する方法については、従来公知
であるので個別の説明は省略する。
【0017】また、以上の例では、光学パネル装置とし
て本発明をLCD表示パネルに適用した例について説明
したが、本発明はこれに限定されず、例えばCCD固体
撮像パネルのマイクロレンズ位置設計方法にも同様に適
用し得るものである。また、開口部の重心位置を算出す
る方法についても、上述の方法は一例であり、種々の数
学的方法を用いて行うことが可能である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光学パネル
装置のマイクロレンズ位置設計方法では、光学パネル部
の各画素における開口形状に基づいて開口部の重心位置
に対応する平面座標を算出し、この算出された平面座標
に対応して前記マイクロレンズ部におけるマイクロレン
ズの中心位置を設定するようにした。このため、光学パ
ネル部の画素における開口形状に応じて適正なマイクロ
レンズの位置を設定することができるので、従来の方法
に比較してレンズ効率(明るさ)を向上することがで
き、また、光学パネル部とマイクロレンズ部との位置ズ
レマージンを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるマイクロレンズ位置
設計方法によって光パネル部の画素に対するマイクロレ
ンズの位置設定を行った場合の具体例を示す平面図であ
る。
【図2】図1に示すマイクロレンズ位置設計方法で用い
る画素の開口形状を示す平面図である。
【図3】図1に示すマイクロレンズ位置設計方法で用い
るマイクロレンズのレンズ面形状を示す平面図及び断面
図である。
【図4】図2に示す開口形状に対して従来の方法により
マイクロレンズの位置設定を行った状態を示す平面図で
ある。
【符号の説明】
10……画素、20……遮光膜、30……開口部、30
A……凹凸部、40……マイクロレンズ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状の画素配列を有する光学パ
    ネル部と、前記光学パネル部の各画素に対する入射光を
    制御するマイクロレンズ部とを有する光学パネル装置の
    マイクロレンズ位置設計方法であって、 前記光学パネル部の各画素における開口形状に基づいて
    開口部の重心位置に対応する平面座標を算出する座標算
    出工程と、 前記座標算出工程によって算出された平面座標に対応し
    て前記マイクロレンズ部におけるマイクロレンズの中心
    位置を設定する位置設定工程と、 を有することを特徴とする光学パネル装置のマイクロレ
    ンズ位置設計方法。
  2. 【請求項2】 前記座標算出工程において、前記光学パ
    ネル部の画素における開口形状が偶数辺を有する線対称
    形状の多角形である場合には、前記開口の対角線の交点
    から重心位置に対応する平面座標を算出することを特徴
    とする請求項1記載の光学パネル装置のマイクロレンズ
    位置設計方法。
  3. 【請求項3】 前記偶数辺を有する線対称形状の多角形
    は、正方形、長方形、平行四辺形、正六角形、正八角
    形、または、その他の偶数辺を有する正多角形であるこ
    とを特徴とする請求項2記載の光学パネル装置のマイク
    ロレンズ位置設計方法。
  4. 【請求項4】 前記座標算出工程において、前記光学パ
    ネル部の画素における開口形状が偶数辺を有する線対称
    形状の多角形以外の複雑な凹凸形状を有する多角形であ
    る場合には、その形状に対応した個別の計算方法によっ
    て前記開口の重心位置に対応する平面座標を算出するこ
    とを特徴とする請求項1記載の光学パネル装置のマイク
    ロレンズ位置設計方法。
  5. 【請求項5】 前記光学パネル部は、前記マイクロレン
    ズを通して入射した光を画像信号に変換する固体撮像素
    子より構成されたものであることを特徴とする請求項1
    記載の光学パネル装置のマイクロレンズ位置設計方法。
  6. 【請求項6】 前記光学パネル部は、前記マイクロレン
    ズを通して入射した光を選択的に透過して画像信号を表
    示する液晶表示素子より構成されたものであることを特
    徴とする請求項1記載の光学パネル装置のマイクロレン
    ズ位置設計方法。
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