JPS6138470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレンズ式発光表示器に係り、特に帯状
に輝く表示面により、数字、文字等を表示するレ
ンズ式発光表示器に関するものである。 従来レンズを用いた発光表示器はレンチキユラ
ーレンズやプリズムを利用したものがあつたが、
これには３つの欠点があつた。第１にこれらのレ
ンズは複数の小さなレンズを集めてなる複眼レン
ズであるために、第１図に示すように小さな光源
２７の上方にレンズ２６を配置すると、表示面で
の表示は分離した点の集まりとなるか、又は同図
ｂのようにレンズとレンズの接触する谷線２１，
２１…によつて区切られた表示となる。このた
め、これらの表示を組合せて数字や文字を表示し
ようとすると、観察者が光点を結びながら判読せ
ねばならず、見苦しいものとなつていた。第２の
欠点は上記複眼レンズはレンズが一方向に各々接
触し乍ら配置してあるため、光源２７とレンズ２
６とを離せば離す程視角依存性が強くなることで
ある。第３の欠点は上記複眼レンズの一つ一つに
点状の高輝度部分２９，２９……が出来、この高
輝度部分２９，２９……は光源２７の真上附近で
大きく、光源から遠くなるに従い小さくなること
である。このため表示全体として周辺部で著しく
輝度が低下し表示器として不都合なものであつ
た。 第１図の従来例に於て前記谷線２１，２１……
が表示を区切つていたのは、この谷線２１，２１
……の部分では隣接するレンズが接触することに
よつて鋭角を形成しており、各レンズによつて進
路が変更された光がレンズの収差による影響もあ
つて互いに向いあう方向に光を放出するので、干
渉を起こしたり又は一方の光しか観察者の目に届
かなかつたりし、このため特に谷線２１，２１…
…の部分が暗く見えるからである。多方向から見
た時に印刷物等をどの方向からでも見えるよう
に、いわゆるレンチキユラーシートとしてこれら
複眼レンズの裏面に印刷物等を貼付して利用する
場合は、前記印刷物等が各複眼レンズの焦点位置
に来るため、又印刷物等は複眼レンズのピツチよ
り大きい場合がほとんどであるため前記谷線２
１，２１……による区切りは無視しうる。しかし
複眼レンズのピツチより小さいか又はピツチと同
程度の大きさの光源により表示を行なおうとする
と、上記のような欠点があらわれてくる。 本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、略半
円柱状レンズを相互に直接接触させないことで第
１の欠点である区切られた表示を連続した表示に
し、その略半円柱状をそのレンズの巾よりも小さ
い巾の凹レンズの働きをする柱状レンズで相互に
接続することで第２の欠点である視覚依存性を向
上させ、さらにこのレンズとフレネルレンズを組
合せる事で第３の欠点の不均一な輝度分布を均一
なものにするものである。以下本発明を詳細に説
明する。 第２図は本発明に用いる変形レンチキユラーレ
ンズ１の断面図で、半円柱状レンズ２，２……を
粗面３，３……で相互に連ねたもので、粗面３，
３……によつてこの部分の光が散乱され、従来の
谷線２１，２１……による区切り２１，２１……
は見られない。この場合、粗面３，３……の巾４
は半円柱状レンズ２，２……の巾５より小さい方
が好ましく、その比が１：４ないし１：10の時に
非常に効果がある。しかも、小さな光源を用いる
時は光源のま上付近と光源から離れた部分とでこ
の巾の比を変化させると、さらに均一な表示が得
られる。 第３図は本発明に用いる他の実施例である変形
レンチキユラーレンズ６の斜視図ａと平面図ｂ
で、７は発光ダイオードのような微小光源であ
る。変形レンチキユラーレンズ６は、複数の半円
柱状レンズ２，２……と凹レンズの働きをする柱
状レンズ８，８……とを交互に並べ、レンズ面を
滑らかな波面としたものである。従つて表示面で
は従来のレンチキユラーレンズの１つ１つで得ら
れていた表示９，９……を拡散された光の帯１
０，１０……で結ぶことになるので、全体を光の
帯とすることができる。 第４図は第３図の例において、半円柱状レンズ
２，２……と凹レンズの働きをする柱状レンズ
８，８……との相互関係をレンズの曲率半径ｒと
レンズの巾ｐとをパラメータとして分類図示した
ものである。図の変形レンチキユラーレンズの欄
において、左の列は凸レンズの効果が強く、右の
列は凹レンズの効果が強い。又上段はレンズの効
果が顕著である。従つて、右の列（3i（ｉ＝
１，…４））は灯器に用いると特によい効果が得
られ、表示器には中央の列（2i（ｉ＝１，…
４））、さらに好ましくは左の列（1i（ｉ＝１，
…４））が適している。灯器そのものは光の照射
が目的であるので灯器の表面での縞の有無は問題
ではない上、多くの場合光源の光量が多いので、
一般には本発明のレンズは不用であるが、非常灯
や常備灯には上述の左列のレンズを用いると好ま
しい表示を行なうことができる。一般の表示器に
おいて、車載用表示器等、ある程度距離を保つて
表示を観察する場合には、集光性の強いレンズが
好ましいので、最上段（11，21）あるいは上
から２段目（12，22）のレンズが適してい
る。自動販売器等の機器に取付けて、表示面とレ
ンズとが接近している時等、レンズのごく近くで
表示を観察する場合には、下の２段（13，
23，14，24）のレンズが適している。このよ
うに用途によつてレンズを使い分ける事が好まし
いが、汎用としては中２段のレンズ（12，
22，13，23）が使い易い。特に左列のレンズ
（12，13）は最も好ましいものである。 このように上述の変形レンチキユラーレンズ
１，６は、粗面や凹レンズの働きをする柱状レン
ズと略半円柱状レンズとを交互に配置することに
よつて構成するものであり、従来の光の点の集合
による光から光の帯による表示にすることができ
る。さらに後者の場合、凸レンズに凹レンズの働
きも加わるため光を拡散する作用により視覚依存
性が著しく向上する。 第５図は、上述の変形レンチキユラーレンズ１
６とフレネルレンズ１７とを積層することによつ
てさらに好ましい表示を行なうことのできる、本
発明実施例ののレンズ式発光表示器の断面図であ
る。１２は積層樹脂等からなる基板１３の表面に
適宜載置されたGaP等の発光ダイオードで、0.4
mm立方程度の点状の光源である。１４は白色樹脂
の成型品等から成る反射枠で、前述の発光ダイオ
ード１２を囲繞する反射窓を有し前記基板１３上
に配設してある。１５は着色透明樹脂等から成る
枠体で、表示面に相当する場所には前述の変形レ
ンチキユラーレンズ１６とフレネルレンズ１７が
一体成形してある。 レンチキユラーレンズにおいて、光はレンズの
稜線方向と直交する方向に拡がるのと同じ理由に
より、本発明の変形レンチキユラーレンズにおい
ても、光はレンズの稜線方向と直交する方向に拡
がるので、表示面や反射窓の上部開口端の形状
は、レンズの稜線方向には短かく、レンズの稜線
方向と直交する方向には長い短冊状又はそれに類
似した形状をなすように形成する。このレンズの
稜線方向と直交する方向に延びる表示面を、たと
えば日字状に配置することによつて０から９まで
の数字等を表示できる。 このような表示器に於て、発光ダイオード１２
から放出された光は変形レンチキユラーレンズ１
６によつて光の帯に変換され、またフレネルレン
ズ１７によつて光が略上方へ指向されると同時に
輝度が均一化する。これは、フレネルレンズ１７
が大きな球体レンズを薄膜シートとして形成した
というフレネルレンズ自体の特性に負うところが
多く、フレネルレンズの稜線はほとんど目立たな
い。フレネルレンズ単体ではレンズの焦点合せを
厳格に守らなければかえつて光の点になつてしま
い、又焦点をあわせても視覚依存性はレンチキユ
ラーレンズより強いため極めて不都合である。し
かし本発明の如くフレネルレンズ１７と変形レン
チキユラーレンズ１６とを組合せると、変形レン
チキユラーレンズ１６によつて多くの実像や虚像
が形成されるので、フレネルレンズ１７の複数の
レンズにこれらの像があたかも焦点位置から発せ
られた光線であるかのように作用し、焦点合わせ
の必要なくしてフレネルレンズの特性を発揮させ
るものである。一方反射枠１４は発光ダイオード
１２から放出された光を無駄なく表示面に導くの
で表示面では、より一層明るくなる。これらの結
果、表示面では明るくて端部まで均一な輝度の表
示が区切れることなく、且つ比較的視角依存性の
少ない良好な表示が得られる。 第５図の実施例では組立の極めて容易で、かつ
経済的な表示器を示したが、第６図に示すように
反射枠１４の反射窓内部にメツキ等による反射面
１８を設け、又枠体１５とレンズ１６，１７とを
別体としレンズ１６，１７を枠体１５の内部に収
納することによつて、表示面では、外光によるレ
ンズのギラツキや、塵等による汚れもなく、さら
に反射面１８に発光ダイオード１２の像がうつる
ので、より輝いた表示を得ることが出来る。 特に第６図の実施例においては、変形レンチキ
ユラーレンズ１６とフレネルレンズ１７とをそれ
ぞれ別のレンズシートで構成し、表示器の用途に
応じてレンズの形状やピツチを変えることが出来
るようにしてもよい。又一枚のレンズ板で複数の
表示面を構成すると光のにじみが生じることがあ
るので、レンズ１６，１７と枠体１５の間にマス
ク板を挿入してもよい。尚、マスク板を挿入する
時は少なくともレンズの稜線方向では反射枠の開
口巾より狭い巾の透孔を有したマスク板を用いな
いと、視角依存性が強くなつてしまう。 以上の様に本発明は、発光ダイオードのように
点状に光り、照明電球等に比べて比較的発光強度
の弱い光源とレンズとを用いて表示するレンズ式
表示器において、半円柱状レンズをお互いに直接
触れ合わないように配置した変形レンチキユラー
レンズ、フレネルレンズとを積層したレンズを用
いることによつて、区切りのない帯状の均一な輝
度をもつ明るい表示が行なえる表示器を提供する
ものである。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a lens-type light-emitting display, and more particularly to a lens-type light-emitting display that displays numbers, characters, etc. with a band-shaped shining display surface. Conventional light-emitting displays using lenses have used lenticular lenses or prisms, but
This had three drawbacks. First, these lenses are compound lenses made up of a plurality of small lenses, so if the lens 26 is placed above the small light source 27 as shown in FIG. 1, the display screen will display separate points. or a valley line 21 where the lenses contact each other, as shown in Figure b.
The display is divided by 21.... For this reason, when attempting to display numbers or letters by combining these displays, the viewer has to connect the light spots to read the display, resulting in an unsightly display. The second drawback is that the compound eye lens is arranged so that the lenses are in contact with each other in one direction, so the light source 27 and the lens 2
6 and 6, the viewing angle dependency becomes stronger. The third drawback is that each of the compound lenses has point-like high brightness areas 29, 29..., which are large near the top of the light source 27 and far from the light source. It becomes smaller as the size increases. As a result, the brightness of the display as a whole deteriorates significantly in the peripheral areas, which is inconvenient as a display device. In the conventional example shown in FIG. 1, the valley lines 21, 21...
It was this valley line 21, 21 that separated the display.
In the area where adjacent lenses come into contact, an acute angle is formed, and the light whose course is changed by each lens is emitted in directions facing each other due to the influence of the aberrations of the lenses. Therefore, interference may occur or only one of the lights may reach the observer's eyes, and for this reason, especially the valley lines 21, 21...
This is because the... part looks dark. If printed matter is attached to the back of these compound lenses as a so-called lenticular sheet so that the printed matter can be seen from any direction when viewed from multiple directions, the printed matter will be attached to the focal position of each compound lens. Because the pitch of printed matter is larger than the pitch of compound lenses, the valley line
The separation by 1, 21, etc. can be ignored. However, if an attempt is made to perform display using a light source that is smaller than or approximately the same size as the pitch of the compound eye lens, the above-mentioned drawbacks will appear. The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and by not bringing the substantially semi-cylindrical lenses into direct contact with each other, the divided display which is the first drawback is made into a continuous display, and the substantially semi-cylindrical shape is made into a continuous display. By interconnecting columnar lenses that function as concave lenses with a width smaller than the width, the second drawback, visual dependence, can be improved, and by combining this lens with a Fresnel lens, the third drawback can be solved. This makes uniform luminance distribution uniform. The present invention will be explained in detail below. FIG. 2 is a cross-sectional view of a deformed lenticular lens 1 used in the present invention, in which semi-cylindrical lenses 2, 2... are connected to each other with rough surfaces 3, 3...
3..., the light in this part is scattered, and the conventional valley lines 21, 21... divide the light 21, 21...
cannot be seen. In this case, the width of the rough surfaces 3, 3...
is preferably smaller than the width 5 of the semi-cylindrical lenses 2, 2..., and is very effective when the ratio is 1:4 to 1:10. Moreover, when using a small light source, a more uniform display can be obtained by changing the ratio of the widths between the area directly above the light source and the area away from the light source. FIG. 3 is a perspective view a and a plan view b of a modified lenticular lens 6 which is another embodiment used in the present invention.
7 is a minute light source such as a light emitting diode. The modified lenticular lens 6 has a plurality of semi-cylindrical lenses 2, 2, . . . and columnar lenses 8, 8, . Therefore, on the display surface, the display 9, 9, which was obtained with each conventional lenticular lens, is replaced by a diffused light band 1.
Since they are connected by 0, 10, etc., the whole can be made into a band of light. Fig. 4 shows the mutual relationship between the semi-cylindrical lenses 2, 2... and the columnar lenses 8, 8... which function as concave lenses in the example of Fig. 3, expressed by the radius of curvature r of the lenses and the width p of the lenses. This is a diagram showing the classification as parameters. In the column of modified lenticular lenses in the figure, the left column has a strong convex lens effect, and the right column has a concave lens effect. Also, in the upper row, the effect of the lens is remarkable. Therefore, the right column (3i (i=
1,...4)) are particularly effective when used in lamps, and the central column (2i (i=1,...
4)), more preferably the left column (1i (i=1,
...4)) is suitable. The purpose of the lamp itself is to emit light, so the presence or absence of stripes on the surface of the lamp is not a problem, and in many cases the light source has a large amount of light, so
Generally, the lens of the present invention is not necessary, but preferable display can be achieved by using the lenses in the left column described above for emergency lights and standing lights. For general display devices, such as car-mounted displays, when observing the display from a certain distance, it is preferable to use a lens with strong light-gathering properties. , 22) lenses are suitable. When observing the display very close to the lens, such as when it is attached to a device such as a vending machine and the display surface is close to the lens, use the lower two stages (13,
23, 14, 24) lenses are suitable. In this way, it is preferable to use different lenses depending on the purpose, but for general purposes, middle 2nd lens (12,
22, 13, 23) are easy to use. In particular, the lenses (12, 13) in the left row are the most preferable. In this way, the above-mentioned deformed lenticular lens
1 and 6 are constructed by alternately arranging columnar lenses that function as rough surfaces or concave lenses and approximately semi-cylindrical lenses. It can be displayed as follows. Furthermore, in the latter case, since the function of a concave lens is added to the convex lens, visual dependence is significantly improved due to the effect of diffusing light. FIG. 5 shows the above-described modified lenticular lens 1.
6 is a cross-sectional view of a lens-type light emitting display according to an embodiment of the present invention, which can provide a more preferable display by laminating the Fresnel lens 6 and the Fresnel lens 17. FIG. 12 is a light emitting diode such as GaP, which is appropriately placed on the surface of a substrate 13 made of laminated resin, etc.;
It is a point-like light source of about mm cubic size. Reference numeral 14 denotes a reflective frame made of a molded white resin or the like, which has a reflective window surrounding the aforementioned light emitting diode 12 and is disposed on the substrate 13. Reference numeral 15 denotes a frame made of colored transparent resin or the like, and the aforementioned deformed lenticular lens 16 and Fresnel lens 17 are integrally molded at a location corresponding to the display surface. For the same reason that in a lenticular lens, light spreads in a direction orthogonal to the ridgeline direction of the lens, in the modified lenticular lens of the present invention, light also spreads in a direction orthogonal to the ridgeline direction of the lens, so that it is difficult to display. The shape of the surface and the upper opening end of the reflective window is formed to have a rectangular shape or a shape similar thereto, which is short in the direction of the ridgeline of the lens and long in the direction perpendicular to the direction of the ridgeline of the lens. By arranging the display surface extending in a direction perpendicular to the ridgeline direction of the lens in, for example, a Japanese character shape, numbers from 0 to 9, etc. can be displayed. In such a display, a light emitting diode 12
The light emitted from the deformed lenticular lens 1
6 converts the light into a band of light, and the Fresnel lens 17 directs the light substantially upward, at the same time making the brightness uniform. This is Fresnel lens 17
This is largely due to the characteristics of the Fresnel lens itself, which is a large spherical lens formed as a thin film sheet, and the ridge lines of the Fresnel lens are hardly noticeable. A Fresnel lens alone is extremely inconvenient because it will turn into a point of light if the lens is not focused strictly, and even when it is focused, it is more visually dependent than a lenticular lens. However, when the Fresnel lens 17 and the deformed lenticular lens 16 are combined as in the present invention, many real images and virtual images are formed by the deformed lenticular lens 16. The image acts as if it were a ray of light emitted from the focal point, allowing the characteristics of a Fresnel lens to be exhibited without the need for focusing. On the other hand, since the reflective frame 14 guides the light emitted from the light emitting diode 12 to the display surface without wasting it, the display surface becomes even brighter. As a result, on the display surface, a bright display with uniform brightness up to the edges can be obtained without any separation, and a good display with relatively little viewing angle dependence can be obtained. The embodiment shown in FIG. 5 shows an extremely easy and economical indicator to assemble, but as shown in FIG. By separating the body 15 and the lenses 16, 17 and housing the lenses 16, 17 inside the frame 15, the display screen is free from glare from external light and dirt from dust. Since the image of the light emitting diode 12 is reflected on the reflective surface 18, a brighter display can be obtained. In particular, in the embodiment shown in FIG. 6, the deformed lenticular lens 16 and the Fresnel lens 17 are each constructed from separate lens sheets, so that the shape and pitch of the lenses can be changed depending on the purpose of the display. It's okay. Furthermore, if a plurality of display surfaces are constructed using one lens plate, light blur may occur, so a mask plate may be inserted between the lenses 16, 17 and the frame 15. Note that when inserting a mask plate, the viewing angle dependence will become strong unless a mask plate having a through hole with a width narrower than the opening width of the reflective frame is used at least in the direction of the ridge line of the lens. As described above, the present invention provides a lens-type display that uses a lens and a light source that emits dot-shaped light like a light emitting diode and has a relatively weak emission intensity compared to a lighting bulb, etc., in which a semi-cylindrical lens is used. To provide a display device capable of displaying a bright display with uniform brightness in an unbroken band shape by using a laminated lens of a modified lenticular lens and a Fresnel lens arranged so as not to touch each other directly. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来のレンチキユラーレンズ表示器の
斜視図と平面図、第２図は本発明に用いる変形レ
ンチキユラーレンズの断面図、第３図は本発明に
用いる他の実施例の変形レンチキユラーレンズの
斜視図と平面図、第４図は第３図の変形レンチキ
ユラーレンズの種類一覧図、第５図は本発明の一
実施例のレンズ式発光表示器の断面図、第６図は
第５図の他の実施例の断面図である。 Fig. 1 is a perspective view and a plan view of a conventional lenticular lens display device, Fig. 2 is a sectional view of a modified lenticular lens used in the present invention, and Fig. 3 is a modification of another embodiment used in the present invention. A perspective view and a plan view of a lenticular lens, FIG. 4 is a list of types of the modified lenticular lens shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is a sectional view of another embodiment of FIG. 5.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 光源と、該光源を囲繞する反射枠と、該反射
枠上に敷設されたレンズとを含むレンズ式発光表
示器に於て、前記レンズは、複数の略半円柱状レ
ンズをお互いが直接接触しないように並行に配置
した変形レンチキユラーレンズとフレネルレンズ
とを積層して構成したものであることを特徴とす
るレンズ式発光表示器。 ２ 前記変形レンチキユラーレンズは、前記略半
円柱状レンズを凹レンズの働きをする柱状レンズ
で相互に接続し、レンズ面を滑らかな波面状にし
たものであることを特徴とする前記特許請求の範
囲第１項記載のレンズ式発光表示器。[Claims] 1. In a lens-type light emitting display including a light source, a reflective frame surrounding the light source, and a lens placed on the reflective frame, the lens has a plurality of approximately semi-cylindrical shapes. A lens-type light emitting display characterized by being constructed by laminating a modified lenticular lens and a Fresnel lens, which are arranged in parallel so that the lenses do not come into direct contact with each other. 2. The modified lenticular lens is characterized in that the substantially semi-cylindrical lenses are connected to each other by a columnar lens that functions as a concave lens, and the lens surface has a smooth wave surface shape. A lens-type light emitting display according to scope 1.