JPS62244002A - Optical parts - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は平行な光の束を平行なままで拡大又は縮小でき
る光学部品に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical component that can enlarge or reduce a bundle of parallel lights while keeping them parallel.
種々の光学機器において、平行光束を平行光束のままで
その断面を拡大、縮小する必要がある。In various optical instruments, it is necessary to enlarge or reduce the cross section of a parallel light beam while keeping it as a parallel light beam.
従来このように平行光束の拡大・縮小に凸レンズや凹レ
ンズを種々組合わせてなる光学部品が採用されていた。Conventionally, optical components made of various combinations of convex lenses and concave lenses have been used to expand and reduce parallel light beams.
しかしながら、このような凸レンズや凹レンズを用いる
光学部品は、どうしても複数個のレンズを用いることと
なり、構造が複雑で、その取り付は位置に誤差が生じや
すく、部品点数も多くなるという欠点があった。However, such optical components that use convex or concave lenses inevitably require the use of multiple lenses, resulting in a complex structure, easy installation errors in position, and a large number of parts. .
本発明は、一部品のみで平行光束を平行なままその断面
を拡大・縮小することができる光学部品を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide an optical component that can enlarge or reduce the cross section of a parallel light beam while keeping it parallel using only one component.
上記問題点を解決するため本発明は、使用する単色光に
おいて屈折率n(一定)の等方かつ均質な光学媒質の両
面に第一の回転楕円面と、第二の回転楕円面とを具備し
、前記第一の回転楕円面を作る第一の回転楕円体の二つ
の焦点と前記第二の回転楕円面を作る第二の回転楕円体
の二つの焦点とが同一光軸上に位置するとともに、前記
第一の回転楕円体の一方の焦点と前記第二の回転楕円体
の一方の焦点とを一致するように前記第一の回転楕円面
と第二の回転楕円面を形成する構成とした。In order to solve the above problems, the present invention includes a first spheroidal surface and a second spheroidal surface on both sides of an isotropic and homogeneous optical medium with a refractive index n (constant) for the monochromatic light used. and two focal points of the first spheroid forming the first spheroidal surface and two focal points of the second spheroid forming the second spheroidal surface are located on the same optical axis. and a configuration in which the first spheroidal surface and the second spheroidal surface are formed such that one focal point of the first spheroidal body and one focal point of the second spheroidal body coincide with each other. did.
本発明を以上のように構成することにより、平行光束り
を光軸に平行に第一の回転楕円面に入射すると1、第一
の回転楕円体の性質により、その光束は第一の回転楕円
体の一方の焦点F、に集まる(又は集まろうとする)、
ところで第一の回転楕円体の焦点F、は第二の回転楕円
体の一方の焦点F、でもあるので、第二の回転楕円体の
性質により、その光束は第二の回転楕円面から放射する
ときに光軸と平行な平行光束D゛となる。即ち、平行光
束りは、光学部品によって、断面が縮小した平行光束D
′となる。また、この逆に平行光束D′を光軸に平行に
第二の回転楕円面から入射すると、上記と同様の理由に
よって、その光束は、光学部品によって、断面が拡大し
た平行光束りとなる。By configuring the present invention as described above, when a parallel beam of light is incident on the first spheroidal surface parallel to the optical axis, 1, due to the properties of the first spheroid, the beam of light is directed to the first spheroidal surface. Converge (or try to converge) at a focal point F on one side of the body,
By the way, the focus F of the first spheroid is also one focus F of the second spheroid, so due to the properties of the second spheroid, the light beam radiates from the second spheroid. Sometimes it becomes a parallel light beam D' parallel to the optical axis. In other words, the parallel light beam is transformed into a parallel light beam D whose cross section is reduced by the optical component.
'. Conversely, when the parallel light beam D' is incident from the second spheroidal surface parallel to the optical axis, the light beam becomes a parallel light beam whose cross section is enlarged by the optical component for the same reason as described above.
以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。An embodiment of the present invention will be described in detail below based on the drawings.
第1図(a)は、本発明に係る光学部品の一実施例を示
す斜視図であり、同図(b)は本実施例に係る光学部品
1をその光軸を含む面で切断した断面図である。両図に
おいて1は、使用する単色光において屈折率n(一定)
の等方かつ均質な光学媒質(例えばガラス、合成樹m)
から一体に形成された光学部品である。光学部品1は、
その−面に第一の回転楕円面11を、他面に第二の回転
楕円面12を有する。なお13は光学部品1の側面であ
る。ここで、第一の回転楕円面11は、同図(b)に示
すように第一の回転楕円体Aの一部を利用した形状から
なり、その焦点Fr、Fl’を結ぶ軸は光軸L−L’
と一致するように形成され、一方、第二の回転楕円面1
2も、同図(b)に示すように第二の回転楕円体Bの一
部を利用した形状からなり、その焦点F*、F*’を結
ぶ軸は光軸L−L’ と一致するように形成されている
。FIG. 1(a) is a perspective view showing one embodiment of the optical component according to the present invention, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view of the optical component 1 according to the present embodiment, cut along a plane including the optical axis. It is a diagram. In both figures, 1 is the refractive index n (constant) for the monochromatic light used.
isotropic and homogeneous optical medium (e.g. glass, synthetic wood)
It is an optical component integrally formed from. Optical component 1 is
It has a first spheroidal surface 11 on its negative surface and a second spheroidal surface 12 on its other surface. Note that 13 is a side surface of the optical component 1. Here, the first spheroidal surface 11 has a shape that utilizes a part of the first spheroid A, as shown in FIG. L-L'
, while the second spheroidal surface 1
2 also has a shape that utilizes a part of the second spheroid B, as shown in the same figure (b), and the axis connecting its focal points F* and F*' coincides with the optical axis LL'. It is formed like this.
さらに内回転楕円面11.12は、第一の回転楕円体A
の右側の焦点F、と第二の回転楕円体Bの左側の焦点F
、とが光軸上で一致する位置になるように形成されてい
る。次に光学部品1内での光の移動について説明する。Furthermore, the inner spheroidal surfaces 11.12 are the first spheroid A
The right focus F of the second spheroid B, and the left focus F of the second spheroid B
, and are formed to coincide with each other on the optical axis. Next, the movement of light within the optical component 1 will be explained.
第1図(b)に示すように平行光束D(光束の周囲を三
点鎖線で示す)を光軸L−L″に平行に第一の回転楕円
面11に入射すると、第一の回転楕円体Aの性質により
、その光束は第一の回転楕円体Aの一方の焦点F1に集
まる。ところで第一の回転楕円体Aの焦点F、は第二の
回転楕円体Bの一方の焦点F、でもあるので、この焦点
F、を通り抜けた光束は、第二の回転楕円体Bの性質に
より、第二の回転楕円面12から放射するときに光軸L
−L’と平行な平行光束D゛となる。即ち、平行光束り
は、光学部品1によって、断面が縮小した平行光束D゛
となる。また、この逆に平行光束D°を光軸L−L’に
平行に第二の回転楕円面12から入射すると、上t2シ
皿作l′rX旧出lアトーイ 正仔専古n1t÷ 卑昂
部品1によって、断面が拡大した平行光束りとなる。As shown in FIG. 1(b), when a parallel light beam D (the periphery of the light beam is indicated by a three-dot chain line) is incident on the first spheroidal surface 11 parallel to the optical axis L-L'', the first spheroid Due to the properties of the body A, the light flux is concentrated at one focal point F1 of the first spheroid A. By the way, the focal point F of the first spheroid A is one focal point F of the second spheroid B, Therefore, due to the properties of the second spheroid B, the light flux passing through this focal point F, when emitted from the second spheroid surface 12, moves along the optical axis L.
-L' becomes a parallel light beam D' parallel to L'. That is, the parallel light beam becomes a parallel light beam D' whose cross section is reduced by the optical component 1. Conversely, if the parallel light beam D° is incident from the second spheroidal surface 12 parallel to the optical axis L-L', then Part 1 creates a parallel light beam with an enlarged cross section.
第2図は、以上説明した本願発明に係る光学部品1を、
商品の識別などに使用する表示バーコードを読み取るバ
ーフードリーダーに利用した一例を示す概略図である。FIG. 2 shows the optical component 1 according to the present invention described above.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of use in a bar food reader that reads display barcodes used for product identification.
3はバーフードリーダーであり、該バーフードリーダ−
3内部には発光ダイオードや電球等からなる発光素子3
a、凸レンズ3b、中央部に透孔3dが形成され発光素
子3aかもの投射光を反射するミラー3c、アパーチャ
ー3e、フォトトランジスタ等からなる受光素子3r、
受光素子3fからの電気信号を増幅する増幅器3h、凸
レンズ3塾やミラー3Cなどを保持する保持ケース3g
などを具備し、前記凸レンズ3bの前側に本願発明に係
る光学部品1が配置される。5は表示バーフードであり
、商品6の上面に貼付け・印刷等されている。そして商
品6はベルトコンベア(図示せず)上を矢印C方向に移
動する。3 is a bar food reader;
3 Inside is a light emitting element 3 consisting of a light emitting diode, light bulb, etc.
a, a convex lens 3b, a mirror 3c with a through hole 3d formed in the center and reflecting light projected from the light emitting element 3a, an aperture 3e, a light receiving element 3r consisting of a phototransistor, etc.;
An amplifier 3h that amplifies the electrical signal from the light receiving element 3f, a holding case 3g that holds the convex lens 3, mirror 3C, etc.
The optical component 1 according to the present invention is arranged in front of the convex lens 3b. 5 is a display bar food, which is pasted or printed on the top surface of the product 6. The product 6 then moves in the direction of arrow C on a belt conveyor (not shown).
そして、発光素子3aから発射された投射光は、凸しン
ス3bを通過した後、ミラー3Cによって反射され、再
び凸レンズ3bを通過して平行光束となり光学部品1に
向かう。なお、このときの投射光が平行光束となるよう
に発光素子3a、凸レンズ3b、ミラー3Cは調整され
ている。そしてこの平行な投射光は光学部品1によって
断面が縮小した平行光束となり、表示バーコード5に投
射された後反射される。ここで反射された反射光は再び
光学部品1に戻り、断面が拡大した平行光束となり、凸
レンズ3b及び透孔3dを通過した後、アパーテャ−3
Cで結像し、その直後の反射光を受光素子3fで受光す
る。この反射光を受けた受光素子3rは入射光量に応じ
た電気信号を出力し、該電気信号は増幅器3hにて増幅
され、該増幅器3hの出力信号を波形整形により正確な
パルス信号に整形したのち図示しない電子計算機システ
ム等からなるデータ処理装置に送られる。このように本
願発明に係る光学部品1をバーコードリーダーに応用す
れば、平行光束がそのまま縮小でき、且つ縮小された光
は平行なままなので、従来のバーコードリーダーのよう
に表示バーフード5上に焦点を合わせる構造のものと相
違し、バーコードリーダー3と表示バーコード5との距
離dが変化しても、表示バーコード5の読み取り分解能
に変化がなく、精度の良い読み取りが可能となる。Then, the projection light emitted from the light emitting element 3a passes through the convex lens 3b, is reflected by the mirror 3C, passes through the convex lens 3b again, and becomes a parallel light beam toward the optical component 1. Note that the light emitting element 3a, convex lens 3b, and mirror 3C are adjusted so that the projected light at this time becomes a parallel light beam. This parallel projected light becomes a parallel light beam whose cross section is reduced by the optical component 1, and is reflected after being projected onto the display barcode 5. The reflected light returns to the optical component 1 again, becomes a parallel light beam with an enlarged cross section, passes through the convex lens 3b and the through hole 3d, and then enters the aperture 3.
An image is formed at C, and the reflected light immediately after is received by the light receiving element 3f. The light receiving element 3r that receives this reflected light outputs an electrical signal according to the amount of incident light, and this electrical signal is amplified by an amplifier 3h, and after shaping the output signal of the amplifier 3h into an accurate pulse signal by waveform shaping. The data is sent to a data processing device such as a computer system (not shown). In this way, if the optical component 1 according to the present invention is applied to a barcode reader, the parallel light beam can be reduced as it is, and the reduced light remains parallel, so it can be placed on the display bar hood 5 like a conventional barcode reader. Unlike the structure that focuses on the barcode reader 3, even if the distance d between the barcode reader 3 and the displayed barcode 5 changes, the reading resolution of the displayed barcode 5 does not change, making it possible to read with high precision. .
なお、本願発明に係る光学部品1は、上記のバーコード
リーダーのみでなく、他のバーコードリーダーにも利用
できるばかりか、カメラのレンズ、ファクシミリ、複写
機、光ディスク等に使用される読み取り装置、光通信に
使用される光ファイバーなど、平行光線の拡大・縮小が
必要な種々の光学機器に利用できることはいうまでもな
い。The optical component 1 according to the present invention can be used not only for the above barcode reader but also for other barcode readers, as well as for reading devices used in camera lenses, facsimile machines, copying machines, optical discs, etc. Needless to say, it can be used in various optical devices that require the expansion and contraction of parallel light beams, such as optical fibers used in optical communications.
第3図は本願発明に係る光学部品の他の実施例を示す図
である。なお、第1図に示す実施例と同一部分には同一
符号を付し、その詳細な説明は省略する。第3図(a)
は、本実施例に係る光学部品2の斜視図であり、同図(
b)は光学部品2をその光軸を含む面で切断した断面図
である。光学部品2は、その−面に第一の回転楕円面1
1を、他面に第二の回転楕円面22を有する。ここで、
第一の回転楕円面11は、第1図と同様に、第一の回転
楕円体Aの一部を利用した形状からなり、その焦点F+
、F+’を結ぶ軸は光軸L−L’ と一致するように形
成される。一方、第二の回転楕円面22は、同図(b)
に示すように第二の回転楕円体Cの一部を利用した形状
からなり、その焦点F1.F!’を結ぶ軸は光軸L−I
、’ と一致するように形成されている。さらに両回転
楕円面11゜22は、第一の回転楕円体Aの右側の焦点
F、と第二の回転楕円体Cの右側の焦点F、とが光軸上
で一致する位置になるよう形成きれている。ここで第1
図に示す実施例と相違する点は、第一の回転楕円体Aの
右側の焦点F、と第二の回転楕円体Cの右側の焦点F、
とを一致させている点である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the optical component according to the present invention. Note that the same parts as in the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. Figure 3(a)
is a perspective view of the optical component 2 according to the present example;
b) is a sectional view of the optical component 2 taken along a plane including its optical axis. The optical component 2 has a first spheroidal surface 1 on its − surface.
1, and has a second spheroidal surface 22 on the other surface. here,
The first spheroidal surface 11 has a shape using a part of the first spheroid A, as in FIG. 1, and its focal point F+
, F+' is formed to coincide with the optical axis L-L'. On the other hand, the second spheroidal surface 22 is shown in FIG.
As shown in the figure, it has a shape that utilizes a part of the second spheroid C, and its focal point F1. F! The axis connecting ' is the optical axis L-I
, ' is formed to match. Furthermore, both spheroidal surfaces 11°22 are formed so that the right focus F of the first spheroid A and the right focus F of the second spheroid C coincide on the optical axis. It's broken. Here the first
The difference from the embodiment shown in the figure is that the right focus F of the first spheroid A, the right focus F of the second spheroid C,
This is the point where they are consistent with each other.
次に光学部品2内での光の移動について説明する。第3
図(b)に示すように平行光束D(光束の周囲を三点鎖
線で示す)を光軸L−L’に平行に第一の回転楕円面1
1に入射すると、第一の回転楕円体Aの性質により、そ
の光束は第一の回転楕円体Aの一方の焦点F1に集まろ
うとする。ところで第一の回転楕円体Aの焦点F、は第
二の回転楕円体Cの一方の焦点F、でもあるので、この
焦点Fト高かって進む光束は、第二の回転楕円体Cの性
質により、第二の回転楕円面22から放射するときに光
軸L−L’と平行な平行光束D゛となる。即ち、平行光
束りは、光学部品2によって、断面が縮小した平行光束
D′となる。また、この逆に平行光束D′を光軸L−L
’に平行に第二の回転楕円面22から入射すると、上記
と同様の理由によって、平行光束D゛は、光学部品2に
よって、断面が拡大した平行光束りとなる。Next, the movement of light within the optical component 2 will be explained. Third
As shown in FIG.
1, the light flux tends to converge at one focal point F1 of the first spheroid A due to the properties of the first spheroid A. By the way, the focal point F of the first spheroid A is also one of the focal points F of the second spheroid C, so the light flux that travels higher at this focal point F is caused by the properties of the second spheroid C. , when emitted from the second spheroidal surface 22, it becomes a parallel light beam D' parallel to the optical axis LL'. That is, the parallel light beam becomes a parallel light beam D' whose cross section is reduced by the optical component 2. In addition, on the contrary, the parallel light beam D' is
When the light is incident from the second spheroidal surface 22 in parallel to ', the parallel light beam D' becomes a parallel light beam whose cross section is enlarged by the optical component 2 for the same reason as above.
以上詳細に説明したように本発明によれば、従来の様に
複数個のレンズを用いる必要はなく、一部品のみで平行
光束を平行なまま拡大・縮小することができるばかりか
、構造が簡単で、その取り付は位置に誤差が生じない等
の優れた効果が得られる。As explained in detail above, according to the present invention, there is no need to use multiple lenses as in the past, and not only can a parallel light beam be expanded or reduced while remaining parallel with only one component, but the structure is simple. This installation provides excellent effects such as no positional errors.
第1図(a)は、本発明に係る光学部品の一実施例を示
す斜視図であ吟、同図(b)は本実施例に係る光学部品
1をその光軸を含む面で切断した断面図である。第2図
は、本願発明に係る光学部品1を、商品の識別などに使
用する表示バーフードを読み取るバーコードリーダーに
利用した一例を示す概略図である。第3図は本願発明に
係る光学部品の他の実施例を示す図であり、第3図(a
)は、本実施例に係る光学部品2の斜視図であり、同図
(b)は光学部品2をその光軸を含む面で切断した断面
図である。
図中、11・・・第一の回転楕円面、12.22・・・
第二の回転楕円面、A・・・第一の回転楕円体、B。
C・・・第二の回転楕円体、F+ 、Ft’、F* 、
F*’・・・焦点、L−L’・・・光軸、1,2・・・
光学部品、D。
D′・・・平行光束 である。FIG. 1(a) is a perspective view showing one embodiment of the optical component according to the present invention, and FIG. 1(b) is a perspective view of the optical component 1 according to the present embodiment cut along a plane including its optical axis. FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example in which the optical component 1 according to the present invention is used in a barcode reader for reading a display bar hood used for product identification. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the optical component according to the present invention, and FIG.
) is a perspective view of the optical component 2 according to the present example, and FIG. 3(b) is a sectional view of the optical component 2 taken along a plane including its optical axis. In the figure, 11...first spheroidal surface, 12.22...
Second spheroid, A...first spheroid, B. C... second spheroid, F+, Ft', F*,
F*'...focal point, L-L'...optical axis, 1, 2...
Optical components, D. D'...Parallel light flux.
Claims (1)
学媒質の両面に第一の回転楕円面と、第二の回転楕円面
とを具備し、前記第一の回転楕円面が作る第一の回転楕
円体の二つの焦点と前記第二の回転楕円面が作る第二の
回転楕円体の二つの焦点とが同一光軸上に位置するとと
もに、前記第一の回転楕円体の一方の焦点と前記第二の
回転楕円体の一方の焦点とを一致するように前記第一の
回転楕円面と第二の回転楕円面を形成したことを特徴と
する光学部品。A first spheroidal surface and a second spheroidal surface are provided on both sides of an isotropic and homogeneous optical medium with a constant refractive index for the monochromatic light used, and a first spheroidal surface formed by the first spheroidal surface is provided. Two foci of the spheroid and two foci of the second spheroid formed by the second spheroid are located on the same optical axis, and one focus of the first spheroid and An optical component characterized in that the first spheroidal surface and the second spheroidal surface are formed so that one focal point of the second spheroidal object coincides with the other focal point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8889586A JPS62244002A (en) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | Optical parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8889586A JPS62244002A (en) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | Optical parts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62244002A true JPS62244002A (en) | 1987-10-24 |
Family
ID=13955699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8889586A Pending JPS62244002A (en) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | Optical parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62244002A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5467335A (en) * | 1993-01-04 | 1995-11-14 | U.S. Philips Corporation | Beam-shaping optical element and device for converting a beam having a first cross-section into a beam having a second cross-section |
| WO2020166386A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | 日本電信電話株式会社 | Lens structure and optical connection structure |
-
1986
- 1986-04-16 JP JP8889586A patent/JPS62244002A/en active Pending
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| WO2020166386A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | 日本電信電話株式会社 | Lens structure and optical connection structure |
| JP2020134618A (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-31 | 日本電信電話株式会社 | Lens structure and optical connection structure |
| US12189140B2 (en) | 2019-02-15 | 2025-01-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Lens structure and optical connection structure |
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