JPS628101A - フレネルレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 炎丘皇１ 本発明はフレネルレンズに関する。

１且且ｌ フレネルレンズはカメラのピントレンズや投影機の視野
レンズとして用いられ、輪帯状の小レンズを同心円状に
配列し全体としてレンズの働きをするものである。

従来、全体として凸レンズとして働くフレネルレンズは
第３図に示すものが知られている。第３図はかかるフレ
ネルレンズの子午面（光軸２を含む平面）における部分
断面図を示している。図中、フレネルレンズの一方の屈
折面は光軸Ｚに垂直な平面１であり、相対向する他の一
方の屈折面はその子午面による断面形状が鋸歯状となる
同心円環溝群２で構成されている。同心円環溝群２を構
成する一つの鋸歯形上部平面３は平面１と協動してプリ
ズムを形成する。一般に制作技術上の観点か　　：ら同
心円環溝群２の各々の同心円環溝は一定の繰　　１返６
間隔（，１−ｔ：’ツア）８−、、あ。。よえ、同心、
　　：環溝群２は、その鋸歯形上部平面３の法線と光軸
との成す角θｍが次式（Ｉ）の如き関係にて形成される
とき好適であることが知られている。

ｔａｎ　　θｍ ＝Ｄ／（ｎ−１）Ｄ＋ｎ２Ｆ−Ｆｌ置＝ｆ）（Ｉ）ここ
でＤは同心円環溝の光軸からの距離すなわち半径、ｆは
フレネルレンズの焦点距離、ｎはフレネルレンズの透明
媒質の屈折率である。

かかるフレネルレンズの平面１に入射した平行光線α１
は透明媒質を通過し対向する鋸歯彫工部平面３で屈折さ
れて焦点Ｆを含む面上に成仏がりを持って収束すること
になる。つまり該広がりが最小散乱円ということになる
。

従来のフレネルレンズでは、入射平行光の第１屈折面で
ある平面１と、第２屈折面である鋸歯彫工部平面３との
プリズム屈折作用のみにより焦光しているので、上記鋸
歯形状部を構成する同心円環溝群の繰り返し間隔Ｓ（ピ
ッチ）及びＦ数（フレネルレンズの直径りに対する焦点
距離ｆの値ｆ／Ｄ）によって該フレネルレンズの最小散
乱円が決定されてしまう。従って、フレネルレンズの制
作技術及び回折効果により繰返し間隔（ピッチ）Ｓの下
限が制約される従来のフレネルレンズでは最小散乱円を
更に小さくするように改善することは困難であった。

１肚立且１ 本発明の目的は、上記欠点を解消しフレネルレンズを最
小散乱円に関して改良することである。

本発明のフレネルレンズは、第１及び第２屈折面に光軸
を中心とする同一ピッチの同心円環溝群を有し、子午面
における第１及び第２屈折面の断面は鋸歯状であり、か
つ第１屈折面における最内周の同心円環溝の半径と第２
屈折面における最内周の同心円環溝の半径とが異なって
いることを特徴とする。

友−呈−１ 以下に、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。

第１図は本発明のフレネルレンズの子午面における部分
断面図である。第１図における第３図に示した同一構成
を示す部分は同一符号で示している。

かかるフレネルレンズの一方の屈折面がその子午面の断
面形状が鋸歯状となる第１同心円環溝群４で構成されて
おり、相対向する他の一方の屈折面も第１同心円環溝群
４と略同−の形状の第２同心円環溝群５にて形成されて
おり、第１及び第２同心円環溝群４．５の各々の環状の
鋸歯彫工部平面３は光軸２を中心として同一ピッチＳに
て配置されており、更に第１同心円環溝群４のビッヂと
第２同心円環溝群５のピッチとが半ピッチずれるように
形成されている。

すなわち、フレネルレンズ両面における各々の共軸な同
心円環溝のピッチが等しくかつそれぞれの面の光軸に最
も近い同心円環溝の半径がＳ／２の差を有するように形
成されている。ここで、光軸を中心とする該半径は、子
午面における光軸と各々の傾斜した鋸歯彫工部平面３の
中心との距離をとっている。また、フレネルレンズとし
て上記（Ｉ）式を満たす如き各々の鋸歯形上部面によっ
て両同心円環溝群が形成されていることは云うまでもな
い。

第１図における光線追跡によると、光線α１は第１同心
円環溝群４の鋸歯彫工部平面３においてスネルの式に基
づいて屈折し、これら屈折した光線を光線α２とする。

更に光線゛α２は透明媒質を通過し第２同心円環溝群５
の鋸歯形上部平面３で屈折して光線α３となり焦点Ｆ近
傍に収束する。

ここで第３図の従来のフレネルレンズの場合と比較する
と、第３図では光線α３が平行であったことになり、第
１図の本実施例のフレネルレンズの場合では第２同心円
環溝群５の鋸歯彫工部平面３により光線α３が焦点Ｆに
より小さな点として焦光するように収束するさせること
が可能となる。

すなわち、レンズの両回折面に光軸を中心とする同一ピ
ッチの同心円環溝群を有し、子午面における両回折面の
断面が鋸歯状であり、かつ一方の屈折面における光軸に
最近傍の同心円環溝の半径と他方の屈折面における光軸
に最近傍の同心円環溝の半径とが異なることによって、
第１同心円環溝群４と第２同心円環溝群５の鋸歯形が半
径方向にて半ピッチづつずれている結果、本実施例のフ
レネルレンズは、第２図に示す従来のフレネルレンズに
おける鋸歯形のピッチを本実施例の第１及び第２同心円
環溝群４．５のピッチＳに対して、半ピッチＳ／２にし
たフレネルレンズと同様の特性が得られ最小散乱用も約
１／２となる。

また、上記実施例では第１及び第２同心円環溝群４．５
を相対向する２つの屈折面とする単体レンズにつき例示
したが、第１及び第２同心円環溝群の相対的関係を維持
しつつそれぞれを別体のレンズに備えさせても良い。

さらにまた、上記実施例では第１同心円環溝群４と第２
同心円環溝群５とのピッチのずれが１／２ビツヂの場合
のフレネルレンズを示したが、繰返し間隔（ピッチ）Ｓ
の下限が制約される場合でも、本発明の場合上記ピッチ
ＳのずれがＯ＜Ｓ〈１の範囲となるように第１同心円環
溝群４と第２同心円環溝群５とを形成すれば最小散乱用
を従来のものより小さくすることが出来る。

上記実施例において、第２同心円環溝群５を入射面とし
て第１同心円環溝群４を出射面とすれば焦点Ｆの点光源
の光を平行光束化することが出来る。

ｑ　ＩＩＪＩ　ｏと泳星 以上のように、本発明によれば、両層折面に光軸を中心
とする同一ピッチの同心円環溝群を有し、子午面におけ
る両層折面の断面は鋸歯状であり、かつ一方の屈折面に
おける光軸に最近傍の同心円環溝の半径と、他方の屈折
面における光軸に最近傍の同心円環溝の半径とに差をも
たせてそれぞれの同心円環溝が交互に両層折面に現れる
ような第１及び第２屈折面を具備せしめることで、従来
のフレネルレンズよりも形状の細かい細密性を必要とせ
ずに、最小散乱用をより小さく抑えることが出来る。

また、第１及び第２の屈折面の組合せで、従来のフレネ
ルレンズのピッチをＳとすると８／２をピッチとするフ
レネルレンズと同等の最小散乱用に抑えることが可能と
なる。従って、本発明によれば従来の加工技術で軽量か
つ安価に制作でき、しかも小さな最小散乱用をもつフレ
ネルレンズを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフレネルレンズの部分断面図、第２図
は第１図と等価の従来のフレネルレンズの部分断面図、
第３図は従来のフレネルレンズの子午面における部分断
面図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・平面 ２・・・・・・同心円環溝群 ３・・・・・・鋸歯彫工部平面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１及び第２屈折面に光軸を中心とする同一ピッ
   チの同心円環溝群を有し、子午面における第１及び第２
   屈折面の断面は鋸歯状であり、かつ第１屈折面における
   最内周の同心円環溝の半径と第２屈折面における最内周
   の同心円環溝の半径とが異なっていることを特徴とする
   フレネルレンズ。
2. （２）第１屈折面における最内周の同心円環溝の半径と
   第２屈折面における最内周の同心円環溝の半径との差が
   半ピッチであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のフレネルレンズ。