JP2004347823A - 携帯電話用折り畳み式画像拡大装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】携帯電話のカメラ画像を拡大視するに当たって軽量な拡大鏡で且つ両眼視出来るビュウア−式のル−ペで有り、収納時には携帯電話以下に小型化出来る光学系が求められる。
【解決手段】収納時の小型化と全体の軽量化としては通常のレンズは使用出来ずレンズ肉厚を省略出来且つ非球面化に依って収差を補正できるフレネルレンズを用いることで折り畳み時の厚さを薄くでき且つ従来の製法によらないフレネルレンズを用いる事で周辺部の見えの改善を行える。
【選択図】 図１
【解決手段】収納時の小型化と全体の軽量化としては通常のレンズは使用出来ずレンズ肉厚を省略出来且つ非球面化に依って収差を補正できるフレネルレンズを用いることで折り畳み時の厚さを薄くでき且つ従来の製法によらないフレネルレンズを用いる事で周辺部の見えの改善を行える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学機器に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフレネルレンズに於いては主として光源からの光束がフレネルレンズの平滑面に入射してレンズ面を射出するときは光軸に平行であるとした設計から透過面と透過面を繋ぐ非透過面は光軸と平行で在る事が光束の損失を最小にする簡便な方法であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光学式拡大装置は光学機器という機器の設計手段に依り所要拡大率から焦点距離が定められ、そのレンズ構成に依りレンズの最大外形が定まるという従来の光学設計手段が用いられた、此の手法に於いては光学系を構成するレンズが球面で在る時は単玉或いは貼合わせ玉で在れば最大径と焦点距離比が１：２が各収差の残存限度で在り比率が１：１の方向では残存収差が大となって使用に耐えられ無いとされて来た。
【０００４】
最近に於いてレンズを球面のみで構成せず非球面を用いて残存収差特に球面収差を補正する設計が加工手段の発展に伴って実用化されて来た。即ち非球面で球面収差を補正し、他の面は他の収差を補正すると言う手法で１：２の壁を破って１：１の方向にレンズ径を拡大する。しかし此の手法にも限度が在る。即ち実際のレンズに於いては球面半径の２倍を越す球面は存在出来無い。
【０００５】
凸面では極めて希に存在するが光軸上の厚さが半径以上の肉厚と成り凹面では不可能と成る。通常の研磨法に依るレンズ製造では球面半径と外径の限界を１：１弱とし、これ以上の外径を持つレンズは多面研磨が出来ず単体研磨法となり加工費が急増すという問題が存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この非球面の使用を容易とし製造可能とするのがフレネルレンズ系で有り、構成する破断面の法線が光軸と為す角が４５゜を越えてもその本質から肉厚は一定で且つ其処を通過する光束の要求する法線角にする事が出来、収差補正が容易と成る。この事は光学系を構成する各面の何れをも非球面化出来る事で燈台の照明に用いられる古典的なフレネルレンズとは些か異なる。
【０００７】
現在光学系で使用されてるフレネルレンズは厚さ１ｍｍ程度から５ｍｍ程度の透明な合成樹脂板の表面上に光軸から定められた同心円上に所定の法線角を持った透過面を配置する手法に依って通過光束を必要とする方向に変換するフレネルレンズ面を作り出している。
従来の手法で作られたフレネルレンズをル−ペとして用いるに当たって中心部では左程の事もないが周辺部の角度が大と成るに従っ図３−２に示す様なシャドウと呼ばれる光束を阻害する部分の影響が大きく成り画面品位を著しく低下させ且つ光量の損失を起こす。
【０００８】
図３はフレネルレンズを用いたル−ペの概念を３−１に示し３−２はフレネルレンズの斜行光束の透過面に於ける阻害の状況を表す、各透過面と透過面の間に於ける光束の損失はの概算は次表に示す。
フレネルレンズから目迄を１５ｍｍ、瞳径を５ｍｍ、焦点距離を５０ｍｍとして計算し、フレネルレンズピッチは．０．５ｍｍとした時の値で在る。
【０００９】
上表から見られる様に光軸から離れた位置ほど損失は大となって画面は白く濁りを生じて暗くなり品位が落ちる。非透過面に過大な傾斜角を付けるとまた逆効果と成っる事は図３−２から明かである。
画面品位の低下はシャドウ部に依って阻害された光束が迷光と成って正規の光束に混じって目に達する事に依って引き起こされるから此の光束を除くには透過させる事が最上の手段と成る。すなわち透過面に入射する光束と略平行な面か、透過面から射出する光束と平行とする事で迷光を最小と成し得て、且つ光束の損失も少なくする事が出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１−１は本発明のフレネルレンズを用いた拡大鏡で画像を拡大される場合を示し、図１−２は拡大装置を折り畳んだ状態を示す。図２では携帯電話と組み合わせての画像拡大状態を示す。レンズ系は凸２枚、凹１枚の３枚構成で各フレネルレンズ共周縁部は非球面化して在り、像面の倒れと歪曲に就いての補正を行い見えを良くして在る。視度は −１ディオプタ−固定とした。
【００１１】
【実施例】
実施に当たってはＸを光軸、Ｈを光軸に直角な軸とする回転２次曲面の頂点を原点とした基準式に於いてＨの係数を１、ｘの２次係数をＥ、１次係数をＲとした時、本発明を構成する各レンズの係数はＥ１＝０．０５、Ｒ１＝５５、Ｅ２＝０．０３、Ｒ２＝−１２０、Ｅ３＝０．０４、Ｒ３＝５２とする構成と成った。これは各レンズの基準面で有り周辺に於いては微細な変化を施して有る。
【００１２】
【発明の効果】
上記レンズ構成に於いてレンズ外形は７０ｘ５０で十分に余裕を持った寸法となり、見えも満足できた。レンズの厚みはそれぞれが１ｍｍ以下で、折り畳み時には７ｍｍの厚さと成って携帯電話と併せ持つ事が容易な形態と成った。
試作ではフレネルレンズのピッチを直接加工を施す関係で０．２ｍｍとしたが実用上左程見えを損なわず量産時も０．２ｍｍで在れば十分に満足出来ると思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】折り畳み式フレネルレンズ拡大装置の使用時と収納時の形態を示す。
【図２】折り畳み式フレネルレンズ拡大装置を携帯電話と組ませた状態を示す。
【図３】フレネルレンズに於ける光束阻害となる非透過面の状態を示す。
【符号の説明】
Φ 目の瞳径
Ｐ アイポイント
ｄ フレネルレンズ肉厚
ｆ フレネルレンズ焦点距離
Ｐｉｃｈ 透過面ピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は光学機器に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフレネルレンズに於いては主として光源からの光束がフレネルレンズの平滑面に入射してレンズ面を射出するときは光軸に平行であるとした設計から透過面と透過面を繋ぐ非透過面は光軸と平行で在る事が光束の損失を最小にする簡便な方法であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光学式拡大装置は光学機器という機器の設計手段に依り所要拡大率から焦点距離が定められ、そのレンズ構成に依りレンズの最大外形が定まるという従来の光学設計手段が用いられた、此の手法に於いては光学系を構成するレンズが球面で在る時は単玉或いは貼合わせ玉で在れば最大径と焦点距離比が１：２が各収差の残存限度で在り比率が１：１の方向では残存収差が大となって使用に耐えられ無いとされて来た。
【０００４】
最近に於いてレンズを球面のみで構成せず非球面を用いて残存収差特に球面収差を補正する設計が加工手段の発展に伴って実用化されて来た。即ち非球面で球面収差を補正し、他の面は他の収差を補正すると言う手法で１：２の壁を破って１：１の方向にレンズ径を拡大する。しかし此の手法にも限度が在る。即ち実際のレンズに於いては球面半径の２倍を越す球面は存在出来無い。
【０００５】
凸面では極めて希に存在するが光軸上の厚さが半径以上の肉厚と成り凹面では不可能と成る。通常の研磨法に依るレンズ製造では球面半径と外径の限界を１：１弱とし、これ以上の外径を持つレンズは多面研磨が出来ず単体研磨法となり加工費が急増すという問題が存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この非球面の使用を容易とし製造可能とするのがフレネルレンズ系で有り、構成する破断面の法線が光軸と為す角が４５゜を越えてもその本質から肉厚は一定で且つ其処を通過する光束の要求する法線角にする事が出来、収差補正が容易と成る。この事は光学系を構成する各面の何れをも非球面化出来る事で燈台の照明に用いられる古典的なフレネルレンズとは些か異なる。
【０００７】
現在光学系で使用されてるフレネルレンズは厚さ１ｍｍ程度から５ｍｍ程度の透明な合成樹脂板の表面上に光軸から定められた同心円上に所定の法線角を持った透過面を配置する手法に依って通過光束を必要とする方向に変換するフレネルレンズ面を作り出している。
従来の手法で作られたフレネルレンズをル−ペとして用いるに当たって中心部では左程の事もないが周辺部の角度が大と成るに従っ図３−２に示す様なシャドウと呼ばれる光束を阻害する部分の影響が大きく成り画面品位を著しく低下させ且つ光量の損失を起こす。
【０００８】
図３はフレネルレンズを用いたル−ペの概念を３−１に示し３−２はフレネルレンズの斜行光束の透過面に於ける阻害の状況を表す、各透過面と透過面の間に於ける光束の損失はの概算は次表に示す。
フレネルレンズから目迄を１５ｍｍ、瞳径を５ｍｍ、焦点距離を５０ｍｍとして計算し、フレネルレンズピッチは．０．５ｍｍとした時の値で在る。
上表から見られる様に光軸から離れた位置ほど損失は大となって画面は白く濁りを生じて暗くなり品位が落ちる。非透過面に過大な傾斜角を付けるとまた逆効果と成っる事は図３−２から明かである。
画面品位の低下はシャドウ部に依って阻害された光束が迷光と成って正規の光束に混じって目に達する事に依って引き起こされるから此の光束を除くには透過させる事が最上の手段と成る。すなわち透過面に入射する光束と略平行な面か、透過面から射出する光束と平行とする事で迷光を最小と成し得て、且つ光束の損失も少なくする事が出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１−１は本発明のフレネルレンズを用いた拡大鏡で画像を拡大される場合を示し、図１−２は拡大装置を折り畳んだ状態を示す。図２では携帯電話と組み合わせての画像拡大状態を示す。レンズ系は凸２枚、凹１枚の３枚構成で各フレネルレンズ共周縁部は非球面化して在り、像面の倒れと歪曲に就いての補正を行い見えを良くして在る。視度は −１ディオプタ−固定とした。
【００１１】
【実施例】
実施に当たってはＸを光軸、Ｈを光軸に直角な軸とする回転２次曲面の頂点を原点とした基準式に於いてＨの係数を１、ｘの２次係数をＥ、１次係数をＲとした時、本発明を構成する各レンズの係数はＥ１＝０．０５、Ｒ１＝５５、Ｅ２＝０．０３、Ｒ２＝−１２０、Ｅ３＝０．０４、Ｒ３＝５２とする構成と成った。これは各レンズの基準面で有り周辺に於いては微細な変化を施して有る。
【００１２】
【発明の効果】
上記レンズ構成に於いてレンズ外形は７０ｘ５０で十分に余裕を持った寸法となり、見えも満足できた。レンズの厚みはそれぞれが１ｍｍ以下で、折り畳み時には７ｍｍの厚さと成って携帯電話と併せ持つ事が容易な形態と成った。
試作ではフレネルレンズのピッチを直接加工を施す関係で０．２ｍｍとしたが実用上左程見えを損なわず量産時も０．２ｍｍで在れば十分に満足出来ると思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】折り畳み式フレネルレンズ拡大装置の使用時と収納時の形態を示す。
【図２】折り畳み式フレネルレンズ拡大装置を携帯電話と組ませた状態を示す。
【図３】フレネルレンズに於ける光束阻害となる非透過面の状態を示す。
【符号の説明】
Φ 目の瞳径
Ｐ アイポイント
ｄ フレネルレンズ肉厚
ｆ フレネルレンズ焦点距離
Ｐｉｃｈ 透過面ピッチ
Claims (2)
- ル−ペとして用いるフレネルレンズのそれぞれの輪帯に於ける透過面の法線は概ね頂点半径で定められる点を通過する、これを満足するフレネルレンズに於いて透過面と透過面を繋ぐ非透過面の切削角が、透過面に対して入射する光束の中心光線が光軸と成す角と入射した光束が屈折後射出される角度の間の角度を持つ事を特徴とするフレネルレンズ。
- 携帯電話の表示画像を拡大する光学装置に於いて構成要素として請求項１のフレネルレンズを用いてレンズ全長を短く且つ軽量とし、使用時には画面との間隔を保ち所定の拡大率とし収納時は折り畳んで小型にできる携帯電話用折り畳式画像拡大装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003144212A JP2004347823A (ja) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | 携帯電話用折り畳み式画像拡大装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003144212A JP2004347823A (ja) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | 携帯電話用折り畳み式画像拡大装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004347823A true JP2004347823A (ja) | 2004-12-09 |
Family
ID=33531712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003144212A Pending JP2004347823A (ja) | 2003-05-22 | 2003-05-22 | 携帯電話用折り畳み式画像拡大装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004347823A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007003919A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Shirota Miyaki | 拡大表示シート |
| WO2018068356A1 (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 浙江舜宇光学有限公司 | 目镜 |
| US11952124B2 (en) | 2020-04-30 | 2024-04-09 | B/E Aerospace, Inc. | Aircraft tray table with magnification lens |
-
2003
- 2003-05-22 JP JP2003144212A patent/JP2004347823A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007003919A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Shirota Miyaki | 拡大表示シート |
| WO2018068356A1 (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | 浙江舜宇光学有限公司 | 目镜 |
| US10606065B2 (en) | 2016-10-14 | 2020-03-31 | Zhejiang Sunny Optics Co., Ltd. | Eyepiece |
| US11952124B2 (en) | 2020-04-30 | 2024-04-09 | B/E Aerospace, Inc. | Aircraft tray table with magnification lens |
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