JP4574229B2 - 広角レンズ装置、カメラおよびプロジェクタ - Google Patents
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Description
像面変換素子に入射するボールレンズからの光と、像面変換素子を構成するそれぞれの光ファイバーの向きが、特に周辺部分で合っていない。光ファイバーの開口に入射する角度が大きいと入射効率が低下することはよく知られており、光ファイバーの開口数NAから決まる角度θ:
θ=sin-1(NA) (1)
を超える角度で入射する光は光ファイバーに入射できない。例えば、NA=0.3のファイバーの場合はθ=17.5度となるが、この角度を超える光は使用できない。その結果、入射角度が大きくなる視野の周辺部分の入射効率が悪くなる。
図10の装置では、絞りにより、使用する光線範囲をボールレンズの中心軸付近に限定しているため、ボールレンズのもつ球面収差は大きな問題とならない。しかし絞りはボールレンズに入射する光を有効に利用せずにカットするものでもある。このことは特に装置を小型化する場合に大きな障害となる。小型化すればするほど、ボールレンズに入射する光量が少なくなり、少しでも無駄にできなくなるからである。
屈折率分布:n(R)=1.5−0.3R2
ここで、Rは半径方向の位置
従って、ボールレンズ中心部分の屈折率は1.5、最外周の屈折率は1.2である。
図5は参考例2によるカメラを示す。これは、図1の装置と同様にボールレンズ1と像面変換素子16を有する広角レンズ装置を用いた広角カメラであって、平面状の物体面2に対して共役の位置に像面13ができる。すなわちボールレンズ1は物体面2を像面13に転写する作用がある。例えば、物体面2の3点からの光線4a、4b、4cはそれぞれ像面13の上の3箇所に集光する。なお、ボールレンズ1、物体面2、光線4a、4b、4cは図1と同様であるから同じ符号で表わし、説明は省略する。
図6は参考例3を示すもので、これは、図3に示した製法で作られた像面変換素子26を用いた広角レンズ装置である。なお、ボールレンズ1、物体面2、光線4a、4b、4cは図1と同様であるから同じ符号で表わし、説明は省略する。
図7は参考例4を示すもので、この広角レンズ装置では図11に示す従来例と同様の構成の像面変換素子36の、曲面状の像面33側の開口端にスクリーン38を設けて、ボールレンズ1とともにハウジング37に固定する。スクリーン38で拡散した光を、像面変換素子36に入射させ、平面状の像面35から出射させる。なお、ボールレンズ1、物体面2、光線4a、4b、4cは図1と同様であるから同じ符号で表わし、説明は省略する。
図8は参考例5を示す。これは、ボールレンズ1および像面変換素子56を有する広角レンズ装置を用いたプロジェクタであって、光学系の構成は参考例2と同様であるが、光の進む向きが反対になる。なお、ボールレンズ1、物体面2、光線4a、4b、4cは図1と同様であるから同じ符号で表わし、説明は省略する。
2 物体面
3、5、13、15、23、25、33、35、43、45、53、55 像面
6、16、26、36、46、56 像面変換素子
6a 光ファイバー
7、17a、27、37、47、57a ハウジング
10、20 ファイバー束
10a、20a 素線
11 撮像素子
38 スクリーン
49 回折格子
58 光源
59 照明光学系
60 画像出力素子
Claims (4)
- ボールレンズと、それぞれ前記ボールレンズの曲面状の像面に開口を有する複数の光ファイバーを束ねた像面変換素子とを備えており、前記像面変換素子の前記像面に開口する開口端に接して前記ボールレンズからの光を前記複数の光ファイバーの軸方向に偏向する回折格子が設けられていることを特徴とする広角レンズ装置。
- ボールレンズが、球対称な屈折率分布をもつことを特徴とする請求項1記載の広角レンズ装置。
- 請求項1または2記載の広角レンズ装置と、像面変換素子の曲面状の像面に開口する第1の開口端と反対側の第2の開口端に近接して配設された撮像素子とを有することを特徴とするカメラ。
- 請求項1または2記載の広角レンズ装置と、像面変換素子の曲面状の像面に開口する第1の開口端と反対側の第2の開口端に近接して配設された画像出力素子とを有することを特徴とするプロジェクタ。
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