JPH01167803A - 平面レンズ - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、平面レンズに係り、詳細には単位レンズ部
を複数有する平面レンズに関し、ＣＯＤカメラ、オート
フォーカスカメラ等平面に複数の受光素子を有する受光
部が効率良く受光するために、入光する光が各受光素子
に集中するよう集光する等に使用可能な平面レンズに関
する。

（ロ）従来の技術 従来、レンズ作用をする単位レンズ部を平面に複数有す
る平面レンズ、例えば、第８図に表すようにガラスある
いは合成樹脂を加工することで個々に製造した蒲鉾形状
のシリンドリカルレンズを、シリンドリカルレンズの中
心軸（ａ）が平行になるように平面状に並設し、次いで
その上に同様に平面状に、しかし、上下それぞれのシリ
ンドリカルレンズの中心軸（ａ）が交差方向に成るよう
に重ね合わせるよう並設する。このように上下２段に平
面状に並設したシリンドリカルレンズによる平面レンズ
を作成する。この時上下それぞれのシリンドリカルレン
ズの中心軸（ａ）が交差方向に成るように重ね合４つ仕
ることで、上下のシリンドリカルレンズそれぞれの交差
部分が複数の単位レンズ部（Ａ）となり、単位レンズ部
（Ａ）を複数有する平面レンズを作成していた。

又、第９図に表すようにガラスあるいは合成樹脂を研磨
加工あるいは型成形等することで個々に製造した角柱状
のドラム型レンズを、レンズ軸（ｂ）が平行に成るよう
に複数のドラム型レンズの角柱側面を固定し、並設する
ことで複数の単位レンズ部（Ａ）を平面状に密集接合し
形成する平面レンズを作成していた。

更に又、第１Ｏ図に表すようにガラスあるいは合成樹脂
を、金型で射出成型あるいはプレス等で加工することに
より、表面に凹凸形状を有する平面形状に形成すること
で、凹凸形状のそれぞれが単位レンズ部（Ａ）となり平
面状に複数の単位レンズ部（Ａ）を有する平面レンズを
作成していた。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかし、第８図に表す従来例では、単体のシリンドリカ
ルレンズを形成しているガラスあるいは合成樹脂を、■
本！本製造しなければならず、小さいものを製造するの
には技術を要し製造時間がかかり容易でないという問題
点を有するとともに１本１本の製造コストがかかるので
製作費用が大きいという問題点も有した。

又、第９図に表す従来例も第８図に表す従来例同様各ド
ラム型レンズを１本１本加工しなければならず、小さい
ものを製造するのには技術を要し製造時間がかかり容易
ではないという問題点を有するとともに１本１本の製造
コストがかかるので製作費用が大きいという問題点も有
した。

更に又、第１０図に表す従来例では、金型により成型す
るので、目的とする平面レンズの形、大きさ等に変更が
ある都度に、その形の金型を作成し平面レンズを作成し
なければならないという問題点を有した。

に）問題点を解決するための手段 この発明は、周囲媒体と異なる屈折率を有する光透過性
物質よりなる繊維状物の繊維軸方向が異なるよう重ねる
ことにより複数の単位レンズ部を形成することを特徴と
する平面レンズを提供することにより上述の問題点を解
決する。

（ホ）作　　用 周囲媒体と異なる屈折率を有する繊維状物を、その繊維
軸方向が平行になるよう複数並設し、次いで、その並設
した繊維状物の繊維軸方向と異なる方向にそれぞれ繊維
軸方向が平行になるよう複数の繊維状物を、先に並設し
た繊維状物の上に重なるように設ける。次いで、上下左
右の繊維状物をそれぞれ固定する。すると、繊維状物の
重なる部分がそれぞれ単位レンズ部となり、複数の単位
レンズ部が平面状に並列する平面レンズとなる。

そこで平行光をこの平面レンズに照射する。

すると光は、繊維状物が上下に重なるそれぞれの単位レ
ンズ部に照射され、各単位レンズ部はこの光を入光する
。入光した光は、単位レンズ部の繊維状物と周囲媒体と
の屈折率の差異により、単位レンズ部の戻入光側から屈
折した光を放つ。

（へ）実施例 以下に、本発明の第１実施例の中間省略した一部断面説
明図である第１図、同部分説明図である第２図、第２図
の部分説明図である第３図、同部分断面を説明する第４
図、第５図、第２実施例を表す一部分図である第６図（
ａ）、第６図（ａ）Ｂ−Ｂ線断面説明図である第６図（
ｂ）、第３実施例を表す一部分説明図である第７図によ
り本発明を説明する。

（１）は、平面レンズである。平面レンズ（１）は第１
図に表すように、繊維状物であるファイバー（２）、フ
ァイバー（２）の周囲を固定する光透過性の樹脂層（３
）とからなる。

ファイバー（２）は、光透過性であり断面形状が円形の
所謂光通信用の樹脂ファイバーからなり、第２図に表す
ように下層ファイバー（２）ｂ及び上層ファイバー（２
）ａとからなる。ファイバー（２）はこ−の実施例では
光通信用の樹脂ファイバーからなるが、断面形状が円あ
るいは楕円形状の樹脂ファイバーでもよく、また、ガラ
ス繊維からなる光ファイバーでもよい。ファイバー（２
）を（第２図に表すように下層ファイバー（２）ｂ）そ
の軸方向が平行になるよう複数並設することで下層ファ
イバーｂを構成し、次いで、この下層ファイバー（２）
　ｂの軸方向と直交するようにファイバー（２）を下層
ファイバー（２）ｂの上に複数その軸方向が平行になる
よう設けることで、上層ファイバー（２）ａを構成する
。このように上層ファイバー（２）ａ及び下層ファイバ
ー（２）ｂが重なり、第３図に表すようにその交差部分
が単位レンズ部（４）を形成する。

この単位レンズ部（４）は複数、面状に密設した状態に
形成され、平面視では、複数の小レンズを敷き詰めたよ
うになる。本実施例において下層ファイバー（２）ｂ及
び上層ファイバー（２）ａのそれぞれの軸方向は直交す
る設けたが、特に直交させずとも交差するよう設けるこ
とも可能である。

次ぎに、この単位レンズ部（４）のレンズ作用について
説明する。第４図は上層ファイバー（２）ａが断面とな
るように表した単位レンズ部（４）の説明図であり、第
５図は下層ファイバー（２）ｂが断面となるように表し
た単位レンズ部（４）の説明図である。

そこで、上層ファイバー（２）ａの反上層ファイバー（
２）ｂ側から、平行光を照射する場合のレンズ作用を第
４図、第５図で説明をする。

第４図に表れる方向では、上層ファイバー（２）ａに平
行光を照射すると、上層ファイバー（２）ａはその断面
形状と、上層ファイバー（２）ａの周囲媒質との相対屈
折率とにより、第４図に表れる方向ではレンズ作用をし
、その断面形状と相対屈折率に見合った方向に光を屈折
させ、下層ファイバー（２）ｂの方向へ光は出る。

そして、上層ファイバー（２）ａから出た光は、下層フ
ァイバー（２）ｂへ入光する。下層ファイバー（２）ｂ
は第４図に表れる方向では入射する光が下層ファイバー
（２）ｂの相対屈折率により屈折はするが、しかし、下
層ファイバー（２）ｂ内を通過し反上層ファイバー（２
）ａ側へ出る時にも、入る時同様の相対屈折率なので、
下層ファイバー（２）ｂ内を通過し、反上層ファイバー
　（２）　ａ側へ出る光の方向は、下層ファイバー（２
）ｂへ入る時の方向と一致する。このように下１！７ア
イバー（２）ｂはレンズ作用はせず照射した光は上層フ
ァイバー（２）ａのレンズ作用により上層ファイバー（
２）ａの断面形状及び相対屈折率に見合った位置に焦点
を作る。この上層ファイバー（２）ａの焦点を上層焦点
（５）とする。

第５図に表れる方向では、上層ファイバー（２）ａは、
照射する平行光を入射しても、その入射光に対してレン
ズ作用はせず、入射光を屈折すること無く上層ファイバ
ー（２）ａ内を通過し下層ファイバー（２）ｂ側へ光を
通過させ、入射する方向と下層ファイバー（２）ｂへ向
かう方向とが平行となる。次いで、上層ファイバー　（
２）　ａを通過した光が下層ファイバー（２）ｂへ入射
する。下層ファイバー（２）ｂでは第５図に表されろ断
面形状と、下層ファイバー（２）ｂの周囲媒体との相対
屈折率とにより、第５図に表れる方向ではレンズ作用を
し、その断面形状及び相対屈折率に見合った位置に焦点
を作る。

この焦点を下層焦点（６）とする。第４図及び第５図に
表すようにファイバー（２）単体では、光を入射する方
向を２方向とすると、ファイバー（２）の軸方向に直交
する方向のみ、即ち、Ｘあるいはｙ方向のどちらか一方
向のみにしか集光あるいは発散等のレンズ作用をしない
が、２のファイバー（２）を直交することにより入射方
向２に対し、ｘ、ｙ両方向に集光あるいは発散等のレン
ズ作用をすることが可能となり、単位レンズ部（４）を
形成する。この実施例において上層ファイバー（２）ａ
と下層ファイバー（２）ｂとは同じ形状、同じ材質の物
を使用するので上層焦点（５）、下層焦点（６）とでは
、僅かながら入射方向２の方向にずれ（Ｑ）を生ずる。

このずれ（ｆｆ）は、特に補正を要する場合あるいは焦
点距離が短く、影響が大きい場合等では、上層ファイバ
ー（２）ａの相対屈折率と下層ファイパ−（２）ｂの相
対屈折率を上層焦点（５）と下層焦点（６）とが一致す
るように上層ファイバー（２）ａ、下層ファイバー（２
）ｂとで異なる材質を任意に選択することで調整可能で
ある。

樹脂層（３）は、光透過性樹脂よりなり、上層ファイバ
ー（２）ａ、下層ファイバー（２）ｂの周囲を板状に固
定する。樹脂層（３）の材質を任意に選択することによ
り、上層ファイバー（２）ａ及び下層ファイバー（２）
ｂの周囲媒体である樹脂層（３）の絶対屈折率を変える
ことが可能となるので上層ファイバー（２）ａ及び下層
ファイバー（２）ｂの周囲媒体との絶対屈折率の比であ
る相対屈折率を調整することが可能となり、従って、単
位レンズ部（４）の焦点を任意に設定することら可能で
ある。ファイバー（２）の絶対屈折率が空気の絶対屈折
率よりかなり大きく、例えば焦点がファイバー（２）の
内部に位置してしまうなどというような場合でも、前記
のように樹脂層（３）の材質を選択することで、絶対屈
折率のかなり大きいファイバー（２）も、本件平面レン
ズ（１）に使用可能となる。樹脂層（３）は熔融する材
料を上層ファイバー（２）ａ及び下層ファイ／＜−（２
）ｂの周囲に流し凝固し、固定することにより形成する
が、他の方法によって行ってもよい。

また、この実施例では、上層ファイバー（２）ａ、下層
ファイバー（２）ｂの周囲に樹脂層（３）を設けたが、
特に設けず上層ファイバー（２）ａ及び下層ファイバー
（２）ｂとからのみ平面レンズ（１）を構成してもよい
。この場合には、上層ファイバー（２）ａ、下層ファイ
バー（２）ｂを別途固定（外型枠とうにより）する必要
がある。

次に、第６図（ａ）、第６図（ｂ）により第２の実施例
を説明する。第６図（ａ）、第６図（ｂ）に表すように
第２実施例では、ファイバー（２）を布状に織ることに
より、平面レンズ（１）を構成する。この第２実施例で
は、布状の縦糸及び横糸に相当するファイバー（２）が
交差する部分で単位レンズ部（４）を形成し、複数の単
位レンズ部（４）より成る平面レンズ（＋）を構成する
。このように構成することにより、樹脂層（３）を設け
ずとも、特に固定することなく、ファイバー（２）を織
ることで平面レンズ（りの形状を保持することができる
。更に、第２実施例では布状に織ることにより平面レン
ズ（１）を構成したが、他にも例えばファイバー（２）
を編むことにより平面レンズ（１）を構成すること等、
種々の方法が可能である。又、ファイバー（２）は上下
方向に２本を交差し、この交差部分が単位レンズ（４）
を構成したが、３本以上を用い構成してもよい。

次いで、第７図により第３実施例を説明する　第７図に
表すように第３実施例では、ファイバー（２）を所謂毛
糸を編むように編むことにより、平面レンズ（１）を構
成する。この第３実施例では、布状の縦糸及び横糸に相
当するファイバー（２）が交差する部分て単位レンズ部
（４）を形成し、複数の単位レンズ部（４）より成る平
面レンズ（１）を構成する。このように構成することに
より、樹脂層（３）を設けずとも、特に固定することな
く、ファイバー（２）を編むことで平面レンズ（１）の
形状を保持することができる。

又、この実施例では所謂メリヤス編みにより構成したが
、他の編み方により構成してもよい。

以上、実施例を説明するにあたり用いた光は平行光であ
るが、実施する際に用いる光は特に平行光でなくともよ
い。

（ト）発明の効果 この発明は上記のように構成したなるので、広面積の平
面レンズを容易に作成することが可能となり、更にその
広面積の平面レンズを所望の大きさに切断することによ
り、望む面積の平面レンズを得ることが可能である。ま
た、ファイバーの径は数ミクロンの物まで多種あるので
、必要とする単位レンズ部のピッチに合わせファイバー
を選択することにより所望する平面レンズを製造するこ
とが可能であり、また数ミクロンの径小のファイバーを
用いることにより所謂平面マイクロレンズをも容易に製
造することか可能である。また布状に織るあるいは編む
ことにより平面レンズを構成すれば特にファイバーを固
定することなく構成することが出来、しかも、布状に構
成されるので柔軟性に富む平面レンズを得ることも可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の中間省略した一部断面説
明図であり、第２図は同部分説明図であり、第３図は第
２図の部分説明図であり、第４図、第５図は同部分断面
説明図である。第６図（ａ）は第２実施例を表す１部分
図であり、第６図（ｂ）は第６図（ａ）Ｂ−Ｂ線断面説
明図であり、第７図は第３実施例を表す１部分説明図で
ある。 第８図乃至第１θ図は従来例の説明図である。 （１）・・・・・・平面レンズ　　　（２）・・・・・
・ファイ、（−（２）ａ・・・・・・上層ファイバー（
２）ｂ・・・・・・下層ファイバー（３）・・・・・・
樹脂層　　　　　（４）・・・・・・単位レンズ部の−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　周囲媒体と異なる屈折率を有する光透過性物質より
   なる繊維状物の繊維軸方向が異なるよう重ねることによ
   り複数の単位レンズ部を形成することを特徴とする平面
   レンズ。 ２　複数の単位レンズ部が、繊維状物を布状に織ること
   によりなる特許請求の範囲第１項記載の平面レンズ。 ３　複数の単位レンズ部が、繊維状物を編むことにより
   なる特許請求の範囲第１項記載の平面レンズ。