JPH03136016A - 像拡大光学システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テレビジョンが生成する像などの拡大に関す
る。すなわち、像を拡大する手段として、観察者が正し
い像を観察しつつ、歪みを伴うことなく十分に広大な部
分へ移動できる可能性を確保しつつ実像から拡大像を生
成する少なくとも１つの厚肉レンズまたはこれに相当す
るものを備えている集合体等の光学システムに関するも
のである。

〔従来の技術〕

技術の背景を構成している様々な光学システムが存在し
ている。その技術分野ならびに解決しようとする光学的
問題は本発明のそれではない。中心部が凸形であり、外
周部が凹形であり、非円形１ｃｈｅｌｏｎ付き面と、平
坦面とを有しているレンズを備えている光学システムが
りＳ−＾−３９３６１５１に開示されている。光源は点
光源である。専ら点光源（レンズの焦点）から複数の平
行光線からなる光束を生成するレンズがＧＢ−＾−９０
２５３５に開示されている。実像を生成するテレビジョ
ン像投写システムがＵＳ−Ａ−４４２３４３８に開示さ
れている。シュミットレンズによって球面収差を補正す
る。同しンズは平坦面を有している。両面の中心部が凸
形であり、外周部が凹形であるレンズの製法がＵＳ−Ａ
−３９８０３９９に開示されている。

ＦＲ−Ａ〜１３４６６９６　、ＦＲ−Ａ−１３７９０１
８、ＰＲ−Ａ−２４７２１９７、ＵＳ−Ａ−３４１８４
２６に像拡大システムが開示されている。これらの既知
の像拡大システムにおいては、テレビジョンの画面で生
成することができる源像の拡大虚像をフレネルレンズで
生成することができる。像側面の中心部が凹形であり、
外周部が凸形であり、観察者側面全体が凸形である、回
転厚肉レンズを模擬したフレネルレンズがＰＲ−Ａ−２
４７２１９７に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上に紹介した既知の光学システムには下記の難点がある
。

観察領域が非常に狭い（ＰＲ−Ａｍ２４７２１９７を除
（）、また、システムの寸法が大きく　（特に、ＦＲ−
＾−２４７２１９７）　、レンズと源像との間の距離が
源像の対角線の長さに等しく、また、レンズ自体も大型
である。

これに対して本発明の光学システムは、下記の利点を備
えている。

像を著しく歪ませることなく有効倍率２で源像を拡大す
ることができる。

観察領域の幅が少なくともＰＲ−Ａ−２４７２１９７シ
ステムのそれに等しく、寸法がＰＲ−Ａ−２４７２１９
７システムと比べてもはるかに小さい。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の像拡大光学システムにおいては、複数の点で構
成されており、１つの軸線を有している現像と、観察者
との間に少なくとも１つの厚肉レンズまたはこれに相当
するものがあり、源像の軸線に対して平行である面であ
って、線面と該システムを結ぶ線が、その中央部（該軸
線のそばの部分）が凸形であり、外周部（該軸線から隔
たっている部分）が凹形である少なくとも１つの曲線に
なるように該システムを切っている面があり、源像の軸
線に対して平行である面であって、接面と該システムを
結ぶ線が、全体にわたって凸形であり、少なくとも一部
が厳密に凸形である少なくとも１つの曲線（すなわち全
体ではなく一部だけが直線である曲線）になるように該
システムを切っている面がる。

本発明の１つの応用形実施態様においては、該曲線が全
体にわたって凸形であり、全体にわたって厳密に凸形で
ある。

〔実施例〕

本書においてはブラウン管、液晶画面、熱ルミネッセン
ス、プラズマ画面、ホログラム生成器、その他２次元／
３次元像を生成するすべての像生成システムを「像生成
器ｇｅｎ５ｒａｔｅｕｅｒ　ｄ’ｉｍａｇｅｓ　Ｊと呼
ぶこととする。

また、像生成器が生成する像を「源像ｉｍａｇｅ　ｓ。

ｕｒｃｅ　Ｊと呼ぶこととする。−例として、像生成器
がブラウン管である場合は、該ブラウン管の画面上に源
像がデイスプレィされる。

また、源像の中心に対する垂直線を源像の「軸線」と呼
ぶこととする。

また、源像が２つの異なる対称面を持っている場合は、
この２つの対称面の交線を源像の「軸線」と呼び、源像
と源像の軸線との交点を源像の「中心」と呼ぶこととす
る。

また、像拡大システムによって拡大源像を見る者を「観
察者」と呼ぶこととする。

また、全体的に円板形または矩形であり、両面が各々１
つの表面になっている透光材製部材を「厚肉レンズ１ｅ
ｎｔｉｌｌｅ　ｅｐａｉｓｓｅ　Ｊと呼ぶこととする。

該厚肉レンズは、必ずしも回転対称になっている必要は
なく、また、必ずしも対称面を有している必要はない。

該厚肉レンズを断面で見て、該断面と該レンズの一方の
面を結ぶ曲線は、点■の近傍の全ての点Ｗについて線分
ＶＷが完全に該レンズの素材である透光材の中に収まっ
ていれば点Ｖにおいて「凸形」になっていると言うこと
とする。■とＷが該線分ＶＷと該レンズの表面との間の
唯一の共通点である場合は該曲線は■において「厳密に
凸形」であるということとする。

また、該線分ＶＷが両端を除いて完全に該透光材の外側
に位置している場合は該曲線はＶにおいて「凹形」であ
るということとする。

また、１つの実施態様としての厚肉レンズを「フレネル
レンズ」と呼ぶこととする。該フレネルレンズの少なく
とも一部に＠ｃｈｅｌｏｎ加工が施されている。

また、レンズの中心に対する垂直線を該レンズの「軸線
」と呼ぶこととする。

また、レンズが２つの異なる対称面を有している場合は
、この２つの対称面を結ぶ直線を該レンズの「軸線」と
呼び、該レンズと該レンズの軸線との交点を該レンズの
「中心」と呼ぶこととする。

また、厚肉レンズまたはフレネルレンズの源像を拡大さ
せるプロセスに参加する光線が入／出する部分を「光学
的有効部分」と呼ぶこととする。

また、フレネルレンズの２つのｅｃｈｅｌｏｎ付き面の
中の一方の表面を「フレネル面」と呼ぶこととする。

また、フレネル面上の源像を拡大させるプロセスに参加
する光線が入／出する面を「有効面」と呼ぶこととする
。

また、フレネル面上の源像を拡大させるプロセスに参加
しない光線が入／出する面を「結合面」と呼ぶこととす
る。隣り合っている２つの有効面は、ゼロ（隣り合って
いる２つの有効面が１点を共有している場合）１つ、あ
るいは複数の結合面で結合される。

また、閉じた平坦面を直線線分に沿って移動させること
によって作られる厚肉レンズまたはフレネルレンズを「
円筒レンズ」と呼ぶこととする。

また、像の２つの最遠点を結ぶ線を「対角線」と呼ぶこ
ととする。矩形像の場合は、矩形の対角線が「対角線」
である。

また、光学システムによって生成される虚像の直線線分
を観察者が見る角度のタンジェントと、該光学システム
がない場合に源像の直線線分を観察者が見るであろう角
度のタンジェントとの比を「有効倍率」と呼ぶこととす
る。

また、正しい像を見る時に観察者が位置する領域を「観
察領域」と呼ぶこととする。光学システムが回転対称に
なっている場合の観察領域は軸線がレンズの軸線であり
、頂点がレンズの観察者側面の中心である円錐体である
。観察領域は、該円錐体の頂点の半角である光学システ
ムの「開度」によって条件が設定される。

本発明の前記以外の目的、利点、特徴は、添付図を参照
し１つ以下に展開するところの本発明の２つの代表的好
適実施態様の詳述を通して明らかにされる。

本発明の１つの実施態様としての光学システムの上から
見た断面図である第１図を参照して、番号１０は源像で
あり、番号１２は厚肉レンズであり、番号１３は観察者
である。該実施態様においては、源像ｌＯは軸線１１を
有しているものと考える。この断面は軸線１１に対して
平行である。

このケースでは軸線１１はこの断面の中にある。

源像側において、厚肉レンズと断面を結ぶ曲線は中心部
１４が凸形であり、外周部１５が凹形である。観察者に
おいて、該レンズと断面を結ぶ曲線１６は、全体に渡っ
て凸形であり、少なくとも一部が厳密に凸形である。レ
ンズ１２は必ずしも回転対称である必要はない。像側の
曲線１４．１５上に点Ｍがあり、曲線１６上に点Ｎがあ
る。点Ｍ。

Ｎは断面内に位置しており、該軸線から等距離Ｕの位置
にある０本発明の１つの応用形実施態様として、ＭとＮ
との距離は距離Ｕに比例させて小さくする。レンズ１２
が軸線１１を挟んで回転対称になっている場合がそうで
ある。

本発明の別の実施態様としての光学システムの斜視図で
ある第２図を参照して、番号２０は源像であり、番号２
１はその軸線であり、番号２２は稜線の方向が鉛直方向
である第１円筒厚肉レンズであり、番号２３は稜線の方
向が水平方向である第２円筒厚肉レンズであり、番号２
４は観察者である。この２つの円筒体の底面は第１図の
レンズ１２の断面と同じである。この円筒レンズ式実施
態様の１つの応用形実施態様として、レンズは円筒形と
するが、稜線に沿っての移動距離に従って底面の形状を
わずかづつ変化させる。

第３図を参照して、番号３０は源像であり、番号３１は
その軸線であり、番号３２は本発明のフレネルレンズで
あり、番号３３は観察者である。

この実施態様においてはレンズ３２の軸線がまた源像の
軸線３１にもなっている。１つの応用形実施態様として
は、レンズ３２に源像の軸線を中心とする鉛直対称面を
持たせることができる。別の応用形実施態様としては、
レンズ３２の軸線と源像の軸線を各々別個にし、好適に
は両軸線を平行にする。

第４図は軸線３１を含む鉛直面に沿って切った第３図の
レンズ３２の部分断面図である。番号４０はフレネルレ
ンズであり、番号４３はその軸線であり、番号４１は源
像側の有効面であり、番号４４は現像側の結合面であり
、番号４２は観察者の有効面であり、番号４５は観察者
の結合面である。文字Ｆ、Ｊは面４１の両端であり、Ｆ
と軸線４３との間の距離はＪと軸線４３との間の距離よ
りも大きい。文字Ｈ，には面４２の両端であり、Ｈと軸
線４３との間の距離はＫと軸ｖＡ４３との間の距離より
も大きい。文字Ｇは面４４の端部であり、Ｇと軸線４３
との間の距離は、Ｊと軸線４３との間の距離よりも小さ
い。文字Ｉは面４５の端部であり、■と軸線４３との距
離は、Ｊと軸線４３との間の距離よりも小さい。Ｏｘｚ
の０は軸線４３の上側に位置しており、Ｏｚは軸線４３
に対して平行であり、観察者に向かっており、Ｏｘは軸
線４３に対して平行であり、軸線４３に向がっている。

この条件の下で、面ＦＪはａ；方向の角度（ＯｘとＦＪ
とのなす角）によって設定され、面ＨＫはＣ方向の角度
（ＯｘとＨＫとのなす角）によって設定される。同様に
角度す、ｄによって結合面４４．４５が設定され、ｂ＝
（ＯｘとＪＧ）、ｄ＝（ＯｘとＫｌ）。

特定の面について（Ｏｘ、ＦＪ）方向の角度をその面の
「傾斜角」と呼ぶこととする。第４図において、１例と
して、面ＦＪ、ＨＫを設定している角度ａ、ｃは正であ
り、π／２ラジアンよりも小さく、これに対して角度す
、ｄは負であり、π／２ラジアンよりも大きい。面ＦＪ
を設定するには、やはりこの面の中央部（断面で見た場
合の、すなわち第４図の面で見た場合の中央部）と軸線
４３との間の距離を導入する。この距離を「面と軸線と
の間の距離」と呼ぶこととする。

１つの点（たとえば点ＦあるいはＪ）において、レンズ
の素材の内側で計った連続している２つの面がなす角度
の絶対値がπラジアンよりも小さい場合は、線点を「頂
点」と呼ぶこととする。これに対して該角度の絶対値が
πラジアン（絶対値）よりも大きい場合は、接点を「底
点」と呼ぶこととする。第４図において、Ｆは頂点であ
り、Ｊは底点である。

底点で交わっている２つの連続している面（たとえばＦ
ＪとＪＧ）の集合体を「畝溝」と呼ぶこととする。隣り
合っている２つの頂点（たとえばＦ　、　Ｇ）間の距離
を畝溝の「幅」と呼ぶこととする。フレネルレンズの面
上では畝溝の幅は一般的に一定である。ただし可変幅畝
溝とすることも可能である。

断面（たとえば第４図の断面）において、軸線と、面と
軸線との間の距離の関数として傾斜角を与える関数が変
化方向（ｓｅｎｓ　ｄｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を変え
る（軸線４３から出ている）第１有効面（軸線４３上に
位置している有効面ではない）との間の距離を［曲げ半
径（ｒａｙｏｎ　ｄ’１ｎｆｌｅｘｉｏｎ）Ｊと呼ぶこ
ととする。

断面（たとえば第４図の断面）において、軸線と傾斜角
がゼロである（軸ｗＡ４３がら出ている）第１有効面（
軸線４３上に位置している有効面ではない）との間の距
離を「平半径」と呼ぶこととする。一般的には平半径と
曲げ半径は等しくない。

フレネルレンズ３２は、厚肉レンズ１２をｅｃｈｅＩｏ
ｎ加工して作る。両面全体を６ｃｈｅｌｏｎ加工する。

片面だけ、両面の一部だけ、あるいはまた片面の一部だ
けをｅｃｈｅｌｏｎ加工することも考えられる。

レンズ３２に関して、有効面４１，４２と軸線４３との
間の距離の関数として有効面４１．４２の傾斜角を与え
る関数の条件は次のとおりである。

源像側の有効面に関しては、関数は曲げ半径の距離まで
小さくなり、その後大きくなる。

観察者の有効面に関しては、関数は大きくなっていく。

面の一部だけをｅｃｈｅｌｏｎ加工するときは、この部
分だけ該関数が小さく／大きくなる。面のどの部分も６
ｃｈｅｌｏｎ加工しない場合は、この面では該関数は小
さく／大きくならず、−船釣に、源像側の面のフレネル
加工部分に関しては、有効面を設定する該関数は最初は
小さくなり、その後大きくなる。

観察者側の面のフレネル加工部分に関しては、有効面を
設定する該関数は最初は大きくなっていく。

また、本発明の光学システムにおいては、フレネルレン
ズの有効面４１，４２と軸線４３との間の距離の関数と
して有効面４１．４２の傾斜角を与える関数については
、該レンズのすべての点において、観察者側の有効面４
２の傾斜角を与える関数の値は源像側の有効面４１の傾
斜角を与える関数の値よりも大きい。

結合面を通過する寄生光線を抑制する１つの方法として
は、フレネルレンズの結合面と中心との間の距離の関数
として結合面の傾斜角を与える関数の条件を次のように
設定する。

源像側の面の結合面に関しては、関数は曲げ半径の距離
までは小さくなり、その後は大きくなる（ｘ＝平半径で
不連続）。

観察者側の面の結合面に関しては、関数は曲げ半径の距
離までは大きくなり、その後は曲げ半径の３倍に相当す
る距離まで小さくなり、その後大きくなる。

本発明の第１好適実施態様としての光学システムに関し
ては次の試験結果を得た。

（０，０１６４に−０，０２９８）α”　＋　（１，２
０６−０，７ｋ）α＋７．３３４に−１１，０４２０，
６に−０，５５５０，７０ ここに、 Ｅ＝レンズと源像との間の距離（ｍ）、ｋ−システムの
有効倍率、 α＝システムの開度（度）、 ｒ＝曲げ半径、　Ｄ＝源源像対角線距離（ｍ）Ｅ　＝　
０．３　Ｄ〜１．５Ｄ；に〜１．７〜２．７；α−１４
度〜３６度である。

本発明の第２好適実施態様としての光学システムに関し
て得られた試験結果としては、対角線距離が７０ｃｍ源
像の場合、屈折率１６４９、高さ８０ｃｍ、幅１．６０
ｍ、畝溝幅１霞璽の回転対称レンズを源像から３９ｃｍ
の位置にセットした場合、畝溝の傾斜角は多項式で与え
られる〔ＲｐはＸの値＝　０．３〜０．４である（ａ　
（Ｒｐ）〜０）；約Ｒｐ＝０．３２：Ｒｐは平半径であ
る。） 源像側の有効面 ａ（ｘ）＝−１，２４２１９ｘ　＋６．１８９２５ｘ”
　−８，９０２０１ｘ’＋６．１２３５９ｘ’　　−１
，７１８７６ｘ’源像側面の結合面 ｘ＜　Ｒｐ　：　ｂ（Ｘ）〜２．５８０　−２．５００
ｘ＋１３．５０ｘ”　　−５，０ＯＯｘ”ｘ＞　Ｒｐ　
：　ｂ（ｘ）〜０．２４２６＋２．３７３ｘ−１，７１
６ｘ”　＋０．４００４ｘ’観察者側面の有効面 ｃ　（ｘ）−０，８４５０８８ｘ　＋７．６１４５９ｘ
”　−１３，７２４７ｘ’＋　８．６２０５２８ｘ’　
−１，８５５７３８ｘ’観察者側面の結合面 ｄ　　（ｘ）〜０．９０００＋１４．４３５ｘ　　−１
０９，７４ｘ”＋２８０．０３ｘ’−２９５，８６ｘ’
（１）１．９３ｘ’Ｘは有効面／結合面と軸線との間の
距離（ｍ）であり、ａ（ｘｌ、ｂ（ｘｉ、ｃ（ｘ）、ｄ
（ｘ）の単位はラジアンである。

上の諸式は屈折率が１．４９以外の素材に対しても適応
させることができることは関係者は容易に理解されよう
。

レンズ４０の各面において有効面と結合面が交番してい
る。レンズ４０の中心から源像用有効面４６と観察者側
有効面４７が始まっている。

寄生光線が結合面を通過する。結合面を理想的に設計す
ることによって寄生光線を抑制することができる。第５
図に示す如く結合面を不透光面にすることも考えられる
。第５図において、番号５０はフレネルレンズであり、
番号５１，５２は有効面であり、番号５３．５４は結合
面である。両面あるいは片面の結合面を不透光面とする
こともできるし、また少なくとも一方の面の一部を不透
光部分とすることもできる。不透光加工は、被着法、シ
ルクスクリーン印刷法、スパッタリング法、陰極法等で
行うことができる。

別の実施態様としての有効面／結合面を第６図に示す。

番号６０はフレネルレンズであり、番号６１．６４は有
効面であり、番号６２．６３は結合面である。この実施
態様においては、隣り合っている２つの有効面の間に１
つでなく２つの結合面がある。面６２の傾斜角は可変で
ある。面６３の傾斜角はゼロである。それ故、単純なシ
ルクスクリーン印刷法等によって面（たとえば面６３）
を容易に不透光加工することができる。

寄生光線を抑制する別の方法としては、フレネルレンズ
の両面の間に、一部だけが不透光であるマスクを入れる
。この実施態様を第８図に示す。

番号８０はフレネルレンズであり、番号８１，８２は有
効面であり、番号８３はマスクである。フレネルレンズ
が回転対称であれば、マスク８３も回転対称することで
き、マスク８３をレンズ８０の軸線に対して垂直である
面内に位置する複数の不透光輪体の集合体とすることが
できる。

２つの有効面の光線の偏向の仕方を変えることもできる
。２つの有効面（たとえば第４図の面４１．４２）はプ
リズムとして機能する。この光線偏向機能に、全反射現
象を利用した反射機能を付加することができる。その１
つの方法としては、有効面を通ってレンズに進入する光
線を全反射する傾斜角を結合面に持たせる。別の方法を
示す第７図において、番号７０はフレネルレンズであり
、番号７１，７．４は有効面であり、番号７２．７３は
結合面である。第６図の場合と同様に隣り合っている有
効面の間に１つではな（２つの結合面がある。有効面７
４を通ってレンズ７０に進入する光線が、結合面７３で
全反射するように結合面７３の傾斜角が設定されている
。光線は面７４で屈折された後レンズ内で面７３で反射
される。観察者側面においても同様に光線がレンズ内で
全反射された後出側有効面７６を通過するように結合面
７５の傾斜角を設定することができる。このように隣り
合っている２つの結合面の全反射によって光線を偏向さ
せることができる。この偏向と、入側有効面と出側有効
面による偏向とが組み合わされる。結合面に反射材を被
着することによって、結合面で光線を反射させることも
考えられる。また同じ結合面において反射材と不透光材
を組み合わせることも考えられる。

第９図の斜視図を参照して、全体的に矩形であるレンズ
９０　（厚肉レンズまたはフレネルレンズ）に２つの鉛
直縁部９１，９２と２つの水平縁部９３．９４がある。

レンズ９０の下隅９６，９７が棒体９５ａによって結合
されている。棒体９５ａの長さを加減することによって
、レンズ９０を変形させ、該レンズの曲率を加減し、そ
れによって該レンズの光学効果を調節する。レンズ９０
の下隅９８，９９が別の棒体９５ｂによって結合されて
いる。光学効果を調節することによって、−例として水
平方向に像を拡大したり、レンズが生成する虚像の歪み
を補正したりすることができる。

第９図の棒体に代えて、発熱抵抗と形状記憶合金を使用
することも考えられる。

第１０図の断面図を参照して、番号１００は源像であり
、番号１０１はその軸線であり、文字Ｐは軸線１０１上
の位置であり、番号１０２は源像１００と点Ｐとの間に
位置している本発明のレンズである。番号１０５は観察
者である。点Ｐは観察者１０５と源像との間に位置して
いる。この断面は、本発明においては第１図の場合と同
様に源像の軸線に対して平行であり、源像１００側にお
いて、レンズ１０２の面と断面を結ぶ曲線中央部が凸形
であり、外周部１０３ａ、１０３ｂが凹形である。直線
線分ＳＴは源像１００の軸線線１゜１に対して垂直であ
り、その中心が源像１００の中心であり、長さは源像１
００の対角線の長さに等しい。点Ｑ、Ｒが中央部１０４
と外周部１０３との間の境界になっている。点Ｐが該中
央部を見る角度が角度（ＰＱ、ＰＲ）であり、この角度
の１／２をβと呼ぶこととする。点Ｐが線分ＳＴを見る
角度が角度（ＰＳ、ＰＴ）であり、この角度の１／２を
ｒと呼ぶこととする。レンズが厚肉レンズ１０２である
場合は、長さＯＲの１／２を「曲げ半径」と呼ぶことと
する。点Ｐと該源像との間の距離を２とすれば、点Ｐの
位置は次式で与えられる。

ｚ　＝　［（０，０１６４に−０，０２９８）　　ａ”
　　＋（１，２０６−０，７ｋ）（ｒ符号の意味は第１
実施態様と同じである。この条件で得られた試験結果と
しては、角度βのタンジェントは、 ｋとαが分かっているものとして、該タンジェントは源
像とレンズとの間の距離によって決まるのではない。角
度ｒのタンジェントは次式で与えられる。

すなわち、 一例として、ｋ＝２、α＝２６度であれば、Ｐと該源像
間の距離２は、該源像の対角線の長さの０．９３倍であ
り、βは４４．７度であり（上記（１）式による）、そ
のタンジェントは０．９９１である。

またｒは２８．３度であり、そのタンジェントは０゜５
３８である。また、（０，６ｋ−０，５５５）　１０゜
３５＝１．８４である。

０．９９１１０゜５３８＝１．８４ 本発明の応用形実施態様としてのレンズとしては、源像
の光線の最大強さよりも有意に高い強さの光線に対して
はレンズの透光率が小さくなるように処理した透光材を
素材とすることができる。

そうすれば、強い光線がレンズに当たるときの強いダレ
アリングやコントラストを弱めることができる。透光率
可変型サングラスに用いられる手段や、液晶システムを
用いることができる。

別の応用実施態様としてのレンズとしては、レンズの少
なくとも一部を湾曲させることができる軟質材料を素材
とすることができる。この場合は、使用しないときはレ
ンズを１つの軸線線の周囲に巻きつけ寸法を小さくして
おくことができる。

本発明は、上に紹介した実施態様だけに限られることは
なく、その特許請求範囲内においてこれ以外にも様々な
応用形実施態様が可能であることは、関係者は容易に理
解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学部分がメチルポリメタクリレート等を素材
とすることができる厚肉レンズである本発明の光学シス
テムの断面図、第２図は光学部分が円筒厚肉レンズであ
る本発明のシステムの斜視図、 第３図は光学部分がメチルポリメタクリレート等を素材
とすることができるフレネルレンズである本発明の光学
システムの斜視図、 第４図は本発明のシステムの諸元を示す第３図の部分断
面図、 第５．６．８図は寄生光線を抑制する手段を示す本発明
のフレネルレンズの部分断面図、第７図は透過光線の偏
向性を調節する手段を示す本発明のフレネルレンズの部
分断面図、第９図はレンズ変形手段を備えている本発明
のレンズ（厚肉レンズまたはフレネルレンズ）の斜視図
、 第１０図は本発明の光学システムの２つの面の一方の凸
形部分の重要性を明らかにする断面図である。 １０．１００・・・源像、１１，１０１．４３・・・軸
線、１２・・・厚肉レンズ、１３，１０５・・・観察者
、１４・・・（厚肉レンズの）中央部、１５・・・（厚
肉レンズの）外周部、１６・・・レンズと断面を結ぶ曲
線、４１・・・フレネルレンズの源像側有効面、４２・
・・フレネルレンズの観察者側有効面、４４，４５，７
３・・・フレネルレンズの結合面、８３・・・マスク、
９５ａ、９５ｂ・・・曲率を加減する手段、Ｍ・・・一
方の曲線上の点、Ｎ・・・他方の曲線上の点。 第 ２ 図 １１５− 第 ５ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数の点で構成されており、１つの軸線（１１）
   を有している源像（１０）と、観察者（１３）との間に
   位置しており、構成要素として、少なくとも１つの厚肉
   レンズ（１２）またはこれに相当するものがある像拡大
   光学システムであって、源像の軸線に対して平行である
   面であって、該面と該システムを結ぶ線が、その中央部
   （１４）が凸形であり、外周部（１５）が凹形である少
   なくとも１つの曲線になるように該システムを切ってい
   る面があることと、源像の軸線に対して平行である面で
   あって、該面と該システムを結ぶ線が、全体にわたって
   凸形であり、少なくとも一部が厳密に凸形である少なく
   とも１つの曲線（１６）になるように該システムを切っ
   ている面があることを特徴とする像拡大光学システム。 （２）該面において、源像（１００）の軸線（１０１）
   上の源像と観察者（１０５）との間に位置しており、該
   源像からｚの距離のところに位置している点（Ｐ）から
   該中央部（１４）を見る角度の１／２である角度βと、
   該源像の軸線に対して垂直であり、中心が該源像の中心
   に合致しており、長さが源像の対角線の長さに等しい直
   線線分（ＳＴ）を見る角度の１／２である角度Γとの間
   に次式の関係があることを特徴とする請求項１に記載の
   像拡大光学システム。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ｋ＝システムの有効倍率 α＝システムの開度（度） Ｄ＝源像の対角線の長さ（ｍ） （３）源像（１０）の軸線（１１）を含んでいる面があ
   り、少なくとも１つの該厚肉レンズと該面が２つの曲線
   によって結ばれており、一方の曲線上の点（Ｍ）と、源
   像の軸線から同距離（ｕ）に位置している他方の曲線上
   の点（Ｎ）との間の距離が該点（Ｍ）、（Ｎ）と該軸線
   との間の距離（ｕ）に従って小さくなることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の像拡大光学システム。 （４）少なくとも一方の光学面の一部が■ｃｈｌｏｎ加
   工、すなわちフレネル加工されていることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の像拡大光学システム。 （５）フレネルレンズの有効面（４１、４２）と軸線（
   ４３）との距離関数として該有効面（４１、４２）の傾
   斜角を与える関数が、 源像側の面のフレネル加工部分においては、該関数はま
   ず小さくなって、その後大きくなり、観測者側の面のフ
   レネル加工部分においては、該関数は大きくなることを
   特徴とする請求項４記載の像拡大光学システム。 （６）フレネルレンズの有効面（４１、４２）と軸線（
   ４３）との間の距離関数として該有効面（４１、４２）
   の傾斜角を与える関数の条件として観察者側有効面（４
   ２）の傾斜角を設定する関数の値が源像側有効面（４１
   ）の傾斜角を設定する関数の値より大きいことを特徴と
   する請求項４又は５記載の像拡大光学システム。 （７）フレネルレンズの結合面（４４、４５）と軸線（
   ４３）との間の距離の関数として該結合面（４４、４５
   ）の傾斜角を与える関数が、 源像側面の結合面に関しては、関数は曲げ半径の距離ま
   で小さくなって、その後は大きくなり（ｘ＝平半径で不
   連続）、観察者側面の結合面に関しては、関数は曲げ半
   径の距離までは大きくなり、その後曲げ半径の３倍に相
   当する距離まで小さくなって、その後大きくなることを
   特徴とする請求項４記載の像拡大光学システム。 （８）該光学面の特定部分（５３、５４、６３）が不透
   光であることを特徴とする請求項４から７の何れかに記
   載の像拡大光学システム。 （９）２つの隣り合っている有効面の間に位置している
   少なくとも１つの結合面（７３）が特定の光線を反射す
   ることを特徴とする請求項４から８の何れかに記載の像
   拡大光学システム。 （１０）源像側フレネルレンズ面と観察者側フレネルレ
   ンズ面との間にマスク（８３）が設けられていることを
   特徴とする請求項４から９の何れかに記載の像拡大光学
   システム。（１１）システムの曲率を加減する手段（９
   ５ａ、９５ｂ）が設けられていることを特徴とする請求
   項４から１０の何れかに記載の像拡大光学システム。 （１２）源像の光線の最大強さよりも高い強さの光線に
   対しては透光率が小さくなることを特徴とする請求項１
   から１１の何れかに記載の像拡大光学システム。 （１３）レンズの素材がレンズを巻き付けることができ
   る柔軟性を備えていることを特徴とする請求項１から１
   ２の何れかに記載の像拡大光学システム。