JPH0643922Y2 - スポツトライト用フレネルレンズ - Google Patents
スポツトライト用フレネルレンズInfo
- Publication number
- JPH0643922Y2 JPH0643922Y2 JP14074586U JP14074586U JPH0643922Y2 JP H0643922 Y2 JPH0643922 Y2 JP H0643922Y2 JP 14074586 U JP14074586 U JP 14074586U JP 14074586 U JP14074586 U JP 14074586U JP H0643922 Y2 JPH0643922 Y2 JP H0643922Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- fresnel lens
- optical axis
- major axis
- ellipse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 ［技術分野］ 本考案は、主として舞台照明用のスポットライト用フレ
ネルレンズに関するものである。
ネルレンズに関するものである。
［背景技術］ 一般に舞台照明用スポットライトは、第５図に示すよう
に、集光レンズＡに対する光源Ｌの位置を反射鏡Ｍとと
もに光軸方向に移動させることで、照射径を変化させる
ことができるようになっている。舞台照明の条件として
は、照射径を変化させた場合にも、照射域の中央部の照
度が周部より低くなる、いわゆる中落ちが生じないよう
にすること、照射域と非照射域との境界が明瞭で照射域
の周部ににじみがないこと、あるいはまた色ずれが生じ
ないことなどが要求される。
に、集光レンズＡに対する光源Ｌの位置を反射鏡Ｍとと
もに光軸方向に移動させることで、照射径を変化させる
ことができるようになっている。舞台照明の条件として
は、照射径を変化させた場合にも、照射域の中央部の照
度が周部より低くなる、いわゆる中落ちが生じないよう
にすること、照射域と非照射域との境界が明瞭で照射域
の周部ににじみがないこと、あるいはまた色ずれが生じ
ないことなどが要求される。
ところで、舞台照明では交線Ｌとして500〜1500Wのハロ
ゲン電球が使用されるものであるから、投影レンズの材
料としては耐熱性を有したガラス等の材料に限定される
ものであり、ガラスを用いたレンズは重量が大きいもの
であるから、厚みが小さいフレネルレンズを用いること
により重量の軽減を図ることが考えられている。しかし
ながら、従来のフレネルレンズ１′は、第６図および第
７図に示すように、一つの球面レンズ３の一部を同心円
で切り取った形状の輪帯レンズ２′を光軸を中心として
同心的に配列した形状に形成されていたものであるか
ら、色収差の他、球面収差、コマ収差、非点収差の各収
差が大きくなり、舞台照明用のスポットライトに用いる
と中落ちが大きくなるという問題があった。
ゲン電球が使用されるものであるから、投影レンズの材
料としては耐熱性を有したガラス等の材料に限定される
ものであり、ガラスを用いたレンズは重量が大きいもの
であるから、厚みが小さいフレネルレンズを用いること
により重量の軽減を図ることが考えられている。しかし
ながら、従来のフレネルレンズ１′は、第６図および第
７図に示すように、一つの球面レンズ３の一部を同心円
で切り取った形状の輪帯レンズ２′を光軸を中心として
同心的に配列した形状に形成されていたものであるか
ら、色収差の他、球面収差、コマ収差、非点収差の各収
差が大きくなり、舞台照明用のスポットライトに用いる
と中落ちが大きくなるという問題があった。
本考案者はすでに特願昭59−181483号においてある種の
回転楕円体を用いたレンズが上記収差を防止するのに効
果的であることを開示しているが、さらに、このような
レンズを複数種類組み合わせたフレネルレンズが舞台照
明用のスポットライトとしての要求条件を満たすことに
着目した本発明をなしたものである。
回転楕円体を用いたレンズが上記収差を防止するのに効
果的であることを開示しているが、さらに、このような
レンズを複数種類組み合わせたフレネルレンズが舞台照
明用のスポットライトとしての要求条件を満たすことに
着目した本発明をなしたものである。
［考案の目的］ 本考案は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
目的とするところは、中落ちがなくしかも境界線が明確
な照射光が得られるようにしたスポットライト用フレネ
ルレンズを提供することにある。
目的とするところは、中落ちがなくしかも境界線が明確
な照射光が得られるようにしたスポットライト用フレネ
ルレンズを提供することにある。
［考案の開示］ （実施例） 本考案に係るスポットライト用フレネルレンズは、第１
図および第２図に示すように、楕円を長軸の回りに回転
させた回転楕円体の一部を長軸を中心とする同心円で切
り取った形状の複数個の輪帯レンズ２を光軸Ｘを中心と
して同心的に配列した形状に形成され、物体側が平面と
なり像面側が凹凸面となったフレネルレンズ１であっ
て、各輪帯レンズ２の外周面と上記平面との交線と物体
焦点Ｆとの距離をri（ｉ＝１、２、……）、上記交線と
物体焦点Ｆとを結ぶ直線と光軸Ｘとの間の角度をθｉ、
上記平面と物体焦点Ｆとの距離をｌ、材料の屈折率を
ｎ、各輪帯レンズ２の内周面と光軸Ｘとの間の角度をα
ｉとするとき、楕円の長軸半径ａおよび短軸半径ｂが ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・{(n-1)/ki}1/2 １≦ki≦２ と表わされるとともに、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ となる関係を満たして成るものである。
図および第２図に示すように、楕円を長軸の回りに回転
させた回転楕円体の一部を長軸を中心とする同心円で切
り取った形状の複数個の輪帯レンズ２を光軸Ｘを中心と
して同心的に配列した形状に形成され、物体側が平面と
なり像面側が凹凸面となったフレネルレンズ１であっ
て、各輪帯レンズ２の外周面と上記平面との交線と物体
焦点Ｆとの距離をri（ｉ＝１、２、……）、上記交線と
物体焦点Ｆとを結ぶ直線と光軸Ｘとの間の角度をθｉ、
上記平面と物体焦点Ｆとの距離をｌ、材料の屈折率を
ｎ、各輪帯レンズ２の内周面と光軸Ｘとの間の角度をα
ｉとするとき、楕円の長軸半径ａおよび短軸半径ｂが ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・{(n-1)/ki}1/2 １≦ki≦２ と表わされるとともに、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ となる関係を満たして成るものである。
ここに、各輪帯レンズ２の元になる回転楕円体は以下の
ようにして決定された。すなわち、各種レンズ形状を光
路追跡して収差を調べたところ、ある種の回転楕円体が
収差を減少させることに有効であるという知見を得たの
であり、長軸半径ａを焦点距離ｆと係数kiとの積と考え
ると、係数kiを１以上２以下とすれば球面収差等の収差
がよく補正されたものとなって、中落ちや照射域のエッ
ジが明瞭となることが実験的に結論された。ここで、係
数kiは１に近いほどエッジが鮮明となり、２に近いほど
照射域の中央部の照度が周部に比較して高くなるもので
ある。また、係数kiを１よりも小さくすると、曲面の曲
率変化率が小さくなり、球面収差が目立つようになって
中落ちが多くなるのであり、一方、係数kiを２より大き
くすると、曲面の曲率変化率が大きくなり、球面収差を
過剰に補正したものとなって中落ちはないものの、光源
を焦点面に位置させて照射光を絞った場合にも、十分に
集光せずに拡散し、照射域のエッジがぼやけてしまうも
のである。以上のようにして焦点距離をｆとするとき、
楕円の長軸半径ａが、 ａ＝ｆ・ki …… １≦ki≦２ として設定されるのである。
ようにして決定された。すなわち、各種レンズ形状を光
路追跡して収差を調べたところ、ある種の回転楕円体が
収差を減少させることに有効であるという知見を得たの
であり、長軸半径ａを焦点距離ｆと係数kiとの積と考え
ると、係数kiを１以上２以下とすれば球面収差等の収差
がよく補正されたものとなって、中落ちや照射域のエッ
ジが明瞭となることが実験的に結論された。ここで、係
数kiは１に近いほどエッジが鮮明となり、２に近いほど
照射域の中央部の照度が周部に比較して高くなるもので
ある。また、係数kiを１よりも小さくすると、曲面の曲
率変化率が小さくなり、球面収差が目立つようになって
中落ちが多くなるのであり、一方、係数kiを２より大き
くすると、曲面の曲率変化率が大きくなり、球面収差を
過剰に補正したものとなって中落ちはないものの、光源
を焦点面に位置させて照射光を絞った場合にも、十分に
集光せずに拡散し、照射域のエッジがぼやけてしまうも
のである。以上のようにして焦点距離をｆとするとき、
楕円の長軸半径ａが、 ａ＝ｆ・ki …… １≦ki≦２ として設定されるのである。
また、楕円の長軸との交点での曲率半径ｒは ｒ＝b2/a であって、平凸レンズの焦点距離ｆは、ガウスの領域に
おける近軸光線については、 ｆ＝r/（ｎ−１） と表わされるから、上２式から楕円の短軸半径ｂは、 ｂ＝{a・f・(n-1)}1/2 …… と表わされることになる。以上のようにして楕円が決定
されるのである。
おける近軸光線については、 ｆ＝r/（ｎ−１） と表わされるから、上２式から楕円の短軸半径ｂは、 ｂ＝{a・f・(n-1)}1/2 …… と表わされることになる。以上のようにして楕円が決定
されるのである。
以上のようにして形成された楕円を長軸の回りに回転さ
せた回転楕円体を長軸を中心とする同心円で切り取った
形状の輪帯レンズ２を組み合わせてフレネルレンズ１を
構成するのである。この場合、同一の回転楕円体より輪
帯レンズ２を形成すると、各輪帯レンズ２の焦点位置が
ずれることになるから、それぞれ異なる形状に形成され
た回転楕円体を元にして各輪帯レンズ２を形成し、かつ
焦点位置が共通になるように補正する。フレネルレンズ
１は物体側（光源側）が平面となり、像側が凹凸面とな
るように形成されるのであって、各輪帯レンズ２の主点
と平面との距離をHi、レンズ材料の屈折率をｎ、平面と
物体焦点Ｆとの距離をｌ、各輪帯レンズ２の外周面を延
長した光軸Ｘとの交点と平面との距離をti、各輪帯レン
ズ２の焦点距離をfiとすると、次の関係式が得られる。
せた回転楕円体を長軸を中心とする同心円で切り取った
形状の輪帯レンズ２を組み合わせてフレネルレンズ１を
構成するのである。この場合、同一の回転楕円体より輪
帯レンズ２を形成すると、各輪帯レンズ２の焦点位置が
ずれることになるから、それぞれ異なる形状に形成され
た回転楕円体を元にして各輪帯レンズ２を形成し、かつ
焦点位置が共通になるように補正する。フレネルレンズ
１は物体側（光源側）が平面となり、像側が凹凸面とな
るように形成されるのであって、各輪帯レンズ２の主点
と平面との距離をHi、レンズ材料の屈折率をｎ、平面と
物体焦点Ｆとの距離をｌ、各輪帯レンズ２の外周面を延
長した光軸Ｘとの交点と平面との距離をti、各輪帯レン
ズ２の焦点距離をfiとすると、次の関係式が得られる。
Hi＝ti/n fi＝Hi＋ｌ したがって、上２式から fi＝（ti/n）＋ｌ となるものである。さらに、近軸光線について考えれ
ば、 ti＝ri・（１−cosθｉ） であるから、結局、焦点距離fiは、 fi＝｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ …… となる。ここで、各輪帯レンズ２の焦点距離fiは等しく
設定されるから、fi（ｉ＝１、２、……）＝ｆとするこ
とができ、，，式から、 ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・{(n-1)/ki}1/2 １≦ki≦２ という関係式が得られるのである。さらに、近軸光線に
ついてはri（ｉ＝１、２、……）＝ｒとすることができ
るから、ｒを一定値にとることも可能である。
ば、 ti＝ri・（１−cosθｉ） であるから、結局、焦点距離fiは、 fi＝｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ …… となる。ここで、各輪帯レンズ２の焦点距離fiは等しく
設定されるから、fi（ｉ＝１、２、……）＝ｆとするこ
とができ、，，式から、 ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・{(n-1)/ki}1/2 １≦ki≦２ という関係式が得られるのである。さらに、近軸光線に
ついてはri（ｉ＝１、２、……）＝ｒとすることができ
るから、ｒを一定値にとることも可能である。
また、光源から放射された光線は各輪帯レンズ２内にお
いて、輪帯レンズ２の内周面と光軸Ｘとの間の角度αｉ
が、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ …… なる関係を満たすときのαｉを臨界値として、これより
αｉが小さい部分では、光源からの光が透過しないか
ら、この無効部分を省略した形状に形成する。
いて、輪帯レンズ２の内周面と光軸Ｘとの間の角度αｉ
が、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ …… なる関係を満たすときのαｉを臨界値として、これより
αｉが小さい部分では、光源からの光が透過しないか
ら、この無効部分を省略した形状に形成する。
以上のように、〜式によりフレネルレンズ１を設計
することができるのであり、このように形成されたフレ
ネルレンズ１は、第３図および第４図のように、集光性
能に優れ、かつ拡散の均整度に優れるものであり、舞台
照明用スポットライトに使用すれば、中落ちがなくかつ
照射域のエッジを明瞭にすることができるものである。
することができるのであり、このように形成されたフレ
ネルレンズ１は、第３図および第４図のように、集光性
能に優れ、かつ拡散の均整度に優れるものであり、舞台
照明用スポットライトに使用すれば、中落ちがなくかつ
照射域のエッジを明瞭にすることができるものである。
［考案の効果］ 本考案は上述のしように、楕円を長軸の回りに回転させ
た回転楕円体の一部を長軸を中心とする同心円で切り取
った形状の複数個の輪帯レンズを光軸を中心として同心
的に配列した形状に形成され、物体側が平面となり像面
側が凹凸面となったフレネルレンズであって、各輪帯レ
ンズの外周面と上記平面との交線と物体焦点との距離を
ri（ｉ＝１、２、……）、上記交線と物体焦点とを結ぶ
直線と光軸との間の角度θｉ、上記平面と物体焦点との
距離をｌ、材料の屈折率をｎ、各輪帯レンズの内周面と
光軸との間の角度をαｉとするとき、楕円の長軸半径ａ
および短軸半径ｂが ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・{(n-1)/ki}1/2 １≦ki≦２ と表わされるとともに、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ となる関係を満たして成るものであり、スポットライト
に使用することにより、中落ちがなくしかも境界線が明
確な照射光が得られるという利点を有するものである。
た回転楕円体の一部を長軸を中心とする同心円で切り取
った形状の複数個の輪帯レンズを光軸を中心として同心
的に配列した形状に形成され、物体側が平面となり像面
側が凹凸面となったフレネルレンズであって、各輪帯レ
ンズの外周面と上記平面との交線と物体焦点との距離を
ri（ｉ＝１、２、……）、上記交線と物体焦点とを結ぶ
直線と光軸との間の角度θｉ、上記平面と物体焦点との
距離をｌ、材料の屈折率をｎ、各輪帯レンズの内周面と
光軸との間の角度をαｉとするとき、楕円の長軸半径ａ
および短軸半径ｂが ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・{(n-1)/ki}1/2 １≦ki≦２ と表わされるとともに、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ となる関係を満たして成るものであり、スポットライト
に使用することにより、中落ちがなくしかも境界線が明
確な照射光が得られるという利点を有するものである。
第１図は本考案の一実施例を示す断面図、第２図は同上
の要部断面図、第３図および第４図は同上の動作説明
図、第５図は本考案に係るスポットライトの概略構成
図、第６図および第７図は従来のフレネルレンズの形成
方法を示す概略構成図である。 １はフレネルレンズ、２は輪帯レンズ、Ｆは物体焦点、
Ｘは光軸である。
の要部断面図、第３図および第４図は同上の動作説明
図、第５図は本考案に係るスポットライトの概略構成
図、第６図および第７図は従来のフレネルレンズの形成
方法を示す概略構成図である。 １はフレネルレンズ、２は輪帯レンズ、Ｆは物体焦点、
Ｘは光軸である。
Claims (1)
- 【請求項１】楕円を長軸の回りに回転させた回転楕円体
の一部を長軸を中心とする同心円で切り取った形状の複
数個の輪帯レンズを光軸を中心として同心的に配列した
形状に形成され、物体側が平面となり像面側が凹凸面と
なったフレネルレンズであって、各輪帯レンズの外周面
と上記平面との交線と物体焦点との距離をri（ｉ＝１、
２、……）、上記交線と物体焦点とを結ぶ直線と光軸と
の間の角度をθｉ、上記平面と物体焦点との距離をｌ、
材料の屈折率をｎ、各輪帯レンズの内周面と光軸との間
の角度をαｉとするとき、楕円の長軸半径ａおよび短軸
半径ｂが ａ＝［｛ri（１−cosθｉ）/n｝＋ｌ］・ki ｂ＝ａ・｛（ｎ−１）／ki｝1/2 １≦ki≦２ と表わされるとともに、 ｎ・sinαｉ＝sinθｉ となる関係を満たして成るスポットライト用フレネルレ
ンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14074586U JPH0643922Y2 (ja) | 1986-09-13 | 1986-09-13 | スポツトライト用フレネルレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14074586U JPH0643922Y2 (ja) | 1986-09-13 | 1986-09-13 | スポツトライト用フレネルレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6347302U JPS6347302U (ja) | 1988-03-31 |
| JPH0643922Y2 true JPH0643922Y2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=31047885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14074586U Expired - Lifetime JPH0643922Y2 (ja) | 1986-09-13 | 1986-09-13 | スポツトライト用フレネルレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643922Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4033300B2 (ja) * | 2003-06-09 | 2008-01-16 | ラボ・スフィア株式会社 | 光学媒体 |
| KR100770424B1 (ko) * | 2006-12-13 | 2007-10-26 | 삼성전기주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법 |
-
1986
- 1986-09-13 JP JP14074586U patent/JPH0643922Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6347302U (ja) | 1988-03-31 |
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