JPS6115103A - 焦点合わせ用フレネルレンズ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フレネルレンズに関するものであり、特に焦
点合わせ機構等に使用して有用なフレネルレンズに関す
るものである。

〔背景技術とその問題点〕

フレネルレンズは、カメラのピントグラスや投影器の視
野レンズ等として用いられる場合があり、プラスッチッ
ク板の一表面に細かい小レンズを輪帯状の溝を切り全体
としてレンズの働きをするように構成されている。

ところで、フレネルレンズを使用したファインダ系にお
いて、球面ガラスレンズを簡易的に置きかえたフレネル
レンズではピント像がゆがんでしまったり、焦点深度が
深すぎてファインダをのぞいたときに焦点がどこでも合
ったように見えてしまうという欠点があった。

たとえば、従来のフレネルレンズを使用した撮影装置の
ファインダ系について、撮影時の状態を示す第１図及び
焦点合わせ時の状態を示す第２図を参照しながら説明す
ると、これら図中１はいわゆるトリプレットタイプの撮
影用メインレンズ群であり、その内方には反射ミラー２
が回動支点３により、８１図の状態及び第２図の状態間
で回動自在となっている。また、上記ミラー３の背部光
路上にはピント板４が設けられ、このピント板４に結像
された影像は反転ミラー５により反転させてファインダ
グラス６に正立像として導かれるようになっている。

また、これら図中、上記反射ミラー２の下方、すなわち
メインレンズ１からの撮像光を第１図の状態にある反射
ミラー２により屈折する光路上には比較的大きな結像面
７が設けられ、図示しない感光紙等を配設し露光するこ
とができるようになっている。

また、８はフレネルレンズであり、一端を支軸９により
回動自在に枢支しており、第１図の如く反射ミラー２が
メインレンズ群１から結像面７に至る屈折光路を形成す
るときには上記支軸９を中心に上方にケリ上げられ、ま
た、第２図の如く反射ミラー２がメインレンズ群１の光
路上より外れメインレンズからピント板４への光路が形
成されるときには第２図に示す如く、メインレンズ群１
とピント板４間に介在されるようになっている。

すなわち、メインレンズ群１から反射ミラー２を介して
結像面７に至る光軸距離の方が短かく、したがって、こ
のピント板の前面にはフレネルレンズ８が介在されてい
るものである。

そして、これら光学系を構成する各部材は前記メインレ
ンズのみが外部にのぞむようにして図示しない暗箱内等
に遮閉内蔵されている。

ところで、上記構成において結像面７の大きな結像面サ
イズ（たとえば１８０ｍ／ｍＸ９０ｍ／ｍ）に対してフ
ァインダグラス６より観視するピント像を限られたスペ
ース内で得るためには前記フレネルレンズ８の部分にパ
ワーのあるコンデンサレンズを使用することが本来必要
である。また、上記機構上反射ミラー２の上下動に連動
してフレネルレンズ８をハネ」二げて（第１図の状態）
、または下げるための動作を軽快且つ正確に行うために
、パワーのあるレンズでは重量的にも大きくなり問題が
ある。

このため、板状に形成されたフレネルレンズが必要とな
る。

ところで、フレネルレンズは本来の球面レンズの球面を
分割した分割球面を近似的に同心円状に重ねたものであ
るため各分割球面または近似接線がそれぞれ焦点を結ぶ
ことになる。

一般的には、第３図に示す如く、曲率半径（Ｒ）の大き
な球面レンズでも、収差等により、焦点は点にはなりき
れず、ある範囲をもって集光することになる。したがっ
て、これを近似的におきかえたフレネルレンズの場合に
はこの集光範囲がより広くなり、焦点範囲内のどこでも
焦点が合っているように見えてしまう傾向がある。

投影用に用いた場合には精度的にさほど問題とならない
が、焦点用に用いた場合には、撮影用にダイレクトに使
用するメインレンズの焦点深度より小さいことが必要に
なる。

しかし、たとえば３枚構成のいわゆるトリブレットタイ
プのメインレンズで色収差を修正しながら結像面に結像
させる途中にフレネルレンズ等のレンズを介入させるた
めに、ピ〉上板上の像は色収差が補正されないことにな
り像としては結像面の像と比較してボケぎみになってし
まうことは避けられないこととなり、結果的に焦点を合
わせたように見えても結像面上の像はポケでしまうこと
になる。

そこで、フレネルレンズのようないわゆる簡易的なレン
ズを使用しても焦点範囲を極力小さくして、ピントを合
わせたとき、結像面上の像も許容できるボケ状態にする
ことが設計上のポイントとなる。

〔発明の目的〕

本発明は、フレネルレンズを使用した焦点合わせ機構に
おいて、画角合わせに障害のあるデストーションを無く
し、焦点位置を一点にして比較的大きなファインダ像を
要求される場合の画角合わせ、特に焦点合わせを正確に
かつ容易に行なうことができるようにしようとすること
を目的とするものである。

〔本発明の課題解決の手段〕

本発明は、上述のＢ的を達成するため、ＩＩ丁透プラス
・ンチク板の一側面中央部に多数本の輪帯状の溝を切り
第１のフレネルレンズ部を形成するとともに、上記プラ
スッチク板の他側面であってＩニア第１のフレネルレン
ズの外周残余の部分に多数本の輪帯状の溝を切り第２の
フレネルレンズ部を形成するようにしてなるものである
。

〔本発明の原理及び実施例〕

本発明の詳細な説明するに先立って第５図乃至第６図に
よりフレネルレンズの原理を球面レンズと比較しながら
説明する。

先ず、フレネルレンズ１２のかわりに材質ＳＫ４　（ｎ
ｄ＝１．６１２７２）のガラスレンズ１０を使用した場
合は第５図に示すごとくなる。

これを実験例に基づいて説明すると、メインレンズ１は
、たとえばレンズ径５６φ、ｆ＝２５０、Ｆ＝４．５の
トリプレットタイプのレンズ群を用い、たとえば１８０
ｍ／ｍＸ９０ｍ／ｍのサイズの結像Ａを得、またピント
グラス４のピント面にたとえば６４ｍ／ｍＸ３２ｍ／ｍ
、対角線方向７２　ｍ　／　ｍのピント像を得ようとす
る場合、メインレンズ１とピントグラス４間に配置され
るコンデンサレンズのレンズ直径と曲率（Ｒ）はほとん
ど等しくなった球に近いレンズになってしまう。

すなわち、１　／　ｆ　＝　（ｎ　−１）　　（１／　
Ｒ＋　ｌ　／Ｒ）＝０．６１２７２／Ｒ＝１／９０ 、’、Ｒ＝　　５　５ となり、レンズ直径ｌＯＯと曲率Ｒ＝５５がほとんど等
しくなり球レンズに近くなってしまう。

そこで、センター付近に入射する光Ｂ、Ｃは、はぼ計算
と一致するが、Ｄ点の光がレンズ１０の曲率Ｒに対して
接線近くに入射するため収差により本来の位置Ａ′より
ズしてＡ″の位置となってしまい、結果的にピント像は
ゆがみ、画角合わせがしずらくなってしまう。

また、上記第５図に示したのと同じ条件で、第６図に示
す如くフレネルレンズ１２のかわりにガラスレンズｌＯ
を想定した場合について説明する。

同図に示すように、ピント面の中心付近に入射する光は
、はぼ計算と一致するが、本来の向き（メインレンズが
トリプレットタイプのｔきにはコンデンサレンズは対向
Ｈになる）と逆となるため、焦点深度が深くなり、焦点
合わせがしずらくなる。なお、Ｄ点の光にっては第５図
の問題は解決されてレンズの曲率に対して接線ではなく
なるため、本来の位置にピント像が結像されるため、ピ
ント像のデストーションは極めて改良されて画角合わせ
は可能となる。

そこで、ピント面の中心に集まる光は第５図に示したあ
式により行ない、ピント面の外周部に集まる光は、第６
図に示した方式とすれば画角合わせ、焦点合わせともし
やすくすることができる。

すなわち、第７図は上記原理を示すものであり、ガラス
レンズ１０の中心部付近はメインレンズ側に曲率を設け
るようにしたものである。このことは、フレネルレンズ
１２については、中心部付近はメインレンズ側に輪帯溝
を有し、外周部付近は反対側に輪帯溝を設けるようにし
たものに装置して考えられる。

すなわち、上記レンズｌＯの曲率８部分は、センター付
近に入射する光を焦点合わせ用に集光するためのレンズ
部分であり、曲率８部分はデストーションなしでファイ
ンダ窓からの画角合わせ用に集光するためのレンズ部分
である。

本発明は上記理論に基づき、新たな形態のフレネルレン
ズを形成するようにしたものである。

すなわち、第８図に示すごとく、上記第５図乃至第７図
により解明した原理のガラスレンズを同一機能のフレネ
ルレンズに置きかえるようにしたものである。

第８図（ロ）、（ハ）に示す本発明のフレネルレンズ１
２は透明なプラスチック薄板８１の一側面８２には中央
部付近に、第１のフレネルレンズ部１２Ａ、すなわち同
図（イ）のガラスレンズ１０におけるレンズ部１０ａに
対応するフレネルレンズを形成するように輪帯溝８３が
刻設され、この第１のフレネルレンズ部の外周側部分は
上記薄板８１の他側面８４に第２のフレネルレンズ部、
すなわち同図（イ）のガラスレンズ１０におけるレンズ
部分１０ｂに対応するフレネルレンズを形成するように
輪帯溝８５が刻設されているものである。なお、第８図
（イ）の形状のガラスレンズ１０を想定した場合、研磨
工程が難かしく現実には製造不可能となろう。

しかし、本発明のフレネルレンズ１２は一枚のプラスチ
ック板の表裏両面から中央部分及び周部の各ｆｆ１ｌ及
び第２のフレネルレンズ部１２Ａ、１２Ｂを形成するも
のであるから成形等により容易に形成することができる
。

〔発明の効果〕

本発明は、一枚のフレネルレンズにより画角合わせに障
害のあるデストーションをなくし、焦点位置を一点にし
て焦点合わせを正確に且つ容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は撮影装置の一側を示す概略側面図で
あり、第１図は撮影時、第２図は焦点合わせ時の各状態
を示す。 第３図は球面レンズの焦点範囲を説明する概略側面図、
第４図はフレネルレンズの焦点範囲を説明する概略側面
図である。 第５図乃至第７図は夫々本発明の原理を段階的に説明す
るための光学系概略側面図である。 ＰｆＪＪＢ図は本発明のフレネルレンズの一実施例を説
明する図であり、（イ）は球面レンズに置換した状態の
側面図、（ロ）は側面図、（ハ）は正面１２・−豐・フ
レネルレンズ １２Ａ・ＩＩＩＩ第１のフレネルレンズ部１２Ｂ−’・
第２のフレネルレンズ部 ８１嗜・−・プラスチック薄板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可透プラスッチク板の一側面中央部に多数本の輪帯状の
   溝を切り第１のフレネルレンズ部を形成するとともに、
   上記プラスッチク板の他側面であって上記第１のフレネ
   ルレンズの外周残余の部分に多数本の輪帯状の溝を切り
   第２のフレネルレンズ部を形成したことを特徴とする焦
   点合わせ用フレネルレンズ。