JP3061779B2 - ディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズ - Google Patents
ディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズInfo
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- JP3061779B2 JP3061779B2 JP10289418A JP28941898A JP3061779B2 JP 3061779 B2 JP3061779 B2 JP 3061779B2 JP 10289418 A JP10289418 A JP 10289418A JP 28941898 A JP28941898 A JP 28941898A JP 3061779 B2 JP3061779 B2 JP 3061779B2
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- Japan
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- fresnel lens
- optical axis
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- height
- focal length
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/86—Vessels; Containers; Vacuum locks
- H01J29/89—Optical or photographic arrangements structurally combined or co-operating with the vessel
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、フレネルレン
ズ、特にコンピュータのディスプレイ画面やテレビ画面
の前面に配置してその画像を拡大して観察できるように
するディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズに関
する。
ズ、特にコンピュータのディスプレイ画面やテレビ画面
の前面に配置してその画像を拡大して観察できるように
するディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズに関
する。
【０００２】
【従来の技術】 従来、フレネルレンズは、図１に示す
断面形状を有する。すなわち、光軸Ｏに対して同軸に、
複数の環状プリズム要素Ｌi が所定のピッチＰで配置さ
れる。環状プリズム要素Ｌi の上面は、フレネルレンズ
の焦点距離ｆに対応する曲率半径の球面の一部を構成す
るように、水平面に対して角θi だけ傾斜している。光
軸Ｏからｈi の距離にある環状プリズム要素の高さをｄ
i で表すと、この高さｄi は、距離ｈi が小さくなるほ
ど、小さくなる。光軸まわりの中央部には、極めて小さ
い直径で、円形の平坦部が形成される。
断面形状を有する。すなわち、光軸Ｏに対して同軸に、
複数の環状プリズム要素Ｌi が所定のピッチＰで配置さ
れる。環状プリズム要素Ｌi の上面は、フレネルレンズ
の焦点距離ｆに対応する曲率半径の球面の一部を構成す
るように、水平面に対して角θi だけ傾斜している。光
軸Ｏからｈi の距離にある環状プリズム要素の高さをｄ
i で表すと、この高さｄi は、距離ｈi が小さくなるほ
ど、小さくなる。光軸まわりの中央部には、極めて小さ
い直径で、円形の平坦部が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 コンピュータ等のデ
ィスプレイ画面の前面に拡大観察のためのフレネルレン
ズを取り付けて使用すると、光軸まわりの中央部の特定
の範囲に虹目模様が現れる傾向がある。この虹目模様
は、フレネルレンズの構成要素である環状プリズム要素
の配列ピッチが0.25mm以下のときに顕著に現れる。虹目
模様の原因は、フレネルレンズの環状プリズム要素の配
列ピッチが細かいことによる一種の回折格子の構造が出
来ているものと考えられる。本発明は、コンピュータの
ディスプレイ画面やテレビ画面の拡大観察用のフレネル
レンズにおいて、該フレネルレンズの構成要素であるプ
リズム要素の配列ピッチを細かくした場合にも虹目模様
を生じることがないフレネルレンズを提供することを解
決すべき課題とする。
ィスプレイ画面の前面に拡大観察のためのフレネルレン
ズを取り付けて使用すると、光軸まわりの中央部の特定
の範囲に虹目模様が現れる傾向がある。この虹目模様
は、フレネルレンズの構成要素である環状プリズム要素
の配列ピッチが0.25mm以下のときに顕著に現れる。虹目
模様の原因は、フレネルレンズの環状プリズム要素の配
列ピッチが細かいことによる一種の回折格子の構造が出
来ているものと考えられる。本発明は、コンピュータの
ディスプレイ画面やテレビ画面の拡大観察用のフレネル
レンズにおいて、該フレネルレンズの構成要素であるプ
リズム要素の配列ピッチを細かくした場合にも虹目模様
を生じることがないフレネルレンズを提供することを解
決すべき課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明においては、上
記課題を解決するため、光軸を中心として該光軸から所
定の半径の範囲内の、回折現象により虹目模様を生じる
円形部分に、フレネルレンズの環状プリズム要素により
形成されるレンズの焦点距離に対応する曲率半径の球面
を形成する。本発明においては、フレネルレンズにおけ
る複数の環状プリズム要素が配置される所定のピッチは
0.25mm以下とし、円形部分は環状プリズム要素の高さが
５μｍ以下、好ましくは７μｍ以下になる部分とする。
また、本発明のさらに特定の態様においては、フレネル
レンズの焦点距離は500 mmとする。図１に示すモデル的
なフレネルレンズにおいて、焦点距離を500 mmとした場
合の種々プリズム要素配列ピッチに対するプリズム角θ
i とプリズム高さｄi を光軸Ｏからの距離ｈi との関係
で示すと、図２の表のようになる。発明者らが行った実
験的検証の結果では、前述の虹目模様を生じる回折現象
は、フレネルレンズのプリズム要素の配列ピッチが0.25
mm以下の場合に、プリズム要素の高さｄi が約７μｍ以
下となる範囲において見られ、実用上支障が現れるの
は、プリズム要素の高さｄi が約５μｍ以下となる範囲
であることが見いだされた。
記課題を解決するため、光軸を中心として該光軸から所
定の半径の範囲内の、回折現象により虹目模様を生じる
円形部分に、フレネルレンズの環状プリズム要素により
形成されるレンズの焦点距離に対応する曲率半径の球面
を形成する。本発明においては、フレネルレンズにおけ
る複数の環状プリズム要素が配置される所定のピッチは
0.25mm以下とし、円形部分は環状プリズム要素の高さが
５μｍ以下、好ましくは７μｍ以下になる部分とする。
また、本発明のさらに特定の態様においては、フレネル
レンズの焦点距離は500 mmとする。図１に示すモデル的
なフレネルレンズにおいて、焦点距離を500 mmとした場
合の種々プリズム要素配列ピッチに対するプリズム角θ
i とプリズム高さｄi を光軸Ｏからの距離ｈi との関係
で示すと、図２の表のようになる。発明者らが行った実
験的検証の結果では、前述の虹目模様を生じる回折現象
は、フレネルレンズのプリズム要素の配列ピッチが0.25
mm以下の場合に、プリズム要素の高さｄi が約７μｍ以
下となる範囲において見られ、実用上支障が現れるの
は、プリズム要素の高さｄi が約５μｍ以下となる範囲
であることが見いだされた。
【０００５】したがって、本発明においては、フレネル
レンズの光軸を中心として該光軸から所定の半径の範囲
内の円形部分に、前記環状プリズム要素により形成され
るレンズの焦点距離に対応する曲率半径の球面を形成し
て、この回折現象を阻止し、虹目模様の発生を防止す
る。例えば、焦点距離を500 mmとしたフレネルレンズに
おいては、プリズム要素の配列ピッチが0.25mmであれ
ば、光軸を中心として直径14mmの範囲でプリズム要素の
高さｄi が約７μｍ以下となる。
レンズの光軸を中心として該光軸から所定の半径の範囲
内の円形部分に、前記環状プリズム要素により形成され
るレンズの焦点距離に対応する曲率半径の球面を形成し
て、この回折現象を阻止し、虹目模様の発生を防止す
る。例えば、焦点距離を500 mmとしたフレネルレンズに
おいては、プリズム要素の配列ピッチが0.25mmであれ
ば、光軸を中心として直径14mmの範囲でプリズム要素の
高さｄi が約７μｍ以下となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の具体的な実施の
形態を図３に示す構造について説明する。本発明による
フレネルレンズは、光軸Ｏに対して同軸に配列された複
数の環状プリズム要素Ｌi を有する。プリズム要素Ｌi
の配列ピッチは、そのままでは光軸まわりの或る直径範
囲に回折現象による虹目模様を生じるほどに細かいもの
である。フレネルレンズは、その中央部に、光軸Ｏを中
心として所定の直径φの円形範囲内に、該フレネルレン
ズの焦点距離ｒに対応する曲率半径の球面Ｓが形成され
る。この球面Ｓが形成される円形範囲の直径φは、図１
に示す従来のフレネルレンズにおける中央の平坦部分の
直径よりは遙かに大きい値である。もっと詳細に述べる
と、この球面Ｓは、従来のフレネルレンズの構成では、
回折現象により虹目模様を生じる範囲をカバーするよう
に形成する。具体的には、フレネルレンズのプリズム要
素Ｌi の高さｄi が７μｍ以下になる範囲に球面Ｓを形
成する。
形態を図３に示す構造について説明する。本発明による
フレネルレンズは、光軸Ｏに対して同軸に配列された複
数の環状プリズム要素Ｌi を有する。プリズム要素Ｌi
の配列ピッチは、そのままでは光軸まわりの或る直径範
囲に回折現象による虹目模様を生じるほどに細かいもの
である。フレネルレンズは、その中央部に、光軸Ｏを中
心として所定の直径φの円形範囲内に、該フレネルレン
ズの焦点距離ｒに対応する曲率半径の球面Ｓが形成され
る。この球面Ｓが形成される円形範囲の直径φは、図１
に示す従来のフレネルレンズにおける中央の平坦部分の
直径よりは遙かに大きい値である。もっと詳細に述べる
と、この球面Ｓは、従来のフレネルレンズの構成では、
回折現象により虹目模様を生じる範囲をカバーするよう
に形成する。具体的には、フレネルレンズのプリズム要
素Ｌi の高さｄi が７μｍ以下になる範囲に球面Ｓを形
成する。
【０００７】具体的な数値例について述べると、焦点距
離が500mm のフレネルレンズにおいて、プリズム要素Ｌ
i の配列ピッチが0.25mmの場合、光軸Ｏを中心として直
径約約14mmの範囲でプリズム要素Ｌi の高さｄi が７μ
ｍ以下になる。また、プリズム要素Ｌi の配列ピッチが
0.20mmではこの範囲は直径約17.5mmとなる。さらに、こ
の配列ピッチがそれぞれ0.15mm、0.10mm、0.05mmの場合
には、この範囲は、それぞれ約23mm、約34mm、約70mmと
なる。焦点距離500mm に対応する球面Ｓの曲率半径ｒ
は、フレネルレンズを構成する材料の屈折率を1.492 と
すると、約246mmになる。 フレネルレンズの焦点距離が
異なれば、プリズム要素の角θi も異なる値となるの
で、プリズム要素Ｌi の高さｄi が７μｍ以下になる範
囲もそれに対応して異なる直径になる。したがって、球
面Ｓを形成する範囲も異なる直径の範囲になる。また、
実用上支障のない範囲である、プリズム要素Ｌi の高さ
ｄi が５μｍ以下の領域は、この値よりさらに狭い範囲
になる。
離が500mm のフレネルレンズにおいて、プリズム要素Ｌ
i の配列ピッチが0.25mmの場合、光軸Ｏを中心として直
径約約14mmの範囲でプリズム要素Ｌi の高さｄi が７μ
ｍ以下になる。また、プリズム要素Ｌi の配列ピッチが
0.20mmではこの範囲は直径約17.5mmとなる。さらに、こ
の配列ピッチがそれぞれ0.15mm、0.10mm、0.05mmの場合
には、この範囲は、それぞれ約23mm、約34mm、約70mmと
なる。焦点距離500mm に対応する球面Ｓの曲率半径ｒ
は、フレネルレンズを構成する材料の屈折率を1.492 と
すると、約246mmになる。 フレネルレンズの焦点距離が
異なれば、プリズム要素の角θi も異なる値となるの
で、プリズム要素Ｌi の高さｄi が７μｍ以下になる範
囲もそれに対応して異なる直径になる。したがって、球
面Ｓを形成する範囲も異なる直径の範囲になる。また、
実用上支障のない範囲である、プリズム要素Ｌi の高さ
ｄi が５μｍ以下の領域は、この値よりさらに狭い範囲
になる。
【図１】 従来の構成のフレネルレンズの一例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】 焦点距離500mm のフレネルレンズにおけるプ
リズム要素の配列ピッチとプリズム角及びプリズム高さ
の関係を示す図表である。
リズム要素の配列ピッチとプリズム角及びプリズム高さ
の関係を示す図表である。
【図３】 本発明によるフレネルレンズの一実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【符号の説明】 １・・・フレネルレンズ、Ｏ・・・光軸、Ｐ・・・ピッ
チ、ｆ・・・焦点距離、Ｓ・・・球面、Ｌi ・・・プリ
ズム要素、
チ、ｆ・・・焦点距離、Ｓ・・・球面、Ｌi ・・・プリ
ズム要素、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 3/08
Claims (4)
- 【請求項１】 光軸に対して同軸に複数の環状プリズム
要素が0.25mm以下のピッチで配置されて該複数の環状プ
リズム要素により所望の焦点距離のレンズが構成される
ようになった、ディスプレイ画面の拡大観察用フレネル
レンズにおいて、前記光軸を中心として該光軸から所定
の半径の、回折現象により虹目模様が現れる範囲内の円
形部分に、前記環状プリズム要素により形成されるレン
ズの焦点距離に対応する曲率半径の球面を形成したこと
を特徴とするフレネルレンズ。 - 【請求項２】 請求項１に記載したフレネルレンズにお
いて、前記円形部分は前記環状プリズム要素の高さが５
μｍ以下になる部分であることを特徴とするフレネルレ
ンズ。 - 【請求項３】 請求項１に記載したフレネルレンズにお
いて、前記円形部分は前記環状プリズム要素の高さが７
μｍ以下になる部分であることを特徴とするフレネルレ
ンズ。 - 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載したフレネ
ルレンズにおいて、その焦点距離が500 mmであることを
特徴とするフレネルレンズ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10289418A JP3061779B2 (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | ディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズ |
| US09/405,347 US6243215B1 (en) | 1998-10-12 | 1999-09-24 | Image magnifying Fresnel lens for observation of a on display screen |
| CN99121393.9A CN1252528A (zh) | 1998-10-12 | 1999-10-12 | 观看正在显示的屏幕图像放大用的菲涅尔透镜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10289418A JP3061779B2 (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | ディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121808A JP2000121808A (ja) | 2000-04-28 |
| JP3061779B2 true JP3061779B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=17742994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10289418A Expired - Lifetime JP3061779B2 (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | ディスプレイ画面の拡大観察用フレネルレンズ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6243215B1 (ja) |
| JP (1) | JP3061779B2 (ja) |
| CN (1) | CN1252528A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000171613A (ja) * | 1998-12-02 | 2000-06-23 | Kuraray Co Ltd | フレネルレンズシート |
| KR100490416B1 (ko) * | 2002-11-23 | 2005-05-17 | 삼성전자주식회사 | 2차원 영상 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이 가능한 디스플레이장치 |
| US7474820B2 (en) | 2006-04-27 | 2009-01-06 | Invuity, Inc. | Micro-optic adapters and tips for surgical illumination fibers |
| US8106993B2 (en) * | 2006-05-15 | 2012-01-31 | Panasonic Corporation | Diffractive imaging lens, diffractive imaging lens optical system, and imaging apparatus using the diffractive imaging lens optical system |
| WO2008067724A1 (fr) * | 2006-12-04 | 2008-06-12 | Hua Zhang | Écran de projection par transparence pour dispositif d'affichage de signaux haute définition |
| CN103119486A (zh) * | 2010-10-01 | 2013-05-22 | 住友电木株式会社 | 光波导、光波导的制造方法、光波导模块、光波导模块的制造方法以及电子设备 |
| JP6370626B2 (ja) * | 2014-07-24 | 2018-08-08 | オリンパス株式会社 | 照明光学系、照明装置、及び照明光学素子 |
| US20180323354A1 (en) * | 2017-05-07 | 2018-11-08 | Yang Wang | Light emitting device and method for manufacturing light emitting device |
| CN108132528B (zh) * | 2017-10-13 | 2020-05-22 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 目镜光学*** |
| CN108563074B (zh) * | 2018-06-04 | 2022-04-05 | 东莞广辰光电科技有限公司 | 一种具方向性的薄型液晶显示器背光照明*** |
| CN114683448B (zh) * | 2020-12-25 | 2023-12-22 | 光耀科技股份有限公司 | 用于头戴式显示器的光学透镜装置及其制造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3744882A (en) * | 1971-08-20 | 1973-07-10 | Holograph Corp | Composite lens for an optical communication system providing directly viewed real images |
| JPH0658481B2 (ja) * | 1985-02-22 | 1994-08-03 | 株式会社ニコン | カメラの焦点板用多焦点距離フレネルレンズ |
| EP0320887B1 (en) * | 1987-12-14 | 1993-08-11 | Ichikoh Industries Limited | Method for forming fresnel-type prism lens |
| DE3827834A1 (de) * | 1988-08-17 | 1990-02-22 | Reitter & Schefenacker Kg | Fresnellinse |
| US5629799A (en) * | 1992-07-16 | 1997-05-13 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Chromatic aberration correcting element and its application |
| JP3313569B2 (ja) | 1996-03-26 | 2002-08-12 | 松下電工株式会社 | 集光レンズ |
| JPH10232432A (ja) | 1997-02-19 | 1998-09-02 | Asahi Optical Co Ltd | ストロボ配光用レンズ及びズームストロボ装置 |
-
1998
- 1998-10-12 JP JP10289418A patent/JP3061779B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-24 US US09/405,347 patent/US6243215B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-12 CN CN99121393.9A patent/CN1252528A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000121808A (ja) | 2000-04-28 |
| US6243215B1 (en) | 2001-06-05 |
| CN1252528A (zh) | 2000-05-10 |
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