平凸レンズ (上)を厚みが一定のフレネルレンズ(下)となるように分割した場合の断面図
フレネルレンズ (英 : Fresnel lens [ 1] [freɪˈnɛl lɛnz, ˈfrɛznəl lɛnz] )は、通常のレンズ を同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズであり、のこぎり 状の断面を持つ。分割数を多くすればするほど薄くなるため、材料を減らし軽量にできる一方、同心円状の線が入ってしまう欠点や、回折 の影響による結像性能の悪化が顕著になる。そのため、薄型化が特に有利な用途や、回折の影響を無視できる照明用などに用いられることが多い。
フランス の物理学者 オーギュスタン・ジャン・フレネル によって発明された。
用途
照明
灯台 や投光器などの照明系レンズなどに用いられる。当初、フレネルは、灯台用にこのレンズを設計した。灯台用レンズは巨大であるため、通常の設計では厚みがかなり大きくなり原材料費が高いこと、重量が重くなりすぎること、製造に手間がかかることからこのレンズを考案したと考えられている。
大型の物では、フレネルレンズの周囲にリング状のプリズム をも配置した物がある。この場合、中央部のフレネルレンズだけでは屈折角が大きすぎ水平方向に向けられない外周部の光も、プリズムによる全反射も利用して曲げることにより利用できる。プリズムへの入射光は一旦光源側に屈折し、全反射したのち再度屈折し水平方向に出射することになる(プリズムの三角の向きがフレネルレンズと逆であることに注意)。
また、カメラ のフラッシュ 用照明レンズとしても使用される。光源(通常はキセノンフラッシュランプ)の直前に取り付けられ、光が画面内にまんべんなく行き渡るようにカメラレンズの画角に合わせたものが選ばれる。
光学機器
フレネルレンズのルーペ
簡易な拡大鏡 などに使用される。この種のものは無色透明なプラスチック (アクリル樹脂 、ポリスチレン 、ポリカーボネート など[ 2] )を同心円状の溝を持つ薄板に形成することにより、平板なカードの様な形状でありながらレンズの役割を果たすようになっていることが多い。近年は断面を非球面とすることで、同心円状の溝を目立たなく、像を明るくしている製品がある[ 3] 。
レフレックスカメラ(一眼レフ や二眼レフ )のファインダー においてフォーカシングスクリーン(すりガラス面など)の付近に置かれるフィールドレンズ としても、厚さや重さを減らすためにフレネルレンズが用いられる事が多い。ただし、単純なフレネルレンズが用いられることは少なく、通常は同一面上に用途に合わせた他の光学部品も形成した複雑なパターンを持っている。例えば、オートフォーカス でない一眼レフカメラの典型的なものでは、目視でのピント合わせを容易にするため、スクリーン中央には一対のスプリットプリズムとそれを囲むマイクロプリズム面とが配置され、それ以外の画面周辺部はフレネルレンズ面とされる[ 2] 。オートフォーカス の場合にはプリズム面が無い場合が多い。
リニアフレネルレンズ
フレネルレンズの原理を円柱レンズに応用したものはリニアフレネルレンズ と呼ばれる。フレネルレンズでは溝が同心円状であり、光は一点に集光する。一方、リニアフレネルレンズは溝が平行直線状であり、光は直線上に集光する。
脚注
関連項目
回折レンズ - フレネルレンズと形状はよく似ているものの、原理は全く異なる。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、
フレネルレンズ に関連するカテゴリがあります。