(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面部と、裏面部と、これら表面部および裏面部と交差する側端面部と、この側端面部の一部に形成されて照明光を導入するための入射端面部とを有し、前記表面部から前記裏面部を通して被観察物を拡大観察するための凸レンズ光学系と、
この凸レンズ光学系の前記入射端面部から当該凸レンズ光学系内に照明光を投射する光源と、
この光源および前記凸レンズ光学系が組み込まれるケースと、
前記表面部に形成されて前記凸レンズ光学系内を伝播する照明光を前記裏面部から出射させるための光反射部と
を具え、前記凸レンズ光学系の表面部が前記ケースにて覆われていないことを特徴とする拡大観察装置。
【請求項２】
前記光反射部は、前記入射端面部を除く前記表面部の外周側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の拡大観察装置。
【請求項３】
前記光反射部が微小な凹部および／または凸部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の拡大観察装置。
【請求項４】
前記光反射部が光反射膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の拡大観察装置。
【請求項５】
前記凸レンズ光学系は、平凸レンズか、両凸レンズか、あるいはメニスカス凸レンズであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の拡大観察装置。
【請求項６】
前記入射端面部は、前記凸レンズ光学系の光軸に対して平行な平面を有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の拡大観察装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被観察物を照明しながらこれを拡大観察できるようにした拡大観察装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被観察物を拡大して観察するための拡大観察装置は、虫眼鏡に代表される単レンズを用いたものや、高倍率のものでは色消しレンズを用いたルーペなどが知られている。また、夜間での使用を考慮して小型の照明器具を一体的に組み込んだものも周知である。
【０００３】
一方、小型の反射式液晶ディスプレィでは、細かな表示を見やすくする必要上、凸レンズを組み合わせて表示を拡大して観察できるようにしたものが知られている。この反射式液晶ディスプレィは、一般に透過式液晶ディスプレィよりも画像のコントラストが高く、良好な画質の画像を得ることができる反面、外光による照明が必要なため、夜間や照明のない室内などでの使用ができない。このため、携帯用の小型コンピュータに搭載されるディスプレィとしては、バックライト光源を組み込むことが可能な透過式液晶ディスプレィや、裏面側にバックライト光源とハーフミラーとを装着した半透過性の反射式液晶ディスプレィを専ら使用せざるを得なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
小型の照明器具を一体的に組み込んだ従来の拡大観察装置では、照明光の投射方向が観察方向に対してほぼ直交あるいは傾斜しているため、凹凸の激しい被観察物の場合には影が大きく表れて観察しにくくなってしまう不具合がある。
【０００５】
また、小型の反射式液晶ディスプレィに上述した拡大観察装置を組み込もうとしても、十分な光量の照明光を反射式液晶ディスプレィに照射するためには、特別な工夫が必要であり、反射式液晶ディスプレィを使用する上での利点、つまり小型化および省消費電力化を損なうおそれがあった。
【０００６】
なお、半透過性の反射式液晶ディスプレィは、裏面側からの照明光量がハーフミラーによって半減してしまい、光量不足および電力消耗の点で問題が多い。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、凸レンズ光学系からその光軸に沿って照明光を出射させることにより、被観察物に対して理想的な照明光を照射することが可能な拡大観察装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、小型の反射式液晶ディスプレィに用いて有効な拡大観察装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による拡大観察装置は、表面部と、裏面部と、これら表面部および裏面部と交差する側端面部と、この側端面部の一部に形成されて照明光を導入するための入射端面部とを有し、前記表面部から前記裏面部を通して被観察物を拡大観察するための凸レンズ光学系と、
この凸レンズ光学系の前記入射端面部から当該凸レンズ光学系内に照明光を投射する光源と、
この光源および前記凸レンズ光学系が組み込まれるケースと、
前記表面部に形成されて前記凸レンズ光学系内を伝播する照明光を前記裏面部から出射させるための光反射部と
を具え、前記凸レンズ光学系の表面部が前記ケースにて覆われていないことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によると、光源から凸レンズ光学系の入射端面部に投射された照明光は、凸レンズ光学系内を伝播し、その一部がケースにて覆われていない表面部に形成された光反射部によって裏面部から出射し、被観察物の表面に照射される。この照明光は、被観察物の観察領域を囲むように被観察物に照射される。このようにして照明された被観察物は、凸レンズ光学系の表面部から裏面部を通して拡大状態で観察される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による拡大観察装置において、光反射部が光入射端面部を除く表面部の外周側に形成されていることが好ましく、これによって光源から被観察物までの距離の如何にかかわらず、被観察物がほぼ一様な照度で照明される。特に、表面部が円形の凸レンズ光学系を用いた場合、この凸レンズ光学系の表面部の約半分の領域、つまり入射端面部から離れた表面部の半円形の部分を光反射部として利用することにより、さらに明るい照明光を得ることができる。
【００１２】
さらに、光反射部は、表面部に形成した微小な凹部および／凸部であってもよく、あるいは表面部に接合される光反射膜であってもよい。
【００１３】
凸レンズ光学系は、平凸レンズか、両凸レンズか、あるいはメニスカス凸レンズであってもよく、これらがシリンドリカルレンズであってもよい。この場合、入射端面部はシリンドリカルレンズの焦線に沿って形成することが好ましい。また、凸レンズ光学系は、これらの光軸に対して垂直な平面上に投影した形状が円形, 楕円形, 矩形などの任意の形状を採用することができる。
【００１４】
また、入射端面部は、凸レンズ光学系の光軸に対して平行な平面を有するものであってもよい。
【００１５】
【実施例】
本発明による拡大観察装置の一実施例について、その平面形状を表す図１およびそのII−II矢視断面構造を表す図２を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することができる。
【００１６】
図示しない光軸に対して垂直な平面上に投影した輪郭形状がほぼ円形をなす本実施例における凸レンズ光学系１１は、一定曲率半径の表面部１２と、平坦な裏面部１３と、側端面１４とを有する平凸レンズであり、裏面部１３を図示しない被観察物と対向させ、表面部１２側からこの凸レンズ光学系１１を介して被観察物を拡大観察する。屈折率が１. ４〜１. ７程度の透明な光学ガラスや、アクリルあるいはポリカーボネートなどのプラスチックなどで造られる凸レンズ光学系１１の側端面１４の一部は、この凸レンズ光学系１１の光軸に対して平行な平面を有する入射端面部１５となっている。
【００１７】
凸レンズ光学系１１の入射端面部１５には、当該入射端面部１５に沿って延在するＬＥＤアレイや直線状の冷陰極管を有する光源１６が接合され、この光源１６からの照明光Ｌが入射端面部１５から凸レンズ光学系１１内に拡散状態で入射するようになっており、光源１６には電池などの図示しない電源が接続される。
【００１８】
入射端面部１５以外の側端面１４には、凸レンズ光学系１１内を伝播してこの側端面１４に達する照明光Ｌを再び凸レンズ光学系１１内に戻し、その裏面部１３から出射させるための光反射シート１７が貼付されている。この光反射シート１７は、ポリアミドなどの樹脂シートにアルミニウムなどの金属を蒸着したり、チタン酸バリウムなどの白色粉体を塗布したもの、あるいはこれら白色粉体を混入させた樹脂シートなどで構成される。
【００１９】
凸レンズ光学系１１の表面部１２には、凸レンズ光学系１１内を伝播する照明光Ｌを裏面部１３から出射させるための光反射部１８が形成されており、この凸レンズ光学系１１を通して被観察物を明瞭に観察する必要があるため、この光反射部１８は凸レンズ光学系１１による被観察物の観察領域外に形成することが好ましい。このような観点から、本実施例における光反射部１８は、入射端面部１５を除く表面部１２の外周縁部に形成され、微小な凹部および／または凸部を有する。この凹部および／または凸部の具体的な形状としては、角錐状, 角柱状, 円錐状, 円柱状, 半球状などを採用することが可能である。
【００２０】
従って、光源１６から出射した照明光Ｌは、スネルの法則から凸レンズ光学系１１を構成する材料の屈折率ｎに応じて
０≦α≦± sin-1（１／ｎ）
を満たす入射角αの範囲で凸レンズ光学系１１内を進行し、それ以外の照明光Ｌのうち、裏面部１３から出射する照明光Ｌは、そのまま被観察物を照明する。
【００２１】
例えば、凸レンズ光学系１１をアクリル樹脂で構成した場合には、その屈折率ｎが１. ４９であるので、凸レンズ光学系１１内を進行する照明光Ｌの臨界角φは４２°となり、凸レンズ光学系１１の表面部１２上の任意の点Ｐにおける接線と、この点Ｐに入射する照明光Ｌとのなす角βが（π／２）−φ＝４８°以下の場合、この照明光Ｌは表面部１２で裏面部１３側に全反射する。これは、裏面部１３でも同様である。
【００２２】
また、表面部１２の光反射部１８に入射した照明光Ｌは、この光反射部１８で裏面部１３側に乱反射し、凸レンズ光学系１１外に出射して被観察物の表面を拡散照明する。同様に、光反射シート１７に達した照明光Ｌも、この光反射シート１７で乱反射し、その大部分が裏面部１３から凸レンズ光学系１１外に出射して被観察物の表面部１２を拡散照明する。
【００２３】
このようにして、凸レンズ光学系１１内に入射した照明光Ｌの大部分は、その裏面部１３から出射して被観察物の表面を照明するが、本実施例では、光源１６から遠い位置に光反射部１８を形成したことにより、光源１６に近い距離にある被観察物の明るさと、光源１６から遠い距離にある被観察物の明るさとを均一化することができる上、裏面部１３から垂直に近い角度で被観察物に照明光Ｌが照射されるため、照明光Ｌによる被観察物の影をより少なくすることができる。
【００２４】
本実施例では、凸レンズ光学系１１として平凸球面レンズを採用したが、両凸球面レンズを採用したり、非球面レンズを用いることも可能である。
【００２５】
このような本発明による拡大観察装置の他の実施例の概略構造を図３に示すが、先の実施例と同一機能の部材にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例における凸レンズ光学系１１は、両凸レンズを採用しており、光反射部１８として例えば白色テープや、黒色印刷、あるいはアルミニウム蒸着などによる遮光性を持った光反射層を採用しており、この光反射部１８によって裏面部１３側への照明光Ｌの指向性をより強めるようにしている。
【００２６】
上述した実施例では、光軸に対して垂直な平面上に投影した輪郭形状がほぼ円形となる凸レンズ光学系１１を持った拡大観察装置について説明したが、楕円形や矩形の凸レンズ光学系を採用することも可能であり、また、メニスカス凸レンズやシリンドリカルレンズとすることも可能である。
【００２７】
このような本発明の拡大観察装置を携帯電話機の反射型液晶ディスプレィに応用した実施例について、その外観を表す図４およびそのＶ−Ｖ矢視断面構造を表す図５およびその一部を抽出拡大した図６を参照しながら詳細に説明するが、先の実施例と同一機能の部材にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施例の携帯電話機は、ほぼ矩形のディスプレィ２１, アンテナ２２, プッシュボタンスイッチ２３, マイクロフォン２４, スピーカ２５を有し、これらがＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂などで形成される本体ケース２６に組み込まれている。
【００２８】
ディスプレィ２１は、プッシュボタンスイッチ２３の操作情報や送信相手などの情報を表示する他、図示しないバッテリの消耗状態やカレンダおよび時刻などの情報も表示する。
【００２９】
このディスプレィ２１は、屈折率が１. ４〜１. ７程度の透明なアクリル樹脂などで形成された本発明の凸レンズ光学系１１であるメニスカスのシリンドリカル凸レンズと、この凸レンズ光学系１１の入射端面部１５に接合される光源１６と、それぞれ樹脂などを一方向に延伸したり、ヨードなどを塗布することによって偏光特性を持たせたフィルムなどで構成される一対の偏光フィルタ２７, ２８と、酸化スズや酸化インジウムなどを用いて透明導電膜の表示パターンや電極などを形成した２枚のガラス基板にＴＮ（Twisted Nematic ）型やＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）型などの電界効果型液晶を注入した液晶セル２９と、非導電性フィルムなどにアルミニウムなどの金属を蒸着またはコートしたり、あるいはチタン酸バリウムなどを混入またはコートした樹脂や、これらフィルムや樹脂の表面に微細な凸凹加工を施してなり、偏光フィルタ２８を透過した光を反射するための反射体３０とを有し、上述した凸レンズ光学系１１と光源１６とで本発明の拡大観察装置が構成されている。
【００３０】
なお、図中の符号で３１は、上述したプッシュボタンスイッチ２３, マイクロフォン２４, スピーカ２５および図示しないＬＳＩチップや抵抗チップなどの電気部品が実装された基板であり、ガラスエポキシ樹脂などの機械的強度を伴う絶縁性材料で構成されている。また、本実施例における液晶セル２９は、製造コストや生産効率などが優れた反射型液晶表示板である。
【００３１】
本実施例における凸レンズ光学系１１の入射端面部１５と反対側に位置する表面部１２の外周側には、先の実施例と同様な光反射部１８が形成されている。また、この凸レンズ光学系１１の入射端面部１５の下方およびこれと反対側の光反射部１８の下方には、裏面部１３から突出する直線状の鍔部３２が一体的に形成されており、これら鍔部３２によって本体ケース２６に対する凸レンズ光学系１１の位置決めを行うと共に本体ケース２６内の気密性を保持し、水や塵挨などの侵入を防止している。また、鍔部３２の表面には、シリコーンゴムや四フッ化エチレンゴムあるいは合成樹脂などの弾性材料からなるシール材３３が接合され、本体ケース２６内の機密性および遮光性をより一層高めている。
【００３２】
従って、先の実施例と同様に光源１６からの照明光Ｌが凸レンズ光学系１１を通ってその裏面部１３から出射し、被観察物としての液晶セル２９全体をほぼ均一に照明するので、夜間や暗闇や夜間であってもディスプレィ２１の表示を拡大状態で明瞭に観察することができる。
【００３３】
なお、本実施例では一対の偏光フィルタ２７, ２８を使用したが、１枚の偏光フィルタのみ使用しても良い。また、ディスプレィ部１４と本体ケース２６とを一体成形しても良く、この場合、光源１６を基板１０に直接実装することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の拡大観察装置によると、表面部がケースにて覆われていない凸レンズ光学系内を伝播する照明光を裏面部から出射させるための光反射部を凸レンズ光学系の表面部に形成したので、被観察物に照射される光量を増大させることが可能となり、被観察物に対する照明効率の向上を企図することができる。
【００３５】
また、入射端面部を除く表面部の外周側に光反射部を形成した場合には、光源から被観察物までの距離の如何にかかわらず、被観察物の観察領域の全域に亙って光源からの照明光をほぼ一様に照射することが可能となり、被観察物に対する視野を狭めたりすることなく、被観察物の明るく鮮明な像を拡大観察することができる。
【００３６】
光反射部を微小な凹部および／または凸部とした場合には、ここからの光の反射光のうち、裏面部を通って被観察物側へ照射される照明光の量を増大させることができる。特に、これを光反射膜とした場合には、裏面部側へ出射する光量をさらに増大させることができ、被観察物の観察領域をその全域に亙ってより均一に照明することができる。
【００３７】
従って、これを小型の反射式液晶ディスプレィに組み込むことにより、照明光のない暗い所でも反射式液晶ディスプレィを拡大状態で明瞭に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による拡大観察装置の一実施例の外観を表す平面図である。
【図２】図１中のII−II矢視断面図である。
【図３】本発明による拡大観察装置の他の実施例の概略構造を表す断面図である。
【図４】本発明に係る拡大観察装置を携帯電話機に応用した一実施例の外観を表す正面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ矢視に沿った主要部の断面図である。
【図６】図５に示した凸レンズ光学系の部分を抽出した断面図である。
【符号の説明】
１１  凸レンズ光学系
１２  表面部
１３  裏面部
１４  側端面
１５  入射端面部
１６  光源
１７  光反射シート
１８  光反射部
２１  ディスプレィ
２２  アンテナ
２３  プッシュボタンスイッチ
２４  マイクロフォン
２５  スピーカ
２６  本体ケース
２７, ２８  偏光フィルタ
２９  液晶セル
３０  反射体
３１  基板
３２  鍔部
３３  シール材
Ｌ  照明光
α  照明光の入射角
φ  照明光の臨界角
β  凸レンズ光学系の任意の点における接線とこの点に入射する照明光とのなす角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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