(57)【要約】【課題】光を偏向するための小型化に適した照明器具用レンズを提供する。【解決手段】照明器具用レンズ（１００）は、本体部（１１０）と、外周部（１２０）と、連結部（１３０）とを備える。本体部（１１０）は、内側入射面（１１２）と、内側反射面（１１４）と、凸レンズ（１１６ｃ）の設けられた内側出射面（１１６）とを有する。内側反射面（１１４）は、内側入射面（１１２）から入射した光を反射する。外周部（１２０）は、外側入射面（１２２）と、外側反射面（１２４）と、外側出射面（１２６）とを有する。外側反射面（１２４）は、外側入射面（１２２）から入射した光を反射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から光軸に向けて出射された光を透過する照明器具用レンズであって、
本体部と、
前記本体部の周囲に配置された外周部と、
前記本体部と前記外周部とを連結する連結部と
を備え、
前記本体部は、内側入射面と、内側反射面と、凸レンズの設けられた内側出射面とを有し、
前記内側反射面は、前記内側入射面から入射した光を反射し、
前記外周部は、外側入射面と、外側反射面と、外側出射面とを有し、
前記外側反射面は、前記外側入射面から入射した光を反射する、照明器具用レンズ。
【請求項２】
前記内側反射面は、前記内側入射面から入射した光を全反射するように構成されており、
前記外側反射面は、前記外側入射面から入射した光を全反射するように構成されている、請求項１に記載の照明器具用レンズ。
【請求項３】
前記光軸に対する前記内側反射面の傾きは、前記光軸に対する前記外側反射面の傾きよりも大きい、請求項１または２に記載の照明器具用レンズ。
【請求項４】
前記内側入射面の任意の地点において、前記光軸に対する前記内側入射面の傾きは９０°以下である、請求項１から３のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項５】
前記内側入射面に、段差が設けられている、請求項１から４のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項６】
前記内側入射面の中央は、前記内側入射面の端部よりも前記光源に対して突出している、請求項１から５のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項７】
前記内側入射面の外側端部は、前記光軸に対して直交する方向に延びる、請求項１から６のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項８】
前記内側出射面は、前記外側出射面に対して窪んでおり、
前記凸レンズは、前記内側出射面に設けられる、請求項１から７のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項９】
前記内側入射面の中央に、凹凸が設けられている、請求項１から８のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項１０】
前記光源から出射され、前記本体部、前記外周部および前記連結部のいずれかを透過した光を拡散する拡散部材をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の照明器具用レンズ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の照明器具用レンズと、
前記照明器具用レンズに向けて光を出射する光源と
を備える、照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具用レンズおよび照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から出射された光をレンズによって偏向する照明器具が知られている（特許文献１）。特許文献１には、ＬＥＤから出射された光の波長を変換した後で、レンズによって光の進行方向を揃えて出射するＬＥＤ照明装置が記載されている。特許文献１のＬＥＤ照明装置では、波長変換部材によってＬＥＤから出射された光の波長を変換することにより、照射面の色ムラを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７０７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のＬＥＤ照明装置では、レンズによって光の進行方向を揃えているが、ＬＥＤ照明装置からの照射範囲を広くするためには、レンズの大型化が必要となり、小さなレンズで光を効率的に偏向できなかった。また、無理にレンズを小さくすると、色収差が増加してしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光を偏向するための小型化に適した照明器具用レンズおよび照明器具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による照明器具用レンズは、光源から光軸に向けて出射された光を透過する照明器具用レンズである。前記照明器具用レンズは、本体部と、前記本体部の周囲に配置された外周部と、前記本体部と前記外周部とを連結する連結部とを備える。前記本体部は、内側入射面と、内側反射面と、凸レンズの設けられた内側出射面とを有する。前記内側反射面は、前記内側入射面から入射した光を反射する。前記外周部は、外側入射面と、外側反射面と、外側出射面とを有する。前記外側反射面は、前記外側入射面から入射した光を反射する。
【０００７】
ある実施形態では、前記内側反射面は、前記内側入射面から入射した光を全反射するように構成されており、前記外側反射面は、前記外側入射面から入射した光を全反射するように構成されている。
【０００８】
ある実施形態では、前記光軸に対する前記内側反射面の傾きは、前記光軸に対する前記外側反射面の傾きよりも大きい。
【０００９】
ある実施形態では、前記内側入射面の任意の地点において、前記光軸に対する前記内側入射面の傾きは９０°以下である。
【００１０】
ある実施形態において、前記内側入射面に、段差が設けられている。
【００１１】
ある実施形態において、前記内側入射面の中央は、前記内側入射面の端部よりも前記光源に対して突出している。
【００１２】
ある実施形態において、前記内側入射面の外側端部は、前記光軸に対して直交する方向に延びる。
【００１３】
ある実施形態において、前記内側出射面は、前記外側出射面に対して窪んでおり、前記凸レンズは、前記内側出射面に設けられる。
【００１４】
ある実施形態において、前記内側入射面の中央に、凹凸が設けられている。
【００１５】
ある実施形態において、前記照明器具用レンズは、前記光源から出射され、前記本体部、前記外周部および前記連結部のいずれかを透過した光を拡散する拡散部材をさらに備える。
【００１６】
本発明による照明器具は、上記に記載の照明器具用レンズと、前記照明器具用レンズに向けて光を出射する光源とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光を偏向するための小型化に適した照明器具用レンズを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式的な斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式的な断面図である。
【図２】本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の一部を示す模式図であり、（ｃ）は、本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図８】本実施形態の照明器具用レンズによる光の偏向を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態の照明器具用レンズの模式図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式図である。
【図１１】本実施形態の照明器具用レンズの模式図である。
【図１２】（ａ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式的な斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式的な断面図である。
【図１３】本実施形態の照明器具用レンズを備える照明器具の模式的な分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明による照明器具用レンズの実施形態を説明する。図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。なお、本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を参照して説明することがある。例えば、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向に平行であり、Ｚ方向は鉛直方向に平行である。ただし、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向以外の方向に平行であってもよく、Ｚ方向は鉛直方向以外の方向に平行であってもよい。
【００２０】
図１を参照して、本実施形態の照明器具用レンズ１００を説明する。図１（ａ）は、照明器具用レンズ１００の模式的な斜視図であり、図１（ｂ）は、照明器具用レンズ１００の模式的な断面図である。照明器具用レンズ１００は、照明器具のためのレンズとして用いられる。照明器具用レンズ１００は、照明器具の光源から出射された光を所定の方向に偏向する。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、照明器具用レンズ１００は、中心軸に対して対象構造を有する。照明器具用レンズ１００は、略円錐形状の先端中央に形成された窪み突起部の設けられた構造を有している。
【００２２】
照明器具用レンズ１００は、透明部材から形成される。例えば、照明器具用レンズ１００は、ポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂から形成される。耐熱温度の観点から、照明器具用レンズ１００は、ポリカーボネート樹脂から形成されることが好ましい。なお、本明細書において、照明器具用レンズ１００を単にレンズ１００と記載することがある。
【００２３】
図１（ｂ）には、レンズ１００とともにレンズ１００に光を照射する光源２１０を併せて示している。レンズ１００は、光源２１０からの光を偏向する。
【００２４】
光源２１０は、光を出射する。ここでは、光源２１０は、−Ｚ方向に向かって光を出射する。光源２１０の光軸ＬＸの方向は、Ｚ軸に平行である。光源２１０は、光軸ＬＸに対して最も強い強度を示す光を出射する。光源２１０から出射された光は、光軸ＬＸを中心に−Ｚ方向に沿って広がりながら進行する。
【００２５】
例えば、光源２１０は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）である。光源２１０は、発光ダイオードを備える電球であってもよい。あるいは、光源２１０は、白熱電球または蛍光灯であってもよい。
【００２６】
レンズ１００は、光源２１０からの光を所定の方向に偏向する。ここでは、レンズ１００は、光源２１０からの光を光軸ＬＸに沿って進行するように偏向する。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、レンズ１００は、本体部１１０と、外周部１２０と、連結部１３０とを備える。本体部１１０、外周部１２０および連結部１３０は、それぞれ、光軸ＬＸに対して対称構造を有する。本体部１１０は、光源２１０からの光を透過させる。また、本体部１１０は、光源２１０からの光を屈折または反射して偏向する。
【００２８】
本体部１１０は、入射面１１２と、反射面１１４と、出射面１１６とを有する。入射面１１２は、光源２１０に対して対向する。入射面１１２は、光軸ＬＸに対して略垂直に延びる。
【００２９】
光源２１０からの光は、入射面１１２に入射する。入射面１１２のうちの光源２１０の光軸ＬＸとの交点領域は、光軸ＬＸに対して垂直に延びていることが好ましい。光源２１０から入射面１１２の交点領域に入射した光は、ほとんど屈折することなく、本体部１１０内を進行する。光源２１０から入射面１１２の交点領域以外に入射した光は、入射面１１２に入射する際に、光軸ＬＸに近づく方向に屈折して本体部１１０内を進行する。
【００３０】
反射面１１４は、入射面１１２の外側端部と連絡する。反射面１１４は、光軸ＬＸに対して斜めに設けられる。
【００３１】
反射面１１４は、入射面１１２に入射した光の一部を所定の方向に反射する。反射面１１４は、入射面１１２の外側端部から入射した光を光軸ＬＸに沿って反射する。典型的には、光源２１０から光軸ＬＸに対してある程度離れた方向に向かって進行する光は、本体部１１０の入射面１１２に入射する際に屈折する。屈折した光は、本体部１１０内を反射面１１４に向かって進行する。光が反射面１１４に到達すると、光は、反射面１１４において光軸ＬＸの方向に向かって反射される。例えば、反射面１１４は、反射面１１４に到達する光を全反射することが好ましい。
【００３２】
出射面１１６には、凸レンズ１１６ｃが設けられる。出射面１１６は、入射面１１２に入射した光を外部に出射する。入射面１１２に入射した光の一部は、反射面１１４において反射されることなく出射面１１６から外部に出射される。また、入射面１１２に入射した光の別の一部は、反射面１１４において反射された後で出射面１１６から外部に出射される。
【００３３】
出射面１１６は、透過出射面１１６ａと、反射出射面１１６ｂとを有する。透過出射面１１６ａは、光軸ＬＸの周囲に位置し、反射出射面１１６ｂは、透過出射面１１６ａよりも光軸ＬＸから離れて位置する。透過出射面１１６ａは、凸レンズ１１６ｃを形成する。透過出射面１１６ａは、反射出射面１１６ｂに対して窪んでおり、反射出射面１１６ｂよりも光源２１０の近くに位置する。
【００３４】
透過出射面１１６ａは、入射面１１２に入射した光の一部を、反射面１１４において反射されずに外部に出射する。反射出射面１１６ｂは、入射面１１２に入射した光の一部を、反射面１１４において反射された後で外部に出射する。
【００３５】
典型的には、光源２１０から光軸ＬＸの近くの方向に向かって進行する光は、本体部１１０の入射面１１２に入射して本体部１１０内を進行し、透過出射面１１６ａから本体部１１０の外部に出射される。また、典型的には、光源２１０から光軸ＬＸに対してある程度離れた方向に向かって進行する光は、本体部１１０の入射面１１２に入射して本体部１１０内を進行し、反射面１１４において反射された後、反射出射面１１６ｂから本体部１１０の外部に出射される。
【００３６】
外周部１２０は、本体部１１０の周囲に位置する。詳細には、外周部１２０は、光軸ＬＸに対して、本体部１１０の周囲を囲むように配置される。ここでは、外周部１２０は、本体部１１０の側方全体と対向しており、本体部１１０の側方を全方位にわたって囲んでいる。外周部１２０により、円環状のプリズムが形成される。ただし、外周部１２０は、本体部１１０の側方の一部のみと対向してもよい。
【００３７】
また、ここでは、外周部１２０の高さ（Ｚ方向の長さ）は、本体部１１０の高さ（Ｚ方向の長さ）よりも大きい。ただし、外周部１２０の高さは、本体部１１０の高さとほぼ等しくてもよく、本体部１１０の高さよりも小さくてもよい。
【００３８】
外周部１２０は、入射面１２２と、反射面１２４と、出射面１２６とを有する。本体部１１０の反射面１１４と外周部１２０の入射面１２２とは対向する。本体部１１０の反射面１１４と外周部１２０の入射面１２２との間には窪みが形成される。反射面１１４と入射面１２２とのなす角は鋭角である。
【００３９】
なお、外周部１２０の入射面１２２、反射面１２４および出射面１２６は、本体部１１０の入射面１１２、反射面１１４および出射面１１６に対して外側に位置する。このため、本明細書において、外周部１２０の入射面１２２、反射面１２４および出射面１２６を、それぞれ外側入射面１２２、外側反射面１２４および外側出射面１２６と記載することがある。また、本体部１１０の入射面１１２、反射面１１４および出射面１１６を、それぞれ内側入射面１１２、内側反射面１１４および内側出射面１１６と記載することがある。
【００４０】
入射面１２２は、光軸ＬＸに対して略平行に延びる。光源２１０から出射されて、光軸ＬＸからある程度離れた方向に向かって進行する光は、本体部１１０に入射することなく、外周部１２０に入射する。この場合、光は、入射面１２２に入射する。入射面１２２に入射した光は、入射面１２２に入射する際に、光軸ＬＸから離れる方向に屈折して外周部１２０内を進行する。
【００４１】
反射面１２４は、入射面１２２の先端部と連絡する。反射面１２４は、光軸ＬＸに対して斜めに設けられる。なお、光軸ＬＸに対する反射面１２４の傾きは、光軸ＬＸに対する反射面１１４の傾きよりも大きい。ここで、光軸ＬＸに対する傾きは、−Ｚ方向を基準とした面と対象となる面との角度を示す。例えば、光軸ＬＸに対する内側反射面１１４の傾きは、５°以上４０°以下である。また、光軸ＬＸに対する外側反射面１２４の傾きは、３０°以上５０°以下である。
【００４２】
反射面１２４は、入射面１２２に入射した光を所定の方向に反射する。典型的には、光源２１０から光軸ＬＸに対してある程度離れた方向に向かって進行する光は、外側入射面１２２に入射して外周部１２０内を進行し、反射面１２４において反射される。例えば、反射面１２４は、外周部１２０を通過する光を全反射することが好ましい。
【００４３】
出射面１２６は、反射面１２４において反射された光を外部に出射する。典型的には、反射面１２４において反射された光は、外周部１２０内を進行し、出射面１２６から外周部１２０の外部に出射される。
【００４４】
連結部１３０は、本体部１１０と外周部１２０とを連結する。連結部１３０は、本体部１１０の−Ｚ方向の端部と、外周部１２０の−Ｚ方向の端部とを連結する。ここでは、外周部１２０の出射面１２６は、連結部１３０の−Ｚ方向の端部と面一に連結する。また、本体部１１０の反射出射面１１６ｂは、連結部１３０の端部と面一に連結する。
【００４５】
本実施形態のレンズ１００によれば、本体部１１０の反射面１１４によって光源２１０からの光を所定の方向に偏向できるとともに、外周部１２０の反射面１２４によって光源２１０からの光を所定の方向に偏向できる。このため、レンズ１００が薄くても、光源２１０からの光の多くを所定の方向に偏向できる。また、レンズ１００によれば、本体部１１０の出射面１１６に凸レンズ１１６ｃが設けられる。このため、反射面１１４および／または反射面１２４を介さない光も、光源２１０からの光を所定の方向に偏向して出射できる。
【００４６】
なお、入射面１１２には、中央部と外側端部との間に段差１１２ｐが設けられ、中央部は、外側端部よりも光源２１０に対して突出していることが好ましい。これにより、透過出射面１１６ａにおいて全反射が生じることを抑制できる。
【００４７】
また、入射面１１２の外側端部に平坦部１１２ｆが設けられることが好ましい。これにより、内側反射面１１４を短くでき、レンズ１００を小型化できる。
【００４８】
さらに、入射面１１２には窪みが設けられないことが好ましい。これにより、外側反射面１２４を短くでき、レンズ１００を小型化できる。
【００４９】
次に、図１および図２を参照して本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明する。図２は、レンズ１００による光の偏向を説明するための模式図である。なお、図２では、光源２１０から出射された光の流れを説明するが、ここでは、説明が過度に複雑になることを避けるために、光源２１０を点光源として示していることに留意されたい。ただし、光源２１０は、点光源に限られないことは言うまでもない。
【００５０】
図２に示すように、光源２１０から出射された光は、内側入射面１１２および外側入射面１２２から入射する。内側入射面１１２に入射した光のうち、内側入射面１１２の中央近傍に入射した光は、本体部１１０の凸レンズ１１６ｃ内を進行する。その後、光は、透過出射面１１６ａから出射される。
【００５１】
また、内側入射面１１２に入射した光のうち、内側入射面１１２の外側端部近傍に入射した光は、本体部１１０内を進行して内側反射面１１４において反射される。その後、光は、本体部１１０内を進行し、反射出射面１１６ｂから出射される。
【００５２】
外側入射面１２２に入射した光は、外周部１２０内を進行して外側反射面１２４において反射される。その後、光は、外周部１２０内を進行し、出射面１２６から出射される。
【００５３】
図２では、レンズ１００全体に入射する光の進行を示したが、以下では、レンズ１００の部分ごとに分けて光の進行を説明する。
【００５４】
次に、図１〜図３を参照して、本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明する。図３（ａ）は、本体部１１０の凸レンズ１１６ｃを透過する光の進行を説明するための模式図であり、図３（ｂ）は、内側反射面１１４において反射される光の進行を説明するための模式図であり、図３（ｃ）は、外側反射面１２４において反射される光の進行を説明するための模式図である。
【００５５】
図３（ａ）に示すように、光源２１０から出射される光のうち光軸ＬＸに対する出射角が角度θ１以下の光は、本体部１１０の入射面１１２に入射して屈折する。その後、光は、本体部１１０内を進行して透過出射面１１６ａに到達し、透過出射面１１６ａから外部に出射される。
【００５６】
図３（ｂ）に示すように、光源２１０から出射される光のうち光軸ＬＸに対する出射角が角度θ１よりも大きく角度θ２以下の光は、本体部１１０の入射面１１２に入射して屈折する。その後、光は、本体部１１０内を進行して、内側反射面１１４に到達し、反射面１１４において反射される。典型的には、反射面１１４は、光を、光軸ＬＸと平行に反射する。その後、光は、本体部１１０内を進行して、出射面１１６において光軸ＬＸと平行に出射される。
【００５７】
この場合、光は、入射面１１２に入射する際に比較的小さく屈折するため、色収差が生じにくい。また、光は、反射面１１４において全反射しても、色収差はほとんど生じない。さらに、光は、出射面１１６においてほとんど屈折しないため、色収差が生じにくい。したがって、光の色収差の発生を抑制できる。
【００５８】
図３（ｃ）に示すように、光源２１０から出射される光のうち光軸ＬＸに対する出射角が角度θ２よりも大きく角度θ３以下の光は、内側入射面１１２に入射することなく外側入射面１２２に入射して、入射面１２２において屈折する。その後、光は、外周部１２０内を進行して反射面１２４に到達し、反射面１２４において反射される。典型的には、反射面１２４は、光を、光軸ＬＸと平行に反射する。その後、光は、外周部１２０内を進行して、出射面１２６において光軸ＬＸと平行に出射される。
【００５９】
なお、本体部１１０の入射面１１２の少なくとも一部は、光軸ＬＸに対して垂直に延びてもよい。あるいは、本体部１１０の入射面１１２には、窪みが設けられてもよい。ただし、本体部１１０の入射面１１２は、光軸ＬＸからの傾きが９０°を超える成分を有しないことが好ましい。
【００６０】
次に、図４を参照して本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明する。図４（ａ）は、入射面１１２に窪み１１２ｑの設けられたレンズ１００の模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の一部を示す模式図である。
【００６１】
図４（ａ）に示すように、レンズ１００には、入射面１１２に窪み１１２ｑが設けられる。ここでは、窪み１１２ｑは、入射面１１２の外側付近に位置する。入射面１１２は、中央から外側に向かって平坦であり、窪み１１２ｑにおいて凹む。また、入射面１１２のうちの窪み１１２ｑよりもさらに外側は突起している。
【００６２】
図４（ｂ）に示すように、窪み１１２ｑの内側は、光軸ＬＸに対して角度θａを示す。ここでは、角度θａは、９０°未満である。また、窪み１１２ｑの外側は、光軸ＬＸに対して角度θｂを示す。ここでは、角度θｂは、９０°を超える。
【００６３】
図４（ｃ）は、入射面１１２に窪み１１２ｑの設けられたレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図である。図４（ｃ）に示すように、光源２１０から光軸ＬＸに対してある程度離れた方向に向かって進行する光は、本体部１１０の入射面１１２に入射して本体部１１０内を進行し、反射出射面１１６ｂから本体部１１０の外部に出射される。
【００６４】
また、光源２１０から光軸ＬＸに対してさらに離れた方向に向かって進行する光は、内側入射面１１２に入射することなく外側入射面１２２に入射して、入射面１２２において屈折する。その後、光は、外周部１２０内を進行して反射面１２４に到達し、反射面１２４において反射される。典型的には、反射面１２４は、光を、光軸ＬＸと平行に反射する。その後、光は、外周部１２０内を進行して、出射面１２６において光軸ＬＸと平行に出射される。
【００６５】
図４（ｃ）では、光源２１０から出射されて、入射面１１２の突起から入射面１１２に入射する光は、光軸ＬＸから離れる方向に屈折し、その後、内側反射面１１４において反射される。このため、図４（ｃ）のレンズ１００では、内側反射面１１４の下方は、光を光軸ＬＸに沿って偏向するためには利用されない。
【００６６】
ここで、図４および図５を参照して、窪み１１２ｑの有無に応じたレンズ１００による光の偏向の違いを説明する。図５（ａ）は、入射面１１２に窪み１１２ｑが設けられたレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図であり、図５（ｂ）は、入射面１１２に窪み１１２ｑが設けられていないレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図である。なお、図５（ｂ）は、図３（ｂ）および図３（ｃ）を併せた上で、光軸ＬＸに対して＋Ｘ方向側の光の流れを示したものである。
【００６７】
図５（ａ）に示すように、光源２１０から出射されて、入射面１１２の突起から入射面１１２に入射する光は、光軸ＬＸから離れる方向に屈折し、その後、内側反射面１１４において反射される。このため、図５（ａ）のレンズ１００では、内側反射面１１４の下方は、光を光軸ＬＸに沿って偏向するためには利用されない。
【００６８】
また、上述の説明では、光源２１０を点光源として説明してきたが、ここでは、光源２１０のＸ方向の長さを考慮する。例えば、光源２１０のＸ方向の長さを長さＬａとする。一例では、光源２１０は、長さＬａの直径を有する円光源である。
【００６９】
この場合、光源２１０は、光軸ＬＸから長さＬａだけ離れた位置からも光を出射する。図５（ａ）には、この光が、内側入射面１１２の突起に遮られることなく外側入射面１２２に入射して外側反射面１２４の下端に到達する経路を示している。このように、光源２１０の端部からの光を利用するためには、外側反射面１２４の高さ（Ｚ方向の長さ）はＨ２であり、レンズ１００の最大半径（すなわち、本体部１１０と外周部１２０との＋Ｘ方向側のＸ方向に沿った長さ）は、長さＬａと長さＬｂ２との和となることが必要である。
【００７０】
図５（ｂ）に示すように、光源２１０から出射されて、入射面１１２の外側先端から入射面１１２に入射する光は、光軸ＬＸに近づく方向に屈折し、その後、内側反射面１１４において反射される。このため、図５（ｂ）のレンズ１００では、内側反射面１１４が比較的長くても、光軸ＬＸ上の光源２１０から出射される光を光軸ＬＸに沿って偏向するために、内側反射面１１４の下方まで利用できる。
【００７１】
また、図５（ｂ）にも、光源２１０が、光軸ＬＸから長さＬａだけ離れた位置からも光を出射する場合、この光が、内側入射面１１２に遮られることなく外側入射面１２２に入射して外側反射面１２４の下端に到達する経路を示している。このように、光源２１０の端部からの光を利用するためには、外側反射面１２４の高さ（Ｚ方向の長さ）はＨ１であり、レンズ１００の最大半径（すなわち、本体部１１０と外周部１２０との＋Ｘ方向側のＸ方向に沿った長さ）は長さＬａと長さＬｂ１との和となることが必要である。
【００７２】
図５（ａ）と図５（ｂ）との比較から理解されるように、図５（ｂ）の高さＨ１は、図５（ａ）の高さＨ２よりも小さくできる。また、図５（ｂ）の長さＬｂ２は、図５（ａ）の長さＬｂ１よりも短くできる。このように、入射面１１２に窪み１１２ｑが設けられていないことにより、レンズ１００を小型化できる。
【００７３】
なお、本体部１１０の入射面１１２は、平坦であってもよい。ただし、本体部１１０の入射面１１２の中央部は端部よりも突出していることが好ましい。
【００７４】
次に、図６を参照して本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明する。図６（ａ）および図６（ｂ）は、入射面１１２の全体が平坦なレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図であり、図６（ｃ）は、入射面１１２の中央部が突出しているレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図であり、
【００７５】
図６（ａ）に示すように、入射面１１２の全体が平坦である場合、光源２１０から入射面１１２に入射した光は、本体部１１０を透過して、出射面１１６から出射される。特に、光源２１０から光軸ＬＸの近くの方向に向かって出射され、入射面１１２に入射した光は、本体部１１０を透過して、出射面１１６の中央から出射される。
【００７６】
しかしながら、光源２１０から光軸ＬＸに対して離れた方向に向かって出射され、入射面１１２に入射した光は、本体部１１０を透過しても出射面１１６から出射されないことがある。入射面１１２に入射した光は、光軸ＬＸに対して近づく方向に屈折するものの、屈折が比較的小さいため、出射面１１６においてこの光を光軸ＬＸに平行に屈折させるためには、出射面１１６の曲率を大きくする必要がある。
【００７７】
しかしながら、図６（ｂ）に示すように、光源２１０の光が光軸ＬＸに対してＸ方向に離れた位置から出射されると、出射面１１６に対して光は大きい入射角で入射することになる。この場合、光は、出射面１１６において全反射され、本体部１１０内の意図せぬ方向に進行してしまう。
【００７８】
一方、図６（ｃ）に示すように、入射面１１２に段差１１２ｐが設けられている場合、出射面１１６の曲率を小さくできる。この場合、光軸ＬＸ上の光源２１０から光軸ＬＸに対して離れた方向に向かって出射された光は、入射面１１２の段差１１２ｐにより、入射面１１２に入射する際に比較的大きく屈折する。このため、入射面１１２から入射した光は、出射面１１６の曲率が小さくても、この光を光軸ＬＸに平行に出射できる。
【００７９】
この場合、光源２１０の光が光軸ＬＸに対して離れた位置から出射されても、出射面１１６の曲率を小さいため、出射面１１６に対して光は比較的小さい入射角で進行し、この光を照射面側に出射できる。したがって、図６（ｃ）に示すように、入射面１１２に段差１１２ｐが設けられており、入射面１１２の中央は外側端部よりも光源２１０に対して突出していることが好ましい。
【００８０】
本体部１１０の入射面１１２は、平坦であってもよい。あるいは、本体部１１０の入射面１１２は、傾斜していてもよい。ただし、本体部１１０の入射面１１２の外側端部は、平坦であることが好ましい。
【００８１】
次に、図７を参照して本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明する。図７（ａ）は、入射面１１２の外側端部が傾斜しているレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図であり、図７（ｂ）は、入射面１１２の外側端部が平坦なレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図である。
【００８２】
図７（ａ）に示すように、入射面１１２の外側端部が傾斜している場合、光源２１０から入射面１１２の外側端部に向かう光は、入射面１１２に入射する際に屈折する。その後、光は、本体部１１０内を通過して反射面１１４において反射され、出射面１１６から出射される。
【００８３】
入射面１１２の外側端部が傾斜している場合、光源２１０からの光は、入射面１１２において比較的大きく屈折する。この屈折光を利用するためには、反射面１１４をＺ方向に長くすることが必要である。光軸ＬＸに対する傾きの小さい屈折光を利用するためには、本体部１１０の高さ（Ｚ方向の長さ）はＨ４である。
【００８４】
一方、図７（ｂ）に示すように、入射面１１２の外側端部に平坦部１１２ｆを設けた場合、光源２１０からの光は、入射面１１２において比較的小さく屈折する。したがって、屈折光を利用するためには、反射面１１４は比較的短くてもよい。光軸ＬＸに対する傾きの小さい屈折光を利用するためには、本体部１１０の高さ（Ｚ方向の長さ）はＨ３である。
【００８５】
図７（ａ）と図７（ｂ）との比較から理解されるように、図７（ｂ）の高さＨ３は、図７（ａ）の高さＨ４よりも小さくできる。このように、入射面１１２の外側端部に平坦部１１２ｆを設けることにより、レンズ１００の高さ（Ｚ方向の長さ）が短くても、入射面１１２の外側端部から入射する光を反射して利用できる。
【００８６】
なお、図１〜図７に示したレンズ１００では、凸レンズ１１６ｃは窪みに設けられたが、本実施形態はこれに限定されない。凸レンズ１１６ｃは、窪みに形成されなくてもよい。
【００８７】
次に、図８を参照して本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明する。図８は、本実施形態のレンズ１００による光の偏向を説明するための模式図である。なお、図８のレンズ１００は、凸レンズ１１６ｃが出射面１２６に対して照射面側に突出している点を除いて、図２に示したレンズ１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。
【００８８】
図８に示すように、出射面１１６の凸レンズ１１６ｃは、反射出射面１１６ｂおよび出射面１２６と面一に連結する。このように、出射面１１６には、透過出射面１１６ａと反射出射面１１６ｂとの間に窪みを設けることなく凸レンズ１１６ｃが配置されてもよい。
【００８９】
ただし、図１〜図７を参照して上述したように、凸レンズ１１６ｃは、透過出射面１１６ａと反射出射面１１６ｂとの間の窪みを設けられることが好ましい。窪みにより、入射面１１２と凸レンズ１１６ｃとの間の距離を短くできるため、光の吸収減衰を抑制できる。
【００９０】
上述したように、レンズ１００の本体部１１０および外周部１２０は光を出射する。なお、レンズ１００の位置に応じて、出射する光の強度にムラが生じることがある。このため、レンズ１００は、拡散機能を有することが好ましい。例えば、レンズ１００の入射面に拡散機能が設けられてもよい。あるいは、レンズ１００の出射面に拡散機能が設けられてもよい。
【００９１】
次に、図９を参照して、本実施形態のレンズ１００を説明する。図９は、本実施形態のレンズ１００の模式図である。図９のレンズ１００は、入射面１１２に凹凸１１２ｄが設けられた点を除いて、図２に示したレンズ１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。
【００９２】
図９に示すように、レンズ１００には、本体部１１０の入射面１１２に凹凸１１２ｄが設けられる。この場合、凹凸１１２ｄは、入射面１１２の中央部に設けられることが好ましい。あるいは、凹凸１１２ｄは、入射面１１２全体に設けられてもよい。
【００９３】
なお、図９に示したレンズ１００には、本体部１１０の入射面１１２に凹凸１１１２ｄが設けられていたが、本実施形態はこれに限定されない。本体部１１０の入射面１１２ではなく外周部１２０の入射面１２２に凹凸が設けられてもよい。あるいは、本体部１１０の入射面１１２および外周部１２０の入射面１２２のそれぞれに凹凸が設けられてもよい。
【００９４】
また、図９に示したレンズ１００では、レンズ１００のうち光源２１０からの光の入射する面に凹凸が設けられたが、本実施形態はこれに限定されない。レンズ１００のうち光源２１０からの光の入射する面ではなく光が出射する面に凹凸が設けられてもよい。
【００９５】
次に、図１０を参照して、本実施形態のレンズ１００を説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、本実施形態の照明器具用レンズの模式図である。図１０のレンズ１００は、出射面１１６、出射面１２６および連結部１３０の少なくとも１つに凹凸が設けられた点を除いて、図２に示したレンズ１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。
【００９６】
図１０（ａ）に示すように、レンズ１００には、本体部１１０の出射面１１６、外周部１２０の出射面１２６および連結部１３０の照射面側の全面にわたって連続して凹凸１１６ｄが設けられる。この場合、出射面１１６および出射面１２６から出射される光を適度に拡散でき、照射面に照射される光にレンズ１００の形状が反映されることを抑制できる。
【００９７】
あるいは、図１０（ｂ）に示すように、本体部１１０の出射面１１６、外周部１２０の出射面１２６および連結部１３０の照射面側に凹凸１１６ｅが設けられてもよい。凹凸１１６ｅは、連結部１３０の照射面と、本体部１１０の出射面１１６および外周部１２０の出射面１２６のうちの連結部１３０近傍とにわたって設けられる。この場合、出射面１１６および出射面１２６との境界近傍に出射される光を適度に拡散でき、照射面に照射される光にレンズ１００の形状が反映されることを抑制できる。
【００９８】
次に、図１１を参照して、本実施形態のレンズ１００を説明する。図１１は、本実施形態のレンズ１００の模式図である。図１１のレンズ１００は、出射面１１６、出射面１２６および連結部１３０に対向して拡散部材１４０を備える点を除いて、図２に示したレンズ１００と同様の構成を有しており、冗長を避けるために重複する記載を省略する。
【００９９】
図１１に示すように、図１１のレンズ１００は、拡散部材１４０をさらに備える。ここでは、拡散部材１４０はシート状である。例えば、拡散部材１４０の厚さは略一定である。
【０１００】
拡散部材１４０は、本体部１１０、外周部１２０および連結部１３０に対向して配置される。詳細には、拡散部材１４０は、出射面１１６、出射面１２６および連結部１３０に対向して配置される。
【０１０１】
レンズ１００の出射面側に拡散部材１４０を配置することにより、レンズ１００の本体部１１０、外周部１２０および連結部１３０から出射される光の強度が異なっても、拡散部材１４０が光を拡散することにより、光の強度の違いを低減できる。これにより、強度ムラの低減された光を特定の方向に照射できる。
【０１０２】
なお、図１〜図１１を参照して上述したレンズ１００では、光源からの光はレンズ１００全体を透過したが、本実施形態はこれに限定されない。レンズ１００に、設置部を設けてもよい。
【０１０３】
次に、図１２を本実施形態の照明器具用レンズ１００を説明する。図１２（ａ）は、本実施形態のレンズ１００の模式的な斜視図であり、図１２（ｂ）は、本実施形態のレンズ１００の模式的な断面図である。参考のために、図１２（ｂ）にも、レンズ１００のために設置される光源２１０の位置を光源２１０の光軸ＬＸとともに示している。
【０１０４】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、レンズ１００は、本体部１１０、外周部１２０および連結部１３０に加えて設置部１５０をさらに備える。ここでは、設置部１５０は、底部１５２と、側部１５４とを有する。
【０１０５】
底部１５２は、外周部１２０と外周部１２０から径方向外側に連結する。底部１５２は、外周部１２０の周囲に位置し、環状構造である。底部１５２は、外周部１２０の出射面１２６と面一に連結する。
【０１０６】
側部１５４は、底部１５２の径方向外側端部から光源２１０側に突起する。側部１５４の高さ（Ｚ方向の長さ）は、外周部１２０の高さ（Ｚ方向の長さ）よりも大きい。側部１５４は、環状構造であり、外周部１２０と対向する。
【０１０７】
図１２に示したレンズ１００は、照明器具に用いられる。レンズ１００は容器に嵌るように設置されることが好ましい。レンズ１００は、中角配光および／またはスポット配光用の照明器具に好適に用いられる。
【０１０８】
次に、図１３を本実施形態の照明器具用レンズ１００を備えた照明器具２００を説明する。図１３は、本実施形態の照明器具用レンズ１００を備える照明器具２００の模式的な分解斜視図である。
【０１０９】
図１３に示すように、照明器具２００は、レンズ１００と、光源２１０と、アーム２２０と、枠体２３０と、反射部材２４０とを備える。ここでは、枠体２３０および反射部材２４０は、一体に形成されている。図１３のレンズ１００は、側部１５４に貫通孔１５４ａおよび貫通孔１５４ｂが設けられる点を除いて、図１２に示したレンズ１００と同様の構成を有している。
【０１１０】
光源２１０は、光を出射する。アーム２２０は、光源２１０を保持する。ここでは、アーム２２０は、光源２１０が−Ｚ方向に向くように光源２１０を保持する。アーム２２０は、枠体２３０の側面に固定される。
【０１１１】
例えば、アーム２２０は、細長い板状部材から形成される。アーム２２０は、光源２１０のＹ方向側方およびＺ方向上方に位置する。アーム２２０の両端は、枠体２３０と連絡する。例えば、アーム２２０は、板状部材を折り曲げることによって形成される。
【０１１２】
レンズ１００は、枠体２３０の内側に配置される。例えば、枠体２３０は、樹脂から構成される。枠体２３０には貫通孔２３４ａ、２３４ｂが設けられる。枠体２３０の貫通孔の中心は、光源２１０の光軸と平行である。枠体２３０は、貫通孔の設けられた略筒形状である。例えば、枠体２３０は略円筒形状である。枠体２３０の外径は、光源２１０の外径よりも大きい。
【０１１３】
レンズ１００および枠体２３０は、アーム２２０を支持する。枠体２３０には開口が設けられる。光源２１０から出射された光は、レンズ１００を通過した後、枠体２３０の開口を通過する。
【０１１４】
照明器具２００では、枠体２３０は、レンズ１００の外側に配置される。枠体２３０の内径は、レンズ１００の側部１５４の外径よりも大きい。なお、枠体２３０の内径は、レンズ１００の側部１５４の外径よりも大きくてもよく、レンズ１００の外径とほぼ等しくてもよい。
【０１１５】
上述したように、アーム２２０は光源２１０を保持する。アーム２２０にはソケット２１０ｓが取り付けられる。光源２１０は、アーム２２０のソケット２１０ｓに取り付けられる。
【０１１６】
ソケット２１０ｓは、固定部材２１０ｔによってアーム２２０に固定される。固定部材２１０ｔは、ビスまたはリベットを含む。または、固定部材２１０ｔは、ボルトおよびナットを含んでもよい。
【０１１７】
反射部材２４０は、光源２１０から−Ｚ方向に向けて出射された光が光源２１０に向かって戻ることを抑制する。反射部材２４０には開口が設けられる。反射部材２４０の開口の中心は、光源２１０の光軸上に位置する。
【０１１８】
例えば、反射部材２４０は、樹脂から形成される。光源２１０から出射された光を効率的に反射するために、少なくとも反射部材２４０の内面は、反射加工されていることが好ましい。反射加工は、例えば、白色塗装、銀色塗装、または、光沢のある金属メッキ加工を含む。あるいは、反射部材２４０の色は、白色または銀色のような光反射率の高い色彩であってもよい。また、反射部材２４０は、金属から形成されてもよい。
【０１１９】
反射部材２４０は、筒部２４２と、鍔部２４４とを含む。筒部２４２には、開口が設けられる。筒部２４２の開口の中心は光源２１０の光軸と一致する。筒部２４２の内周面の直径は、光源２１０から離れるのにしたがって漸次大きくなる。例えば、筒部２４２は略円錐台状である。
【０１２０】
鍔部２４４は、筒部２４２の下端（−Ｚ方向側の端部）の周囲を囲む。例えば、鍔部２４４は、筒部２４２と接続して筒部２４２から径方向外側に延びる。
【０１２１】
なお、反射部材２４０は枠体２３０と連結してもよい。ここでは、反射部材２４０は、枠体２３０と一体的に設けられる。
【０１２２】
また、照明器具２００は、カバー部材２５０をさらに備えることが好ましい。カバー部材２５０は、アーム２２０に連結される。カバー部材２５０は、光源２１０の−Ｘ方向側の側部を覆う。Ｚ軸方向に沿って平面視した場合、カバー部材２５０は半円形状である。
【０１２３】
上述したように、枠体２３０は、アーム２２０を支持する。アーム２２０は、枠体２３０の側面に固定される。固定部２３０ａは、アーム２２０を枠体２３０の側面に固定する。
【０１２４】
ここでは、アーム２２０は枠体２３０の外周面に固定される。この場合、固定部２３０ａは、アーム２２０の一部が枠体２３０の外周面に接触した状態でアーム２２０を枠体２３０の外周面に固定する。
【０１２５】
例えば、固定部２３０ａは、ボルト２３０ｂおよびナット２３０ｃを含む。ナット２３０ｃがボルト２３０ｂを締めることにより、アーム２２０が枠体２３０に固定される。
【０１２６】
枠体２３０がレンズ１００の外側に配置される場合、アーム２２０は、レンズ１００および枠体２３０に固定される。なお、固定部２３０ａは、枠体２３０およびレンズ１００を固定してもよい。この場合、固定部２３０ａは、アーム２２０、枠体２３０およびレンズ１００を固定する。
【０１２７】
枠体２３０の側部に貫通孔２３４ａ、２３４ｂが設けられ、レンズ１００の側部１５４に貫通孔１５４ａ、１５４ｂが設けられる。枠体２３０の貫通孔２３４ａ、２３４ｂおよびレンズ１００の貫通孔１５４ａ、１５４ｂの大きさはほぼ等しい。枠体２３０の貫通孔２３４ａ、２３４ｂがレンズ１００の貫通孔１５４ａ、１５４ｂと整合するように位置合わせし、さらに、アーム２２０の貫通孔を枠体２３０の貫通孔２３４ａ、２３４ｂおよびレンズ１００の貫通孔１５４ａ、１５４ｂに整合するようにアーム２２０、枠体２３０およびレンズ１００を位置合わせする。この状態で、ボルト２３０ｂをアーム２２０の貫通孔、枠体２３０の貫通孔２３４ａ、２３４ｂおよびレンズ１００の貫通孔１５４ａ、１５４ｂに挿入して、アーム２２０を枠体２３０およびレンズ１００の側面に固定する。
【０１２８】
アーム２２０は、枠体２３０に対して回動可能であることが好ましい。ここでは、アーム２２０は、枠体２３０に対してＸ方向に回動可能である。なお、アーム２２０は、枠体２３０に対して、光源２１０の光軸がＺ方向とは平行にはならない姿勢まで回動可能である。
【０１２９】
上述したように、固定部２３０ａは、アーム２２０および枠体２３０を固定する。アーム２２０は、枠体２３０に対して固定部２３０ａを中心に＋Ｘ方向側に回動可能である。なお、固定部２３０ａがアーム２２０の回動中心になる場合、固定部２３０ａは、ボルトおよびナットを含むことが好ましい。
【０１３０】
上述したように、カバー部材２５０は光源２１０に対して−Ｘ方向側の側方を覆う。一方で、光源２１０に対して＋Ｘ方向側の側方にはカバー部材２５０は設けられない。このため、アーム２２０は、カバー部材２５０と衝突することなく枠体２３０に対して回動できる。
【０１３１】
例えば、照明器具２００は以下のように作製される。まず、アーム２２０に、光源２１０およびカバー部材２５０を取り付ける。また、レンズ１００を枠体２３０に設置する。ここでは、枠体２３０の内側にレンズ１００を嵌め込む。
【０１３２】
次に、枠体２３０にアーム２２０を取り付け、固定部２３０ａがアーム２２０を枠体２３０の側面に固定する。例えば、アーム２２０の貫通孔が枠体２３０の貫通孔２３４ａ、２３４ｂおよびレンズ１００の貫通孔１５４ａ、１５４ｂと重なるようにレンズ１００および枠体２３０に対してアーム２２０を位置合わせする。その後、ボルト２３０ｂをアーム２２０の貫通孔および枠体２３０の貫通孔に挿入してボルト２３０ｂにナット２３０ｃを締めて、アーム２２０を枠体２３０およびレンズ１００の側面に固定する。
【０１３３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施形態として実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果を実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１３４】
例えば、図１〜図１３に示したレンズ１００では、本体部１１０および外周部１２０は、連結部１３０を介して互いに連結されており、連結部１３０は、本体部１１０および外周部１２０の位置関係を規定していたが、本実施形態はこれに限定されない。本体部１１０および外周部１２０は、連結部１３０に連結されることなく、位置決めされてもよい。例えば、図１３に示した枠体２３０は、レンズ１００の本体部１１０および外周部１２０をそれぞれ所定の位置に載置するように凸部または凹部が設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、照明器具用レンズおよび照明器具に有用である。
【符号の説明】
【０１３６】
１００    照明器具用レンズ
１１０    本体部
１２０    外周部
１３０    連結部
【図１】
2020184488.tif 000003
【図２】
2020184488.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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