(57)【要約】【課題】照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現すること。【解決手段】レンズ３は、凸曲面３Ａと、高拡散面３Ｂと、を具備する。凸曲面３Ａは、光軸方向の前面において光軸方向の前側に膨出して形成されている。高拡散面３Ｂは、光軸方向の後面において周縁に沿って環状に配置され径方向外側から径方向内側に向かって光軸方向の前側に傾く斜面から形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向の前面において前記光軸方向の前側に膨出して形成される凸曲面と；
前記光軸方向の後面において周縁に沿って環状に配置され径方向外側から径方向内側に向かって前記光軸方向の前側に傾く斜面から形成される第一後面と；
を具備するレンズ。
【請求項２】
前記第一後面は、光軸方向の前側に膨出する曲面から形成される請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
前記光軸方向の後面において前記第一後面の径方向内側に配置され前記光軸方向に直交する平面又は前記光軸方向の後側に膨出する曲面から形成される第二後面を具備する請求項１又は２に記載のレンズ。
【請求項４】
前記第一後面と前記第二後面とを滑らかに接続する第三後面を具備する請求項３に記載のレンズ。
【請求項５】
光源と；
請求項１〜４のいずれか１つに記載のレンズと；
を具備する照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、レンズ及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明装置として、例えばスタジオや舞台等で使用されるスポットライトでは、光源及びこの光源の光を投光するレンズを備えている。このような照明装置において照射光のエッジの広がりを実現する場合、照射光を拡散させる手段が用いられている。例えば特許文献１には、照射光に介在される拡散板を設けることが示されている。また、例えば特許文献２には、レンズの後面にシボ加工のような拡散処理加工を施すことや、フレネルレンズを用いることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０７６１２６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１６４９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、照射光に介在される拡散板を設けたり、レンズの後面に拡散処理加工を施したりすると、光エネルギーが低下するため照射光の明るさが低下してしまう。また、フレネルレンズでは、構造上凸レンズに対して光りの取り出し効率は劣る。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現することのできるレンズ及び照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のレンズは、曲面と；拡散面と；を具備する。曲面は、光軸方向の前面において光軸方向の前側に膨出して形成される。拡散面は、光軸方向の後面において周縁に沿って環状に配置され径方向内側から径方向外側に向かって光軸方向の後側に傾く斜面から形成される。
【発明の効果】
【０００７】
照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る照明装置の概略図である。
【図２】図２は、実施形態に係るレンズの詳細断面図である。
【図３】図３は、配光を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るレンズの他の例の詳細断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るレンズの他の例の詳細断面図である。
【図６】図６は、実施形態に係るレンズの他の例の詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で説明する実施形態に係るレンズ３は、凸曲面３Ａと、高拡散面（第一後面）３Ｂと、を具備する。凸曲面３Ａは、光軸方向の前面において光軸方向の前側に膨出して形成されている。高拡散面３Ｂは、光軸方向の後面において周縁に沿って環状に配置され径方向外側から径方向内側に向かって光軸方向の前側に傾く斜面から形成されている。
【００１０】
また、以下で説明する実施形態に係るレンズ３では、高拡散面３Ｂは、光軸方向の前側に膨出する曲面から形成されている。
【００１１】
また、以下で説明する実施形態に係るレンズ３では、低拡散面（第二後面）３Ｃを具備する。低拡散面３Ｃは、光軸方向の後面において高拡散面３Ｂの径方向内側に配置され光軸方向に直交する平面又は光軸方向の後側に膨出する曲面から形成されている。
【００１２】
また、以下で説明する実施形態に係るレンズ３では、接続面（第三後面）３Ｄを具備する。接続面３Ｄは、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとを滑らかに接続する。
【００１３】
以下で説明する実施形態に係る照明装置は、光源２と、上記のいずれか１つに記載のレンズ３とを具備する。
【００１４】
以下、図面を参照して、実施形態に係るレンズ３及び照明装置１を説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１５】
［実施形態］
図１は、実施形態に係る照明装置の概略図である。実施形態に係るレンズの詳細断面図である。図３は、配光を示す図である。
【００１６】
照明装置１は、例えばスタジオや舞台等で使用されるスポットライトである。照明装置１は、図１に示されているように、光源２とレンズ３とを備え、図示されていないベースを備えている。
【００１７】
光源２は、ベースに固定されている。光源２は、図には明示しないが、ＬＥＤモジュールを備えている。ＬＥＤモジュールは、光源２のうちのレンズ３に対向する面に配置されている。ＬＥＤモジュールは、チップオンボード（ＣＯＢ：Chip  On  Board）型のモジュールであり、基板と発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）を備えている。基板は、平坦である板状に形成されている。発光ダイオードは、基板の一方の面に配置され、基板に実装されている。発光ダイオードは、複数設けられていてもよく、この場合、基板の一方の面のうちの互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、基板に実装されている。発光ダイオードは、基板から電力が供給されることにより、図１に矢印Ａで示す基板の一方の面から遠ざかる方向に発光する。
【００１８】
レンズ３は、凸レンズである。レンズ３は、光軸４を中心とした円形状に形成されている。レンズ３は、光源２から発される光に照らされるように配置され、光軸４が光源２から発される光の中心となるように配置されている。レンズ３は、光軸４の延在する方向であって光軸４と平行な方向である光軸方向に移動可能にベースに支持されている。レンズ３は、その移動に際し、光源２と所定の位置だけ離れた位置において固定されるようにベースに支持されている。なお、レンズ３がベースに固定され、光源２が軸方向に移動可能でレンズ３と所定の位置だけ離れた位置において固定されるようにベースに支持されていてもよい。即ち、光源２とレンズ３とは、光軸方向に相対的に移動可能な関係にある。
【００１９】
図１では、照明装置１により照明されるスクリーン１１を示している。スクリーン１１は、平坦である照射面１２が形成されている。スクリーン１１は、照明装置１から所定の距離だけ離れた位置に、照射面１２が光軸４に垂直になるように配置されている場合で、照明装置１により照明されたときに、照射面１２に照射光１４が照射される。
【００２０】
ここで、図１に示すように、光軸方向において、光源２が光を発する方向に向く側を前側といい、光源２が光を発する反対方向に向く側を後側という。即ち、レンズ３は、光源２の前側に配置されている。スクリーン１１は、レンズ３のさらに前側に配置されている。また、実施形態において、光軸４と直交する方向を径方向とし、光軸４から遠ざかる方向を径方向外側といい、光軸４に近づく方向を径方向内側という。
【００２１】
図２に示すように、レンズ３は、凸曲面３Ａと、高拡散面（第一後面）３Ｂと、低拡散面（第二後面）３Ｃと、接続面（第三後面）３Ｄとを具備する。
【００２２】
凸曲面３Ａは、レンズ３における光軸方向の前側の前面を構成している。凸曲面３Ａは、レンズ３の周端３Ｅから光軸方向の前側に膨出して形成されている。凸曲面３Ａは、周端３Ｅから光軸方向の前側に徐々に膨出し、光軸４の位置で最も膨出して形成されている。
【００２３】
高拡散面３Ｂは、レンズ３における光軸方向の後側の後面の一部を構成している。高拡散面３Ｂは、レンズ３の周縁に沿って環状に配置されている。高拡散面３Ｂは、径方向外側から径方向内側に向かって光軸方向の前側に傾く斜面から形成されている。高拡散面３Ｂは、レンズ３の周端３Ｅから径方向内側に向かって光軸方向の前側に傾く斜面から形成されている。即ち、高拡散面３Ｂは、光軸方向の後側に向き、かつレンズ３の中心である光軸４に向かって径方向内側に向くように、光軸４に直交する直面３Ｆに対して傾斜する斜面として形成されている。高拡散面３Ｂは、図２に示すように、光軸方向の前側に膨出する曲面から形成されている。
【００２４】
低拡散面３Ｃは、レンズ３における光軸方向の後側の後面の一部を構成している。低拡散面３Ｃは、レンズ３の中心であって光軸４の位置を含むように光軸４を中心とした円形状に配置されている。即ち、低拡散面３Ｃは、光軸方向の後面において高拡散面３Ｂの径方向内側に配置されている。また、低拡散面３Ｃは、光軸４の位置で最も膨出して形成されている。即ち、高拡散面３Ｂは、光軸方向の後側に向き、かつレンズ３の中心である光軸４から径方向外側に向くように、光軸４に直交する直面３Ｆに対して傾斜する斜面として形成されている。低拡散面３Ｃは、図２に示すように、光軸方向の後側に膨出する曲面から形成されている。
【００２５】
接続面３Ｄは、レンズ３における光軸方向の後側の後面の一部を構成している。接続面３Ｄは、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとの間で環状に形成されている。接続面３Ｄは、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとを滑らかに接続する。接続面３Ｄは、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとを滑らかに接続するうえで、高拡散面３Ｂ及び低拡散面３Ｃの形状に伴って曲面や平面として形成されている。接続面３Ｄは、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとを滑らかに接続するうえで、高拡散面３Ｂ及び低拡散面３Ｃの形状に伴って、光軸方向の後側に向き、かつレンズ３の中心である光軸４に向かって径方向内側や径方向外側に向くように、光軸４に直交する直面３Ｆに対して傾斜する斜面として形成されている。また、接続面３Ｄは、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとを滑らかに接続するうえで、高拡散面３Ｂ及び低拡散面３Ｃの形状に伴って、光軸方向の後側に向き、かつ光軸４に直交する直面３Ｆに対して平行な平面として形成されている。
【００２６】
図３では、上述したレンズ３や複数のレンズを上述した照明装置１に採用し、スクリーン１１の照射面１２に照射光（ビーム）１４を照射したときの配光を示している。図３において、実線が上述した実施形態のレンズ３の照射光Ｂ１の配光を示し、細かい破線が後面を直面３Ｆとした形態のレンズの照射光Ｂ２の配光を示し、荒い破線が後面を直面３Ｆとした全面にシボ加工を施した形態のレンズの照射光Ｂ３の配光を示している。
【００２７】
後面を直面３Ｆとした全面にシボ加工を施した形態のレンズの照射光Ｂ３の配光は、シボ加工によってビーム角が広くなりエッジの広がりを実現しているが、シボ加工により光エネルギーが低下するため高度が下がり明るさが低下する。後面を直面３Ｆとした形態のレンズの照射光Ｂ２の配光は、シボ加工を施していないことから光エネルギーが低下しないため高度が高く明るさが損なわれないが、ビーム角が狭くエッジの広がりを実現できない。一方、上述した実施形態のレンズ３の照射光Ｂ１は、シボ加工を施していないことから光エネルギーが低下しないため高度が高く明るさが損なわれない。しかも、上述した実施形態のレンズ３の照射光Ｂ１は、高拡散面３Ｂによってビーム角が広くなりエッジの広がりを実現している。
【００２８】
従って、実施形態のレンズ３は、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現できる。言い換えると、実施形態のレンズ３は、拡散板や拡散処理加工を採用することなく、ビーム角を広げることのできる高拡散面３Ｂを具備している。
【００２９】
また、実施形態のレンズ３では、高拡散面３Ｂが光軸方向の前側に膨出する曲面から形成されていることから、図３に示すように、照射光Ｂ１は、ビーム角が広がる部分において徐々に滑らかに広くなるため、エッジの広がりの明るさを徐々に滑らかに変化させることができる。
【００３０】
また、実施形態のレンズ３では、光軸方向の後側に膨出する曲面から形成された低拡散面３Ｃを具備していることから、図３に示すように、照射光Ｂ１は、光軸４を含むビーム角が狭い中央部分において、光軸４から徐々に滑らかに広がるため、当該部分の明るさを徐々に滑らかに変化させることができる。
【００３１】
また、実施形態のレンズ３では、高拡散面３Ｂと低拡散面３Ｃとを滑らかに接続する接続面３Ｄを具備していることから、図３に示すように、照射光Ｂ１は、ビーム角が広がる部分と光軸４を含むビーム角が狭い中央部分との間が徐々に滑らかに広がるため、接続部分の明るさを徐々に滑らかに変化させることができる。
【００３２】
ところで、実施形態のレンズ３では、高拡散面３Ｂが光軸方向の前側に膨出する曲面から形成され、光軸方向の後側に膨出する曲面から形成された低拡散面３Ｃを具備している構成において、凸曲面３Ａの曲率Ｃａと、高拡散面３Ｂの曲率Ｃｂと、低拡散面３Ｃの曲率Ｃｃとは、Ｃｃ≦Ｃｂ＜Ｃａの関係が好ましい。この関係により、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現したうえで、照明光の光軸４からエッジまでの明るさを光軸４からエッジに向かって徐々に滑らかに低下させることができる。
【００３３】
また、実施形態の照明装置１は、実施形態のレンズ３を具備していることから、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現できる。
【００３４】
［他の実施形態］
図４〜図６は、実施形態に係るレンズの他の例の詳細断面図である。
【００３５】
図４に示す例は、上述した実施形態に対し、高拡散面３Ｂが平面から形成されている形態である。このような形態であっても、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現できる。
【００３６】
図５に示す例は、上述した実施形態に対し、低拡散面３Ｃが平面から形成されている形態である。このような形態であっても、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現できる。この構成において、凸曲面３Ａの曲率Ｃａと、高拡散面３Ｂの曲率Ｃｂと、低拡散面３Ｃの曲率Ｃｃとは、Ｃｃ＜Ｃｂ＜Ｃａの関係が実現できる。この関係により、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現したうえで、照明光の光軸４からエッジまでの明るさを光軸４からエッジに向かって徐々に滑らかに低下させることができる。
【００３７】
図６に示す例は、上述した実施形態に対し、低拡散面３Ｃが光軸方向の前側に膨出して形成されている形態である。このような形態であっても、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現できる。この構成において、凸曲面３Ａの曲率Ｃａと、高拡散面３Ｂの曲率Ｃｂと、低拡散面３Ｃの曲率Ｃｃとは、Ｃｃ≦Ｃｂ＜Ｃａの関係が実現できる。この関係により、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現したうえで、照明光の光軸４からエッジまでの明るさを光軸４からエッジに向かって徐々に滑らかに低下させることができる。
【００３８】
各他の実施形態は、それぞれ組み合わせることができ、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現できる。例えば、図４に示す例と図５に示す例とを組み合わせた場合、凸曲面３Ａの曲率Ｃａと、高拡散面３Ｂの曲率Ｃｂと、低拡散面３Ｃの曲率Ｃｃとは、Ｃｃ＝Ｃｂ＜Ｃａの関係が実現できる。この関係により、照射光の明るさを損なうことなく、照射光のエッジの広がりを実現したうえで、照明光の光軸４からエッジまでの明るさを光軸４からエッジに向かって徐々に滑らかに低下させることができる。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１：照明装置
２：光源
３：レンズ
３Ａ：凸曲面
３Ｂ：高拡散面
３Ｃ：低拡散面
３Ｄ：接続面
３Ｅ：周端
３Ｆ：直面
４：光軸
１１：スクリーン
１２：照射面
１４：照射光
【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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