(57)【要約】【課題】歯科用、外科手術用、絵画照明用などのスポット照明用の発光ダイオード照明装置において、集光光束を多く、照度を一様にし、照射位置を正確に位置決めする。【解決手段】発光ダイオード照明装置１は、光学システム３が、非球面タイプの第一のレンズ５を含み、かつ、ＬＥＤ２と第一の非球面レンズ５の間に配置された第二のレンズ６を含んでおり、第二のレンズ６が、ＬＥＤ２に向けられている、曲率半径Ｒ１の凹形曲線状の入射面６’と、曲率半径Ｒ２の凸形曲線状の射出面６’’を有し、Ｒ２＞Ｒ１であり、このレンズ６の光学軸Ｘまたは対称面を基準にして見て、入射面６’がＬＥＤ２の光放射面２’の近傍に位置し、屈折率ｎの透明材料からなる最大の厚みｅがこの第二のレンズ６を形成し、関係式ｅ＝Ｒ２ｘ（１＋１／ｎ）−Ｒ１をほぼ満たすことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード照明装置であり、発光ダイオードすなわちＬＥＤを含み、該ＬＥＤが、前記ＬＥＤによって光放射される光束の大部分を集めるように適し、かつ、照度という点でほぼ一様な照明スポットを離れたところから作り出すように適した光学システム（３）に結合されている装置（１）であって、
前記光学システム（３）が、一方では照明を投射する光学手段（５）を含み、そして他方では、ＬＥＤ（２）と前記照明を投射する光学手段（５）の間に配置されたレンズ（６）を含み、前記レンズ（６）が、ＬＥＤ（２）に向けられている、曲率半径Ｒ１の凹形球面状の入射面（６’）と、曲率半径Ｒ２の凸形球面状の射出面（６’’）を有し、Ｒ２＞Ｒ１であり、前記レンズ（６）の対称軸（Ｘ）を基準にして見て、入射面（６’）が、ＬＥＤ（２）の光放射区域または光放射領域（２’）の近傍に位置する湾曲の曲率半径の中心点を有するとともに、屈折率ｎの透明材料からなる最大の厚みｅが前記レンズ（６）を形成しており、関係式ｅ＝Ｒ２ｘ（１＋１／ｎ）−Ｒ１をほぼ満たすことを特徴とする、発光ダイオード照明装置。
【請求項２】
前記照明を投射する光学手段（５）が、少なくとも一つの非球面レンズ（８）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項３】
前記レンズ（６）の入射面（６’）の表面が、ＬＥＤ（２）の射出面（４）の、ほぼ球状をした外部表面の曲率半径に等しいか、または、わずかに上回る曲率半径Ｒ１を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項４】
前記レンズ（６）が、その入射面（６’）により、透明接着剤の層（４’）を介してＬＥＤ（２）の射出面（４）の外部表面に結合されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項５】
前記レンズ（６）の射出面（６’’）の表面が、半球面より大きなサイズの球面の一部に対応することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項６】
前記非球面レンズ（８）が、円錐頂点を備えた少なくとも一つの面（８’または８’’）を有することを特徴とする、請求項２または請求項２に関する限りにおいて請求項３〜５のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項７】
前記非球面レンズ（８）が、一方では、ＬＥＤ（２）に向けられ、表面が平らまたは非常に大きな曲率半径、特にＲ２に対して非常に大きな曲率半径の球面によって支持された入射面（８’）を有し、他方では、入射面（８’）に相対し、表面が非球面の射出面（８’’）を有することを特徴とする、請求項２または請求項２に関する限りにおいて請求項３〜６のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項８】
前記非球面レンズ（８）が、その光学軸の回りで回転対称であることを特徴とする、請求項２に記載または請求項２に関する限りにおいて請求項３〜７のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項９】
前記非球面レンズ（８）が、双円錐の表面を備えた入射面（８’）または射出面（８’’）を有することを特徴とする、請求項２または請求項２に関する限りにおいて請求項３〜７のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１０】
前記非球面レンズ（８）が、表面が円環面または円筒面の一部に対応する入射面（８’）または射出面（８’’）を有することを特徴とする、請求項２または請求項２に関する限りにおいて請求項３〜７のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１１】
前記照明を投射する光学手段（５）が、ズーム効果を有する調節可能な光学サブ・システムを含んでいることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１２】
前記照明を投射する光学手段（５）が、集められた光束を光導波路（１０）へと再集光する光学手段（８、９）を含んでいることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１３】
前記再集光用の光学手段が、二つの非球面レンズ（８および９）を含み、該二つの非球面レンズが、レンズ（６）の光学軸あるいは対称軸（Ｘ）に直角な平面に対して対称に配置されていることを特徴とする、請求項１２に記載の発光ダイオード照明装置。
【請求項１４】
投射影のない照明を与える操作性の高い歯科用照明機器であり、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置（１）を二つ含み、該二つの発光ダイオード照明装置が並べて取り付けられ、該二つの発光ダイオード照明装置の光束それぞれが、照明すべき区域の部位で一体化するように方向付けられることを特徴とする、照明機器。
【請求項１５】
投射影のない照明を与える操作性の高い外科用照明機器であり、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の発光ダイオード照明装置（１）を少なくとも二つ含み、該二つの発光ダイオード照明装置が並べて取り付けられ、該二つの発光ダイオード照明装置の光束それぞれが、照明すべき区域の部位で一体化するように方向付けられていることを特徴とする、照明機器。
【請求項１６】
複数の発光ダイオード照明装置（１）が、単一の保護用ケース（１１）の中にまとめて取り付けられることを特徴とする、請求項１４または請求項１５に記載の照明機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明の分野に幅広く関わるものであり、特に、独特な特性に応える照明、とりわけ一様な照度を生み出すことに適した照明に関するものであって、発光ダイオード照明装置ならびにそのような発光ダイオード照明装置を少なくとも二つ含んだ照明機器を対象としている。
【０００２】
ある分野または応用によっては、たとえば照明すべき区域における照明の強度や一様性といった点で、一定の技術的な仕様、さらには正規の仕様に応える照明を利用することが必要となることがある。
【０００３】
このことは、とりわけ、たとえば歯科の分野に該当する。実際、この分野で利用される操作性の高い照明機器は、フランス規格ＮＦ、欧州規格ＥＮおよび国際規格ＩＳＯ９６８０の評価基準を満たし、要件に応える必要がある。
【背景技術】
【０００４】
前述したタイプの機器は、操作性の高い歯科用ランプあるいは無影灯のシアリティック（ｓｃｉａｌｙｔｉｑｕｅ登録名）とも呼ばれ、現在では市販されているものであり、一般的には、光源としてハロゲン電球または白熱電球を具備し、このハロゲン電球または白熱電球は、反射面（反射板）および正面の保護窓に結合され、全体が関節式に軸支回動自在の支持アームの端部につり下げられ、停止位置で正確にロックされる。
【０００５】
しかし、これら既存の機器は比較的重く、あまり小型ではなく（支持アームの土台または付け根に電源装置が必要）、そして照明すべき標的区域において良好な一様性を備えた照度を提供するものではない。
【０００６】
その上、用いられる光源の性質自体のために、これら既知の照明機器は大量の熱を発し（患者にも医者にも不快）、しかも、電球を変えるためにしばしば煩わされる必要がある（５０時間〜最大２０００時間が限界寿命）。
【０００７】
他方、発光ダイオード（以下、仏語のＤＥＬ、すなわち英語のＬＥＤで表す）による照明装置が知られている。これらの発光ダイオードは、長い寿命を有し、電力消費量が少なく、過剰な熱を生じさせない。
【０００８】
特に、近年では、光度という点で次第に性能が良くなり、強力になってきている白色ＬＥＤがあり、この白色ＬＥＤは、白熱電球またはハロゲン電球に取って代わることのできるものである。
【０００９】
しかし、これらのＬＥＤに、ＬＥＤによって光放射される光束を集め、その光束を照明すべき表面の部位に導くことを可能にする装置またはシステムを結び付ける必要がある。
【００１０】
これらの装置は、以下の三つの評価基準が満たされればそれだけ有効となるものであり、それら基準とは、
−集められる光束が可能な限り多いこと（最良の効率）、
−照度が一様であること、
−照明される区域が、照明しようと望む対象に適合化されること、
である。
【００１１】
ＬＥＤの光束を最大限に集めることを可能にする既存の装置は、ＬＥＤに対して配置される光学要素であり、コリメータと呼ばれている。
【００１２】
しかし、それらコリメータは、一様性という点で非常に悪く、所定の区域に対する正しい照明を行うことを可能にするものではない。
【００１３】
実際、それらコリメータは、±５°の軸では強い照明を与えるが、±３０°まで、照明は消えることなく規則的に減少する。
【００１４】
本発明は、より特徴的にはランバート法則の光放射パターンを有するＬＥＤに関するものである。完全なランバート法則の光放射について、光放射パターンは、
Ｉ＝Ｉ0*ｃｏｓ（θ）、
というＩ（θ）の変化で表され、ここで、Ｉ0は、ＬＥＤの光束の光放射軸の方向における光度であり、単位は、カンデラ、または、ワット／ステラジアンであり、Ｉは、軸に対して角度θをなす方向における光度である。
【００１５】
Ｌｕｘｅｏｎ  ＩＩＩという名称で知られているような、市販されているいくつかのＬＥＤは、構造的に、変化が上記の式に非常に類似したパターンを有している。
【００１６】
この放射光は、ＬＥＤ前方の半空間をすべてカバーし、その総立体角Ω＝２πステラジアン（約６．２８ステラジアン）となる。
【００１７】
離れたスクリーン（２０ｃｍ〜数メートル）に照射しようとしている対象にこの光線を投射するためには、一つまたは複数のレンズ、および／または、一つの鏡、または複数の鏡、あるいは反射装置からなる光学装置を用意することが必要である。
【００１８】
レンズ付の装置は、ＬＥＤの光放射面の非常に鮮明な像を形成するという点で好適であり、このことは、一様で画定され、有効区域に局限された照明を得るために非常に有利である。
【００１９】
しかし、複数のレンズを利用することは繊細な問題となることがあり、複雑でコストのかかる構造につながる可能性がある。
【００２０】
反射を用いた照明装置、または、Ｌｕｘｅｏｎ社のコリメータ（Ｌｕｘｅｏｎ  ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）のような屈折と反射の組み合わせを用いた照明装置は、一様な照明を生み出さない。
【００２１】
既知の簡単な解決法は、ＬＥＤと単一のレンズを用いることである。スクリーンにおいて光放射区域の鮮明な像を得て、最大の光束を集めるためには、レンズが少なくとも一つの非球面を有することが望ましい。
【００２２】
好ましくは、このようなレンズはＬＥＤと向き合った平らな第一の面と、円錐の頂点を備えた非球面の第二の面を有しており、たとえば、その円錐の曲率半径はＲ＝９ｍｍであり、漸減のパラメータはｋ＝−０．６である。
【００２３】
円錐の頂点の方程式は知られているように、以下のように記述される。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
６０ルーメンのＬｕｘｅｏｎＩＩＩタイプの白色ＬＥＤについては、前記で定義した非球面レンズで、７００ｍｍ離れたスクリーンに集められる光束の合計は２０ルーメンであり、したがって、エネルギーの効率は３３％である（レンズによって集められ、屈折させられる光束の合計ＦLと、ＬＥＤによって光放射される光束の合計ＦOとの比ＦL／ＦO）。
【００２６】
この低い効率は、ＬＥＤから出る光線の一部しかレンズによって集められないことに起因している。立体角という点では、市場にある最良のレンズでも、集められる立体角はＬＥＤの立体角の４分の１しかない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
このように、本発明に課される主要な問題は、前述した既知の解決法（ＬＥＤ＋非球面レンズ）の効率を大幅に改善することを可能にし、上述した三つの評価基準、すなわち、集光光束ができるだけ多いこと、照度が一様であること、かつ、照射区域が所望の対象に適合すること、の基準にうまく応える発光ダイオード照明装置を提供することを可能にするような簡単な解決法を提供することからなる。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
そのため、本発明が対象とするのは、発光ダイオード照明装置であり、発光ダイオードすなわちＬＥＤを含み、該ＬＥＤが、前記ＬＥＤによって光放射される光束の大部分を集めるように適し、かつ、照度という点でほぼ一様な照明スポットを離れたところから作り出すように適した光学システム（３）に結合されている装置であって、
前記光学システムが、一方では照明を投射する光学手段を含み、そして他方では、ＬＥＤと前記照明を投射する光学手段の間に配置されたレンズを含み、前記レンズが、ＬＥＤに向けられている、曲率半径Ｒ１の凹形球面状の入射面と、曲率半径Ｒ２の凸形球面状の射出面を有し、Ｒ２＞Ｒ１であり、前記レンズの対称軸を基準にして見て、入射面が、ＬＥＤの光放射区域または光放射領域の近傍に位置する湾曲の曲率半径の中心点を有するとともに、屈折率ｎの透明材料からなる最大の厚みｅが前記レンズを形成しており、関係式ｅ＝Ｒ２ｘ（１＋１／ｎ）−Ｒ１をほぼ満たすことを特徴とする、発光ダイオード照明装置である。
【００２９】
本発明の好ましい変形実施例および／または本発明の好適な追加の特徴に関連し、本発明に係る装置はさらに、以下の各特徴を個別にまたは累積して備えることができ、それら各特徴とは、
【００３０】
照明を投射する光学手段が少なくとも一つの非球面レンズを含むこと、
【００３１】
レンズの入射面の表面が、ＬＥＤの射出面のほぼ球面の形状をした外面の曲率半径に等しいか、または、わずかに上回る曲率半径Ｒ１を有すること、
【００３２】
レンズがその入射面により、透明な接着剤の層を介してＬＥＤの射出面の外面に結合されること、
【００３３】
レンズの射出面の表面が、半球面より大きなサイズの球面部分に対応すること、
【００３４】
非球面レンズが円錐頂点のある少なくとも一つの面を有すること、
【００３５】
非球面レンズが、一方では、ＬＥＤに向けられ、表面が平らまたは非常に大きな曲率半径、特にＲ２に対して非常に大きな曲率半径の球面によって支持されている入射面を有し、他方では、入射面に相対し、表面が非球面である射出面を有すること、
【００３６】
非球面レンズが光学軸の回りで回転対称であること、
【００３７】
非球面レンズが双円錐面のある入射面または射出面を有すること、
【００３８】
非球面レンズが、表面が円環面または円筒面の一部に対応する入射面または射出面を有すること、
【００３９】
照明を投射する光学手段が、ズーム効果のある調節可能な光学サブ・システムを含むこと、
【００４０】
照明を投射する光学手段が、集められた光束を光導波路へと再集光するための光学手段を含むこと、
【００４１】
再集光用の光学手段が、レンズの光学軸あるいは対称軸に直角な平面に対して対称に配置された二つの非球面レンズを含むこと、
である。
【００４２】
また、本発明は、投射影のない照明を提供する操作性の高い歯科用照明機器にも関するものであり、該機器は、上述した二つの発光ダイオード照明装置を含み、該二つの発光ダイオード照明装置が並べて取り付けられ、該二つの発光ダイオード照明装置の光束それぞれが照明すべき区域の部位で一体となるように方向付けられることを特徴としている。
【００４３】
さらに、本発明は、投射影のない照明を提供する操作性の高い外科用照明機器にも関するものであり、該機器は、上述した少なくとも二つの発光ダイオード照明装置を含み、該二つの発光ダイオード照明装置が並べて取り付けられ、該二つの発光ダイオード照明装置の光束それぞれが照明すべき区域の部位で一体となるように方向付けられることを特徴としている。
【００４４】
好ましくは、前述した機器のそれぞれを形成する複数の発光ダイオード照明装置は、たとえば関節式に軸支回動自在の支持アームの端部に固定された保護用の単一のカバーまたはケースの中にまとめて取り付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明は、非制限的な例として示し、添付の概略的な図面とともに説明される好ましい実施態様に関する以下の説明によってより良く理解されるものであり、各図面において、
−図１Ａ、図１Ｂは、本発明の二つの変形実施例による発光ダイオード照明装置の概略図であり、
−図２は、図１の発光ダイオード照明装置の一部をなす球面の入射面と射出面とを備えたレンズを、図１とは異なった尺度で示す断面図であり、
−図３、図４は、単一の非球面レンズに結合されたＬＥＤ（図３）または本発明に係る光学システムに結合されたＬＥＤ（図４）によって与えられる照度の分布を表す、投射スクリーンの像を示す図（ルクス単位で階調表示）であり、
−図５は、双円錐形の非球面レンズを備えた本発明に係る発光ダイオード照明装置によって与えられる照度を示す、図３、４と同様な図であり、
−図６Ａ、図６Ｂは、再集光手段を組み込んだ、本発明の別の二つの変形実施例による発光ダイオード照明装置の概略図であり（図６Ｂは、図１Ｂに示したものとは異なる光学手段５を有す）、そして、
−図７は、本発明に係る二つの発光ダイオード照明装置を含んだ照明機器の概略図であり、その二つの発光ダイオード照明装置が、関節式に軸支回動自在の支持アームに担持されたケースの中に取り付けられているものでる。
【００４６】
添付図面の図１、図６が示すように、発光ダイオード照明装置１は、発光ダイオードＬＥＤ２を含み、そのＬＥＤは、そのＬＥＤによって光放射される光束の大部分を集めるように適し、かつ、照度という点でほぼ一様な照明スポット７を離れたところから生み出すように適した光学システム３に結合されている。
【００４７】
本発明によると、光学システム３が、一方では照明を投射する光学手段５を含み、そして他方では、ＬＥＤ２と前記照明を投射する光学手段５の間に配置されたレンズ６を含み、前記レンズ６が、ＬＥＤ２に向けられている、曲率半径Ｒ１の凹形球面状の入射面６’と、曲率半径Ｒ２の凸形球面状の射出面６’’を有し、Ｒ２＞Ｒ１であり、前記レンズ６の対称軸Ｘを基準にして見て、入射面６’が、ＬＥＤ２の光放射区域または光放射領域２’の近傍に位置する湾曲の曲率半径の中心点を有するとともに、屈折率ｎの透明材料からなる最大の厚みｅが前記レンズ６を形成しており、関係式ｅ＝Ｒ２ｘ（１＋１／ｎ）−Ｒ１をほぼ満たしている。
【００４８】
このように、本発明の基本原理は、ＬＥＤ２と投射の光学手段５の間に、効率の改善を可能にするガラス製または透明なプラスチック材料製（ポリカーボネートまたはアクリルなど）の光学要素であるレンズ６を介在させることからなる。
【００４９】
投射の光学手段５は、好適には、少なくとも一つの非球面レンズ８（図１Ａ）または両面凸レンズ（図１Ｂ）から構成される、またはこれらを含んでいる。
【００５０】
光学要素６は、好ましくはレンズであり、そのレンズの入射面６’は凹形球面である。そのレンズは、曲率半径Ｒ１を有し、ＬＥＤの射出面４の曲率半径に近い。そのレンズは、好ましくはＬＥＤ２の表面に対して密接に配置される。この入射面６’は、好ましい実施態様では、ＬＥＤ２と接触するように配置するため、ほぼ半球となっている。
【００５１】
また、好ましくは、このレンズ６の射出面６’’も球状であり、その表面は好ましくは半球より大きい（超半球とでも呼べるものである）。
【００５２】
このレンズ６は、ＬＥＤから出るより大きな立体角を集光することを目的としている。実際には、この立体角が、２．５と３の間に含まれる係数で倍増され、集光される光束が、およそ２の係数で倍増されるように、このレンズを選択することになる。
【００５３】
ランバート法則に従わないパターンを有するＬＥＤは、本発明との関係において、コリメーション効率の全体的な向上を受けるのだが、それは、発光ダイオード照明装置１が、ＬＥＤからより大きな立体角を集めるからである。
【００５４】
レンズ６は、半径Ｒ１の球状の入射面６’と、半径Ｒ２の球状の射出面とを有する。二つの面の各頂点は、ｅだけ離れており、そのｅは、レンズ６の光学軸あるいは対称軸における厚みである。
【００５５】
このレンズ６は屈折率ｎの材料で作られ、好適には、曲率半径Ｒ１の第一の面、入射面６’は、ＬＥＤ２の光放射領域または光放射区域２’の面に非常に近い湾曲の曲率半径の中心点を有している。
【００５６】
好ましい実施態様では、半径Ｒ１は、ＬＥＤの射出面２’の曲率半径とほとんど同じであり、これら二つの面２’、６’は、透明な接着剤４’で接着して一体とすることができる。その利点は、ＬＥＤにレンズ６を固定するということであり、この固定によって、完全かつ取り外しのできない位置決定と、照明効率を向上させることが可能となるのだが、なぜなら、この接着によって、ＬＥＤとレンズ６に向き合った面４、６’で反射によって失われる照明の大部分をなくすことになるからである。
【００５７】
接着剤は、好ましくは透明樹脂のタイプであり、好適には、ＬＥＤの屈折率の値とレンズ６の屈折率の値との間に含まれる屈折率を有している。
【００５８】
たとえば、ＥＰＯＴＥＣＮＹ社によるＥ５０１という名称で知られている、屈折率１．５３の透明樹脂の接着剤を用いることができる。
【００５９】
第二の面である射出面６’’は球面の、屈折率の異なる二つの均質な透明媒体を隔てる面、を形成する曲率半径Ｒ２を有し、この屈折率の異なる二つの均質な透明媒体を隔てる面は、ヤングの点の無収差の共役結合を用いて屈折を行う。
【００６０】
この共役結合は、
ｅ＋Ｒ１＝Ｒ２*（１＋１／ｎ）
したがって、この式から、
ｅ＝Ｒ２*（１＋１／ｎ）−Ｒ１、
というＲ１、Ｒ２、ｅおよびｎの間の関係式について生じるものである。
【００６１】
曲率半径Ｒ２は、決定されておらず、装置の占めるスペース、機械的かつ光学的な実施態様およびコストといった理由に応じて選択されるものである。
【００６２】
好ましくは、ＬＥＤの射出面４の半径に等しい半径Ｒ１が選択されることになり、このときレンズ６の入射面６’はＬＥＤに接着されており、また、ＬＥＤ２と、たとえば非球面レンズ８の形状をした投射の光学手段５との間で利用可能なスペースを考慮して、超半球状の前記レンズ６の使用を可能にする半径Ｒ２が選択されることになる。
【００６３】
実施例：
−非球面レンズ８が、焦点距離２８ｍｍを有し、屈折率が１．５に近い透明材料（ＢＫ７ガラスまたはＢ２７０ガラス、アクリルなど）で作成される。
−超半球レンズ６が、ｎ＝１．５８５、Ｒ１＝３ｍｍ、Ｒ２＝６ｍｍおよびｅ＝６．８ｍｍのポリカーボネート製である。
−レンズ６、８二つ全体の焦点距離が、１８ｍｍである。
【００６４】
スクリーンへの投射によって得られた光度の測定結果の客観的な比較については、レンズ６と焦点距離が２８ｍｍの非球面レンズ８を、焦点距離が単独で１８ｍｍの非球面レンズ単体に対して比較することは、得られる像が同じ寸法であるため、可能である。
【００６５】
これら両方のシミュレーションの結果は、超半球レンズ６の介在によって、照明装置から一定距離に配置されたスクリーンにおける像の寸法という点で同様な結果について、倍の測光効率が与えられることを示している（図３と図４との比較）。
【００６６】
図３については、
−１０ｃｍ2の中心部での平均＝６２００ルクス、
−像に組み込まれた光束の合計＝２０ルーメン、
であり、図４については、
−１０ｃｍ2の中心部での平均＝１２０００ルクス、
−像に組み込まれた光束の合計＝４０ルーメン、
である。
【００６７】
いくつかの特定の場合には、ある一つの方向にのみ延長された照明が必要となることがある。たとえば、それは歯科医業の分野における無影灯のシアリティックの場合に当てはまる。
【００６８】
非球面レンズ８のために適合された特殊な形状を選択することで、超半球レンズ６を変更することなく、このような効果を得ることが可能である。このとき、非球面レンズは回転対称ではなくなる。
【００６９】
このタイプの照明を実現することが可能となるのは、レンズ８の様々な形状であるので、たとえば、円環面または双円錐状の面とすることができる。
【００７０】
好ましくは、入射面８’は平らまたは微かに球面であり、射出面８’’は非球面であり、その非球面は、スクリーン上の照明の二つの延長方向に対応する二つの直角な平面において異なっている二つの非球面の頂点を伴う。
【００７１】
このような表面の一つの実施例は双円錐面であり、その双円錐面の二つの直角な頂点はそれぞれ、曲率半径Ｒと漸減の性質ｋによってパラメータ化される。
【００７２】
好ましい、ある一つの実施態様では、レンズ８は、１．５に近い屈折率をした材料の、ガラスまたはプラスチックで作られる。
【００７３】
ＬＥＤに向き合った面８’は平らである。
【００７４】
射出面８’’が、
Ｙに沿って、Ｒｙ＝１３ｍｍ、ｋｙ＝−０．６、
Ｘに沿って、Ｒｘ＝１５．５ｍｍ、ｋｘ＝−０．４、
という二つの円錐頂点を特徴としている。
【００７５】
この結果は、延長された照明と、およそ７０％という非常に良好な効率を示している（図５参照）。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
歯科または外科用の無影灯のシアリティックへの応用では、発光ダイオード照明装置１（ＬＥＤ２、超半球レンズ６および、たとえば非球面レンズ８の形状をした投射の光学手段５）を少なくとも二つ用いることで、現行の規格で規定されているような、影のない照明を得るようになっている。
【００７７】
もう一つの利用方法では、単一の非球面レンズ８を、少なくとも一方が非球面である少なくとも二つのレンズ８および９の集合で置き換えることができる。この装置によって、焦点距離を連続的に可変でき、したがって、ズームタイプの効果を得ることが可能となり、照明区域を、大小自在に可変できる。
【００７８】
もう一つの応用タイプとしては、美術館における絵画用などの指向性の照明であり、本発明に係る発光ダイオード照明装置１は、矩形の照明を得るように照明を一方向に延長することで照明区域に適合化することができるため（図５）、この応用に完全に適合化されている。
【００７９】
もう一つの応用タイプは、光導波路１０におけるＬＥＤ２の光束の集光である。このとき、導波路１０の内部へと光束の大部分を再集光することが重要であり、その導波路は、一ブロックの透明部品または光ファイバーの集合とすることができる。本発明に係る発光ダイオード照明装置は、再集光手段の形状をした投射用の光学手段５によって、導波路１０の中へと集光されたこの光束を集めることを可能にする。第一の非球面レンズ８に対称に配置された、同一の第二の非球面レンズ９（図６Ａ）によって、このタイプの再集光が可能となるのであり、また、両面凸レンズ（図６Ｂ）においても同様である。
【００８０】
もちろん、本発明は、説明した実施態様および添付図面に示した実施態様に限定されるものではない。変更、とりわけ、さまざまな要素による構成といった視点の、または等価の技術での置き換えによる、本発明の保護領域を逸脱しない変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１Ａ】本発明に係る発光ダイオード照明装置の一実施例の概略図
【図１Ｂ】本発明に係る発光ダイオード照明装置の他の一実施例の概略図
【図２】図１の発光ダイオード照明装置のレンズの断面図
【図３】単一の非球面レンズの場合の照度分布と、投射スクリーンの像
【図４】双円錐形非球面レンズの場合の照度分布と、投射スクリーンの像
【図５】双円錐形の非球面レンズの場合の照度分布
【図６Ａ】再集光手段を組み込んだ、発光ダイオード照明装置の概略図
【図６Ｂ】再集光手段を組み込んだ、発光ダイオード照明装置の概略図
【図７】本発明に係る二つの照明装置を含んだ照明機器の概略図
【符号の説明】
【００８２】
１    発光ダイオード照明装置
２    ＬＥＤ
２’  光放射領域
３    光学システム
４    射出面
５    光学手段
６    レンズ
６’  入射面
６’’射出面
７    照明スポット
８    非球面レンズ
８’  入射面
９    非球面レンズ
１０  光導波路
１１  保護用ケース
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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