(57)【要約】【課題】従来に比べて照射パターンのむらを軽減することが可能なスポットライト用フレネルレンズを提供する。【解決手段】フレネルレンズ２は、光軸Ｍが中心を通る平凸レンズ状の中心レンズ部２１と、中心レンズ部２１の外側で光軸Ｍに対して同心的に設けられ前面側に山部２３を有する複数の輪帯状レンズ部２２とで構成されている。各輪帯状レンズ部２２の山部２３は、光軸Ｍ側の側面からなる立ち上がり面２３ａと、立ち上がり面２３ａに交差する凸曲面からなる有効面２３ｂとを有しており、各立ち上がり面２３ａそれぞれがランプ１の光を拡散透過する拡散面となっている。従来構成における各輪帯状レンズ部２２の有効面２３ｂの曲率を変更せずに、各輪帯状レンズ部２２それぞれにおいて光軸Ｍを含む断面における立ち上がり面２３ａの長さＨが光軸Ｍに近い輪帯状レンズ部２２ほど短く設定されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面側に山部を有する複数の輪帯状レンズ部が光軸に対して同心的に設けられ、各輪帯状レンズ部の山部が光軸側の側面からなる立ち上がり面と立ち上がり面に交差する凸曲面からなる有効面とを有し、光源の前方に配置されるスポットライト用フレネルレンズであって、後面および各輪帯状レンズ部の立ち上がり面それぞれを光源の光を拡散透過する拡散面とし、各輪帯状レンズ部それぞれにおいて光軸を含む断面における立ち上がり面の長さが光軸に近い輪帯状レンズ部ほど短く設定されてなることを特徴とするスポットライト用フレネルレンズ。
【請求項２】
前記各有効面が前記光源の光を拡散透過する拡散面としてあることを特徴とする請求項１記載のスポットライト用フレネルレンズ。
【請求項３】
前記各有効面において各輪帯状レンズ部の山部の山頂近傍が前記光源の光を拡散透過させる拡散面としてあることを特徴とする請求項１記載のスポットライト用フレネルレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舞台やスタジオなどで利用される照明用のスポットライトの一部を構成するスポットライト用フレネルレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、舞台やスタジオなどで利用される照明用のスポットライトとして、一面が開口された灯具本体内にランプを配置し、灯具本体の開口部分を通してランプからの光を出射させるようにしたものが提供されている。この種のスポットライトでは、ランプの光を集光するレンズが灯具本体の開口部分を閉塞するようにランプの前方に配置されているが、レンズの軽量化を図るとともにエッジのぼやけた照射パターンを得るために、平凸レンズの代わりに図６に示すようなフレネルレンズ２が用いられることが多い。なお、図６はフレネルレンズ２の光軸Ｍを含む断面の右半分を図示したものであり、実際の形状は図６の断面図を光軸Ｍを中心として３６０°回転して得られる形状である。
【０００３】
図６に示す構成のフレネルレンズ２は、光軸Ｍが中心を通る平凸レンズ状の中心レンズ部２１と、中心レンズ部２１の外側で光軸Ｍに対して同心的に設けられ前面側に山部２３を有する複数の輪帯状レンズ部２２とで構成されている。各輪帯状レンズ部２２の山部２３は、光軸Ｍ側の側面からなる立ち上がり面２３ａと、立ち上がり面２３ａに交差する凸曲面からなる有効面２３ｂとを有しており、フレネルレンズ２は、中心レンズ部２１の前面（凸曲面）２１ａと各輪帯状レンズ部２２の各有効面２３ｂとで前面側のレンズ有効面を構成している。上述の説明から分かるように、各有効面２３ｂは円環状に形成されている。また、フレネルレンズ２の後面は平面状であって、中心レンズ部２１の後面および各輪帯状レンズ部２２の後面とは同一平面上に揃っている。
【０００４】
なお、上述のフレネルレンズ２は、各輪帯状レンズ部２２それぞれにおいて光軸Ｍを含む断面における立ち上がり面２３ａの長さが光軸Ｍから遠い輪帯状レンズ部２２ほど短く設定されている。また、光軸Ｍを含む断面において光軸Ｍと立ち上がり面２３ａとのなす角度はより小さい方が望ましいが、この角度は金型の抜き勾配が確保できるように例えば５°程度に設定される。
【０００５】
ところで、上述のフレネルレンズ２は、前面側のレンズ有効面が複数の円環状の凸曲面からなる有効面２３ｂを有していることにより起こる照射むらと、後面２ａから入射した光の一部が立ち上がり面２３ａに到達して立ち上がり面２３ａで全反射することによって起こる照射パターンのむらとを防ぐために、後面２ａおよび各輪帯状レンズ部２２の山部２３の立ち上がり面２３ａそれぞれにシボ加工のような拡散処理加工を施すことによって、後面２ａおよび各輪帯状レンズ部２２の立ち上がり面２３ａそれぞれが光源であるランプ（図示せず）の光を拡散透過する拡散面としてある。
【０００６】
しかして、上述のフレネルレンズ２では、照射むらが平均化され、前面側のレンズ有効面が複数の円環状の有効面２３ｂを有していることに起因した照射むらが軽減される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のフレネルレンズ２では、図７に示すように、フレネルレンズ２の後方に位置するランプ（図示せず）からの光線Ｌがフレネルレンズ２の後面２ａへ入射して同図中に模式的に示した拡散範囲Ｅで拡散するので、結果として、立ち上がり面２３ａに到達する光が多くなり、図８に示すように光線Ｌが立ち上がり面２３ａで全反射することによって起こる照射パターンのむらを十分に軽減することができないという不具合があった。なお、図７中に破線で示した直線Ｆは同図中における拡散範囲Ｅの中心を示している。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来に比べて照射パターンのむらを軽減することが可能なスポットライト用フレネルレンズを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、前面側に山部を有する複数の輪帯状レンズ部が光軸に対して同心的に設けられ、各輪帯状レンズ部の山部が光軸側の側面からなる立ち上がり面と立ち上がり面に交差する凸曲面からなる有効面とを有し、光源の前方に配置されるスポットライト用フレネルレンズであって、後面および各輪帯状レンズ部の立ち上がり面それぞれを光源の光を拡散透過する拡散面とし、各輪帯状レンズ部それぞれにおいて光軸を含む断面における立ち上がり面の長さが光軸に近い輪帯状レンズ部ほど短く設定されてなることを特徴とするものであり、後面および各輪帯状レンズ部の立ち上がり面それぞれを光源の光を拡散透過する拡散面としたことによって、照射むらおよび照射パターンのむらを軽減することができ、しかも、各輪帯状レンズ部それぞれにおいて光軸を含む断面における立ち上がり面の長さが光軸に近い輪帯状レンズ部ほど短く設定されていることによって、複数の立ち上がり面のうち光軸に近い立ち上がり面ほど立ち上がり面の面積が小さくなって立ち上がり面に入射する光量を全体として従来よりも少なくすることができ、照射パターンの形状に影響を及ぼす各有効面の曲率を従来から変更することなしに、照射パターンのむらを従来に比べて軽減することが可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記各有効面が前記光源の光を拡散透過する拡散面としてあるので、照射パターンのむらをより一層軽減することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記各有効面において各輪帯状レンズ部の山部の山頂近傍が前記光源の光を拡散透過させる拡散面としてあるので、前記各有効面に到達した光線のうち有効な光線が拡散されるのを抑制しつつ照射パターンのむらの原因となる光線を拡散させることができ、照射パターンのむらをより一層軽減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態のフレネルレンズ２はスポットライトの一部を構成するものであり、図１に示すように、光源であるランプ１の前方（図１における上方）に配置される。ここにおいて、ランプ１は一面が開口した灯具本体（図示せず）内に配置され、フレネルレンズ２は灯具本体の開口部分を閉塞するように配置される。つまり、本実施形態のフレネルレンズ２はスポットライト用フレネルレンズである。なお、図１はフレネルレンズ２の光軸Ｍを含む断面の右半分を図示したものであり、実際の形状は図１の断面図を光軸Ｍを中心として３６０°回転して得られる形状である。また、ランプ１はフレネルレンズ２の光軸Ｍ上に位置する。ここに、ランプ１とフレネルレンズ２とは互いに離間しており、ランプ１とフレネルレンズ２の後面２ａとの間の距離は適宜設定される。
【００１３】
本実施形態のフレネルレンズ２の基本構成は図６に示した従来構成と同じであって、図１に示すように、光軸Ｍが中心を通る平凸レンズ状の中心レンズ部２１と、中心レンズ部２１の外側で光軸Ｍに対して同心的に設けられ前面側に山部２３を有する複数の輪帯状レンズ部２２とで構成されている。なお、中心レンズ部２１と複数の輪帯状レンズ部２２とは一体に形成されている。
【００１４】
各輪帯状レンズ部２２の山部２３は、光軸Ｍ側の側面からなる立ち上がり面２３ａと、立ち上がり面２３ａに交差する凸曲面からなる有効面２３ｂとを有しており、フレネルレンズ２は、中心レンズ部２１の前面（凸曲面）２１ａと各輪帯状レンズ部２２の各有効面２３ｂとで前面側のレンズ有効面を構成している。また、フレネルレンズ２の後面は平面状であって、中心レンズ部２１の後面および各輪帯状レンズ部２２の後面とは同一平面上に揃っている。
【００１５】
また、本実施形態においても、フレネルレンズ２は、前面側のレンズ有効面が複数の円環状の凸曲面からなる有効面２３ｂを有していることにより起こる照射むらと、後面２ａから入射した光の一部が立ち上がり面２３ａに到達して立ち上がり面２３ａで全反射することによって起こる照射パターンのむらとを防ぐために、後面２ａおよび各輪帯状レンズ部２２の山部２３の立ち上がり面２３ａそれぞれにシボ加工のような拡散処理加工を施すことによって、後面２ａおよび各輪帯状レンズ部２２の山部２３の立ち上がり面２３ａそれぞれがランプ１の光を拡散透過する拡散面としてある。
【００１６】
したがって、後面２ａおよび各輪帯状レンズ部２２の立ち上がり面２３ａそれぞれをランプ１の光を拡散透過する拡散面としたことによって、照射むらおよび照射パターンのむらを軽減することができる。
【００１７】
ところで、本実施形態のフレネルレンズ２は、上記従来構成における各輪帯状レンズ部２２の山部２３の有効面２３ｂの曲率を変更せずに（有効面２３ｂの曲率を維持しつつ）、各輪帯状レンズ部２２の山部２３それぞれにおいて光軸Ｍを含む断面における立ち上がり面２３ａの長さＨが光軸Ｍに近い輪帯状レンズ部２２ほど短く設定されている。したがって、例えば、図１において、光軸Ｍに最も近い輪帯状レンズ部２２の立ち上がり面２３ａの長さＨをＨ１とし、光軸Ｍから最も遠い輪帯状レンズ部２２の立ち上がり面２３ａの長さをＨ４とすれば、Ｈ１とＨ４との大小関係は、Ｈ１＜Ｈ４となる。
【００１８】
ここにおいて、本実施形態のフレネルレンズ２では、上記従来構成と同様に、ランプ１から出射され後面２ａに到達した光線Ｌが拡散範囲Ｅで拡散されるが、光軸Ｍ上においてランプ１とフレネルレンズ２の後面２ａとが離間しているので、後面２ａにおいて光軸Ｍから離れた位置に到達した光線Ｌほど拡散範囲Ｅの中心Ｆと光軸Ｍとのなす角度が大きくなり、光軸Ｍに近い立ち上がり面２３ａほど入射する光量が多くなりやすい。
【００１９】
これに対して、本実施形態のフレネルレンズ２では、上述のように、各輪帯状レンズ部２２の山部２３それぞれにおいて光軸Ｍを含む断面における立ち上がり面２３ａの長さＨが光軸Ｍに近い輪帯状レンズ部２２ほど短く設定されているので、光軸Ｍに近いほど立ち上がり面２３ａの面積が小さくなって立ち上がり面２３ａに入射する光量を全体として従来よりも少なくすることができ、照射パターンの形状に影響を及ぼす各有効面２３ｂの曲率を従来から変更することなしに、照射パターンのむらを従来に比べて軽減することが可能となるのである。
【００２０】
（実施形態２）
ところで、実施形態１のフレネルレンズ２では光軸Ｍに近い輪帯状レンズ部２２の立ち上がり面２３ａに到達する光線Ｌの光量を軽減することができるが、図３に示すように、立ち上がり面２３ａでの全反射による照射パターンのむらの原因となる光線Ｌが依然として有効面２３ｂに到達するので、照射パターンのむらを十分になくすことができないことがある。
【００２１】
これに対して、本実施形態のフレネルレンズ２の基本構成は実施形態１と同じであって、図２に示すように、各輪帯状レンズ部２２それぞれの山部２３の有効面２３ｂにもシボ加工のような拡散処理加工を施すことによって、各有効面２３ｂそれぞれがランプ１の光を拡散透過する拡散面としてある点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
しかして、本実施形態のフレネルレンズ２では、各輪帯状レンズ部２２それぞれの山部２３の有効面２３ｂが光源であるランプ１の光を拡散透過する拡散面としてあるので、照射パターンのむらを実施形態１のフレネルレンズ２に比べてより一層軽減することができる。すなわち、本実施形態のフレネルレンズ２では、立ち上がり面２３ａに到達した光線Ｌを立ち上がり面２３ａと有効面２３ｂとの２箇所で拡散させることにより、照射パターンのむらをより一層軽減することができるのである。
【００２３】
（実施形態３）
ところで、実施形態２のフレネルレンズ２では、各輪帯状レンズ部２２それぞれの山部２３の有効面２３ｂの全面にシボ加工のような拡散処理加工を施して拡散面としてあるので、照射パターンのむらの原因となる光線だけでなく有効な光線も拡散されてしまうことになる。
【００２４】
これに対して、本実施形態のフレネルレンズ２の基本構成は実施形態２と同じであって、図４に示すように、各輪帯状レンズ部２２それぞれの山部２３の有効面２３ｂにおいて山部２３の山頂近傍のみをランプ１の光を拡散透過させる拡散面としてある点が相違する。すなわち、有効面２３ｂは山部２３の山頂から規定距離までの間の領域だけを拡散面としてある。数値例を挙げれば、フレネルレンズ２の屈折率を１．５とし、図５に示すように、光軸Ｍを含む断面における立ち上がり面２３ａの長さＨを３ｍｍとした場合、有効面２３ｂにおいて山部２３の山頂から３ｍｍまでの領域を拡散面とする（つまり、上記規定距離を３ｍｍとする）ことにより、照射パターンのむらの原因となる光線をほとんど拡散させることができ、実際には上記規定距離を３ｍｍの２分の１程度の長さとしても問題ない。また、図５に示した例では、光軸Ｍを含む断面における有効面２３ｂの長さを１０ｍｍに設定してあるので、有効面２３ｂの３分の２以上の領域で有効な光線が拡散されることを防止することができる。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
しかして、本実施形態のフレネルレンズ２では、各輪帯状レンズ部２２それぞれの山部２３の有効面２３ｂにおいて山部２３の山頂近傍がランプ１の光を拡散透過させる拡散面としてあるので、各有効面２３ａに到達した光線Ｌのうち有効な光線が拡散されるのを抑制しつつ照射パターンのむらの原因となる光線を拡散させることができ、照射パターンのむらをより一層軽減することができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、前面側に山部を有する複数の輪帯状レンズ部が光軸に対して同心的に設けられ、各輪帯状レンズ部の山部が光軸側の側面からなる立ち上がり面と立ち上がり面に交差する凸曲面からなる有効面とを有し、光源の前方に配置されるスポットライト用フレネルレンズであって、後面および各輪帯状レンズ部の立ち上がり面それぞれを光源の光を拡散透過する拡散面とし、各輪帯状レンズ部それぞれにおいて光軸を含む断面における立ち上がり面の長さが光軸に近い輪帯状レンズ部ほど短く設定されてなるものであり、後面および各輪帯状レンズ部の立ち上がり面それぞれを光源の光を拡散透過する拡散面としたことによって、照射むらおよび照射パターンのむらを軽減することができ、しかも、各輪帯状レンズ部それぞれにおいて光軸を含む断面における立ち上がり面の長さが光軸に近い輪帯状レンズ部ほど短く設定されていることによって、複数の立ち上がり面のうち光軸に近い立ち上がり面ほど立ち上がり面の面積が小さくなって立ち上がり面に入射する光量を全体として従来よりも少なくすることができ、照射パターンの形状に影響を及ぼす各有効面の曲率を従来から変更することなしに、照射パターンのむらを従来に比べて軽減することが可能となるという効果がある。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記各有効面が前記光源の光を拡散透過する拡散面としてあるので、照射パターンのむらをより一層軽減することができるという効果がある。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記各有効面において各輪帯状レンズ部の山部の山頂近傍が前記光源の光を拡散透過させる拡散面としてあるので、前記各有効面に到達した光線のうち有効な光線が拡散されるのを抑制しつつ照射パターンのむらの原因となる光線を拡散させることができ、照射パターンのむらをより一層軽減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示すフレネルレンズの一部破断した断面図である。
【図２】実施形態２を示すフレネルレンズの一部破断した断面図である。
【図３】同上の参考図である。
【図４】実施形態３を示すフレネルレンズの一部破断した断面図である。
【図５】同上の実施例の寸法説明図である。
【図６】従来例を示すフレネルレンズの一部破断した断面図である。
【図７】同上における入射光の拡散範囲を説明するための説明図である。
【図８】同上における問題点の説明図である。
【符号の説明】
１　ランプ
２　フレネルレンズ
２ａ　後面
２１　中心レンズ部
２１ａ　有効面
２２　輪帯状レンズ部
２３　山部
２３ａ　立ち上がり面
２３ｂ　有効面
【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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【図７】
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【図８】
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