(57)【要約】【課題】従来、ＬＥＤでセンシングカメラの画像取り込み時の照明を行おうとすると、センシングカメラの要求が画面中心より周辺部を明るくする必要があるため、必要方向に向けた複数のＬＥＤを組合わせ、照射角を確保しなければ成らず、デジタルカメラの電源を多量に消費し、撮影枚数を減じる問題点を生じていた。【解決手段】略Ｖ字状形状とした入射面レンズによりＬＥＤからの光を、先ず写真の長手方向に角度αで開くように２分割し、更に、二分割したそれぞれの中心線を軸とする凸レンズである出射面レンズで集束することで、１個のＬＥＤからの光で、ほぼ矩形の照射範囲を得られるものとして、照明のための消費電力を低減し、課題を解決するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を投射するための投射レンズであって、前記光源からの光の出射側のレンズの面の軸が、前記光源を中心として２方向、若しくは、４方向に外側に向かい傾けて設定され、前記光源からの光の入射側の面も前記光源を中心として前記出射側の面が傾けられた角度と同じ又は略同じ角度に傾けて形成されていることを特徴とするＬＥＤ光源用レンズ。
【請求項２】
前記光源からの入射側の面の形状が、前記光軸に対して直交する平面で構成されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源用レンズ。
【請求項３】
前記光源に対して傾斜される前記入射側及び出射側の面の軸の角度が全て同一角度であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ光源用レンズ。
【請求項４】
前記光源に対して傾斜される前記面の軸の角度が、左右あるいは上下で異なることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ光源用レンズ。
【請求項５】
前記光源に対して傾斜される前記面の軸の角度が、全ての面で異なることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ光源用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを光源として、センシングカメラ用の光源として使用されるランプに関するものであり、詳細には、１つのＬＥＤからの光をカメラが撮影する範囲、特に画面の周縁部に光の不足する範囲を生じて、監視カメラなどにおいて実質的な監視範囲が狭くなることがないように、ＬＥＤから放射される光の範囲とカメラの撮影範囲とを一致させるべく、レンズに対して改良を行った照明装置用レンズの構成に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカメラ撮影用のＬＥＤの構成の例を示すものが、図８であり、カメラ１０の正面左肩部にはＬＥＤ１６ＡからＬＥＤ１６Ｉまでの９個のＬＥＤ１６が取付けられている。このとき、中心にあるＬＥＤ１６Ｅのみが撮影レンズ１３と同一方向に向いており、他のＬＥＤ１６、例えばＬＥＤ１６Ａは、正面から見る状態で適宜に左上側を照射するように傾けられている。
【０００３】
また、ＬＥＤ１６Ｂは上向き、ＬＥＤ１６Ｃは右上向き、ＬＥＤ１６Ｄは左向きというように、前記したＬＥＤ１６Ｅに対して適宜に外向きとされ、これによりレンズ１３の視野角をカバーするものとされている。同時に、前記した中心のＬＥＤ１６Ｅに対して、他のＬＥＤ１６（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ）にはそれぞれが予めに設定した電流が印加されるようにされている。
【０００４】
このときに、前記したＬＥＤ１６Ｅ以外に印加される電流値、あるいは、点灯時間は、例えば、１６％の反射率を有する灰色板を撮影し、デジタルカメラであれば、各部のＣＣＤに蓄積される電荷が同一となるように、即ち、撮影された画面が同一濃度となるように設定される。尚、このとき同時に、各ＬＥＤ１６（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ）の傾きの調整を行っても良い。
【特許文献１】特開２００５−１４８２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の照明方法では、多数のＬＥＤ１６（Ａ〜Ｉ）を同時に点灯させるものであるので、携帯用機器であり電池容量も十分とは言えないデジタルカメラにおいては、電池の消耗が激しく、夜間時には撮影可能な枚数が急激に少なくなるという問題点を生じるものとなる。
【０００６】
また、近年はＬＥＤの発光効率が飛躍的に向上すると共に、例えば、デジタルカメラにおけるフィルムである、感光素子のＣＣＤ、ＣＭＯＳの感度もＩＳＯ換算で１６００〜３２００程度は容易に上昇させることが可能となり、この点からも、上記のように多数のＬＥＤ１６を使用する必然性が薄れてきている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、光源からの光を投射するための投射レンズであって、前記光源からの光の出射側の面の軸が、前記光源を中心として２方向、若しくは、４方向に外側に向かい傾けて設定され、前記光源からの入射側の面も前記光源を中心として前記出射側の面が傾けられた角度と同じ又は略同じ角度に傾けて形成されていることを特徴とするＬＥＤ光源用レンズを提供することで課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、１個のＬＥＤに対して、光を所望の方向に向けるレンズを組合わせることで、周辺光量に不足を生じることなく、また、多数のＬＥＤの点灯により過剰な電力を照明のために使用することをなくして、消費電力の低減を可能とし、撮影可能枚数の夜間時の減少を極端に生じないものとするなど、ＬＥＤを光源とする機器の電力低減に優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図１に符号１で示すものは、本発明に係るＬＥＤ用光源レンズ１の第一実施例を示すものであり、このＬＥＤ用光源レンズ１は、出射面レンズ２と、フランジ３と、入射面レンズ４、若しくは、Ｖ字状カット５とで構成され、このＬＥＤ用光源レンズ１の中心線上に置かれたＬＥＤ６からの光を適宜な放射角をもって照射するようにされている。
【００１０】
ここで、この第一実施例では、前記本発明では、前記出射面レンズ２は２つの球面を組合せた面として形成されているものであり、例えば、写真撮影を行うための照明装置として使用する際であり、３５mmフィルムを使用するカメラであれば、照射範囲は長辺と短辺との比が３：２程度であることが好ましい。
【００１１】
よって、本発明では、前記出射面レンズ２は、例えばカメラに取付けた場合には、撮影画面の長辺側にα°開く２本の光軸Ｚ１、Ｚ２を持つ２つの球面２ａ、２ｂにより形成されているものとされている。また、本発明では、前記出射面レンズ２が長辺側に開くように傾けられたことから、入射面レンズ４（又は、Ｖ字状カット５）も同様に同じ角度傾けられている。
【００１２】
尚、このときに、前記入射面レンズ４が凹面であり、前記出射面レンズ２とでメニスカスレンズ形状を成す場合には、前記入射面レンズ４は光軸Ｚ１、Ｚ２に対して軸を直交するように傾けて形成しても良いものであるが、前記光軸Ｚ１、Ｚ２に直交する平面５ａ、５ｂとして形成しても良く、このようにすることで、前記入射面レンズ４の形状は、照射範囲の短辺側に平行するＶ字状としたカット面５となり、上記入射面レンズ４が傾けられた効果とほぼ同様な作用をさせることが可能なものとなる。
【００１３】
また、このときには、前記出射面レンズ２（ａ、ｂ）と前記入射面レンズ４、あるいは、前記Ｖ字状としたカット面５（ａ、ｂ）とで構成されるＬＥＤ用光源レンズ１の焦点は、前記ＬＥＤ６、若しくは、その近傍に設定されている。
【００１４】
このように構成することで、本発明のＬＥＤ用光源レンズ１は、例えば、水平側に開く光軸Ｚ１、Ｚ２を設定すると共に、前記出射面レンズ２（ａ、ｂ）も、前記光軸Ｚ１、Ｚ２の傾きに沿わせて傾け、加えて、前記入射面レンズ４、あるいは、Ｖ字状としたカット面５（ａ、ｂ）も前記光軸Ｚ１、Ｚ２の傾きに従い設けるものとしたことで、図２に示すように、本発明のＬＥＤ用光源レンズ１は、光源（ＬＥＤ６）から放射される光を略矩形状の配光特性Ｄ１として放射するものとなる。
【００１５】
図３は、図２に示した配光特性Ｄ１における長辺に沿う断面線Ｈ１における光量分布の状態を略示的に示したものであり、通常には、カメラが撮影する範囲に合わせて、前記断面線Ｈ１は撮影範囲に対して長手方向を一致させてカメラに取付けられている。
【００１６】
本発明により、前記ＬＥＤ用光源レンズ１の構成を上記に説明のようにしたことで、先ず、光源である前記ＬＥＤ６から放射される光は、フランジ３にＬＥＤ６からみる状態で凹状面として設けられた、前記入射面レンズ４、若しくは、Ｖ字状カット５により、中心から水平の左右の２方向に向かう光に分割されるものとなる。
【００１７】
また、前記フランジ３の前記入射面レンズ４、カット面５の設けられたのとは反対側の面には、前記凸レンズ状とし、且つ、前記入射面レンズ４、カット面５により、２方向に分割された角度α°に対応して、光軸が傾けられた２つの出射面レンズ２（ａ、ｂ）が設けられている（図１参照）ので、適宜に集束した光を所望の方向（この場合は左右の周辺方向）に放射するものとなる。また、通常、レンズの正面方向には近い位置に撮影を目的とする被写体が存在する場合が多いので、この正面方向には光を適宜に少なめに配布するようにしている。
【００１８】
尚、上記の説明でも明らかなように、前記出射面レンズ２（ａ、ｂ）から射出される配光の形状はこの実施例では写真撮影に適したものであればよいので、通常の球面レンズでなくとも良く、例えば、非球面レンズ、シリンドリカルレンズなど、どのような形状とすることも自由である。
【００１９】
図４は本発明の第二実施例を示すものであり、上記第一実施例のＬＥＤ用光源レンズ１では、写真撮影時の照明用などへの使用を目的とするために、フィルム、若しくは、感光素子の長手方向に長辺を有する略矩形状の配光特性を得ることを目的として、出射面レンズ２、入射面レンズ４の形状の設定が行われていたが、本発明は、これを限定するものではなく、例えば、家庭用など一般照明用灯具、あるいは、車両用灯具など他の目的の灯具としての配光特性を得ることも自由である。
【００２０】
図４においては、前記フランジ３には、それぞれが所定の角度で中心（ＬＥＤ６）から拡がる方向とされた軸Ｚ（１〜４）を有する四個の凸の球面、非球面などを組合わせた、四面型出射面レンズ７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）がフランジ３上に形成されている。そして、前記フランジ３の下面には、略四角錐状に４個の凹の球面が組合わされて、ＬＥＤ６から放射される光を夫々の軸Ｚ（１〜４）方向に向かわせる四面型入射面レンズ８（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が設けられている。尚、前記四面型入射面レンズ８（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は前の第一実施例と同様に四角錐状に平面で構成したカット面９（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）で構成しても良いものである。
【００２１】
そして、前記四面型出射面レンズ７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と、これら四面型出射面レンズ７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と対応する四面型入射面レンズ８（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）、あるいは、四面型カット面９（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）とにより生じる焦点は、上記第一実施例と同様にＬＥＤ６若しくはその近傍に設定されている。
【００２２】
図５は上記説明のように構成した本発明に係る第二実施例の軸Ｚ２−Ｚ４に沿う断面図であり、このように構成することで、１つのＬＥＤ６からの光を、所望の方向に照射可能とすることが可能であることが理解できる。また、配光特性Ｄ２も図６に示すように、総合的には略円形状となり、例えば、室内の照明灯、車両用灯具の尾灯など信号用灯具に適する配光特性が得られるものとなる。
【００２３】
図７に示す配光特性Ｄ３は、上記に説明した第二実施例の構成とほぼ同様な構成であり、フランジ３上に設けられる四面型出射面レンズ７、及び、ＬＥＤ６の設置される位置は第二実施例と同様であるが、前記四面型入射面レンズ８（カット面９）が設けられる位置を、前記四面型出射面レンズ７、及び、ＬＥＤ６に対して、前記軸Ｚ１方向に平行移動させたものである。
【００２４】
このようにすることで、必要な方向に、必要な光量を配布できる、あるいは、配光特性の形状を必要に応じて変更できるなどの応用が可能となり、用途の拡大が可能となる。尚、説明は、出射面レンズ２、及び、入射面レンズ４が、各２個の場合と、各４個の場合で説明を行ったが、本発明は、これを限定するものではなく所望する配光特性に応じて自由に変更することが可能である。
【００２５】
また、撮影レンズと、本発明のＬＥＤ光源用レンズを用いた照明装置との間に、位置差を生じる場合などには、前記四面型入射面レンズ８（カット面９）の傾きを位置により適宜に調整し、例えば、正面に存在する可能性の高い被写体が均一に照明されるようにするなども自由である。よって、本発明においては前記出射面レンズ２、７、或いは、入射面レンズ４、８の傾きの設定を厳密に限定するものではなく、例えば、±７°以内の範囲で出射面レンズ２、７と入射面レンズ４、８の光軸をずらし、配光の微調整を行うようにしても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るＬＥＤ光源用レンズの第一実施例における断面及び光源からの光線の進行状態とを示す説明図である。
【図２】同じく第一実施例における配光形状を等照度曲線で示すグラフである。
【図３】図２のＨ１−Ｈ１線に沿う照度分布を示すグラフである。
【図４】本発明に係るＬＥＤ光源用レンズの第二実施例を正面視した状態で示す説明図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】本発明に係るＬＥＤ光源用レンズの第二実施例における配光形状を等照度曲線で示すグラフである。
【図７】同じく第二実施例における配光形状を変更したときの例を等照度曲線で示すグラフである。
【図８】従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…ＬＥＤ用光源レンズ
２（ａ、ｂ）…出射面レンズ
３…フランジ
４（ａ、ｂ）…入射面レンズ
５（ａ、ｂ）…カット面
６…ＬＥＤ
７（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）…四面型出射面レンズ
８（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）…四面型入射面レンズ
９（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）…四面型カット面
【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８】
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【図６】
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【図７】
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