光学レンズと、この光学レンズを使用した照明装置及び受光装置
【課題】 小型に構成され得ると共に、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置を提供する。
【解決手段】 透明材料から成り、中心軸Ｏの周りに環状に配置され、中心軸を通る断面にて、中心軸の一側に所定距離だけ離れた焦点位置Ｆから所定角度θで延びる傾斜軸Ａ上に形成され、上記中心軸の周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部１２ａを有するように、光学レンズ１２を構成する。
【解決手段】 透明材料から成り、中心軸Ｏの周りに環状に配置され、中心軸を通る断面にて、中心軸の一側に所定距離だけ離れた焦点位置Ｆから所定角度θで延びる傾斜軸Ａ上に形成され、上記中心軸の周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部１２ａを有するように、光学レンズ１２を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具や受光センサ等に使用される照射または受光用の光学レンズそしてこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＬＥＤを光源とする照明器具は、例えば特許文献１または特許文献２に示すように構成されている。
【０００３】
特許文献１には、複数個のＬＥＤをリング状に配置し、このリング型照明部に沿って配置されたリング状のシリンドリカルレンズ部により、各ＬＥＤからの拡散光を特定方向に集光するＬＥＤ照明装置が開示されている。
このような構成のＬＥＤ照明装置によれば、各ＬＥＤから出射した光が、シリンドリカルレンズ部により集光される。これにより、リング状の照射パターンが照射される。
【０００４】
また、特許文献２には、光源からの平行光を、光ファィバーの所定角度に傾斜した一端面に入射させて、光ファィバー内で所謂スキュー反射を繰り返した後に光ファィバーの他端面から所定角度の拡り角を備えた環状光として出射させ、この環状光を回転楕円ミラーで反射するリング照明装置が開示されている。これにより、最終的な照射角度を制御して、リングビームを照射するようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２１００２５号公報
【特許文献２】特開平１１−０５２２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１によるＬＥＤ照明装置においては、リング状の照射パターンを形成するために、多数のＬＥＤをリング状に配置する必要がある。このため、部品点数が多くなり、コストが高くなってしまう。また、照射パターンの大きさ（直径）を変更したい場合には、ＬＥＤの配置を変更し、シリンドリカルレンズ部の大きさも変更する必要がある。
【０００６】
また、特許文献２によるリング照明装置においては、平行光を出射する光源が必要であり、使用される光源が制限されてしまう。
これに対して、非平行光を出射する光源を使用する場合には、光源からの光を平行光に変換する光学系が別途必要になる。従って、部品点数が増加して、コストが高くなってしまう。さらに、上記光学系を配置するためのスペースが必要になり、装置全体の奥行き寸法が長くなってしまう。
【０００７】
このような問題は、光源としてＬＥＤを使用した場合だけでなく、他の発光素子を使用した場合も同様である。
また、照明器具だけでなく、発光部からの光を光学レンズを介して外部に出射させる表示器やイルミネーション，外部からの光を光学レンズにより集光して受光センサにより検出するエリアセンサ等における照射または受光用の光学レンズにおいても、指向性に関して同様の問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の点から、小型に構成され得て、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした、光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、本発明の第一の構成によれば、透明材料から成り、中心軸の周りに環状に配置され、中心軸を通る断面にて、中心軸の一側に離れて位置する焦点位置から所定角度で延びる傾斜軸上に形成され、上記中心軸の周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部を有することを特徴とする光学レンズにより、達成される。
【００１０】
本発明による光学レンズは、好ましくは、上記凸状のレンズ部が、上記焦点位置に対して互いに異なる所定角度の傾斜軸毎に、それぞれ配置されている。
【００１１】
本発明による光学レンズは、好ましくは、上記凸状のレンズ部が、環状のフレネルレンズとして形成されている。
【００１２】
本発明による光学レンズは、好ましくは、上記凸状のレンズ部が、一側にて遮光部材により包囲されている。
【００１３】
また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、前述した光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された光源と、を含むことを特徴とする、照明装置により、達成される。
本発明による照明装置は、好ましくは、上記光学レンズと上記光源との間に、適宜な開口を備えた遮光部材を備えて構成されている。
【００１４】
さらに、上記目的は、本発明の第三の構成によれば、前述した光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された受光素子と、を含むことを特徴とする、受光装置により、達成される。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、例えば焦点位置に光源を配置した場合には、照明装置が構成されることになり、中心軸を通り半径方向に延びる面内にて、焦点位置から出射した光が、傾斜軸に沿って進んで、凸状のレンズ部に入射して、当該レンズ部の光学特性に基づいて平行光となって、当該レンズ部から光軸方向に沿って出射する。従って、中心軸から焦点位置とは反対側に配置された照射位置において、環状の照射パターンが形成されることになる。
【００１６】
この場合、凸レンズ部を出射した光は、中心軸を通る面内で平行光であって、照射位置までの距離に関わらず、環状の照射パターンが形成される。
また、凸レンズ部を出射した光は、中心軸を通る面内で中心軸に対して所定角度だけ傾斜した傾斜軸に沿ってほぼ平行光として出射する。このため、照射位置までの距離に比例して、環状の照射パターンの大きさ（直径）が変化する。これにより、照射位置までの距離を適宜に選定することによって、所望の大きさの照射パターンが得られることになる。
【００１７】
また、光学レンズの焦点位置に光源または受光素子を配置し、環状の照射パターンまたは受光パターンを画成することができる。このため、従来のように照射パターンに対応して、光源や受光素子を環状に配置する必要がない。従って、部品点数が少なくて済み、組立も容易に行なわれ、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
【００１８】
この場合、焦点位置に配置された光源により光学レンズを介して環状の照射パターンを形成し、多数の光源を環状に配置する必要がない。従って、構成が簡単になり、コストが低減され得ることになる。
また、光源からの光の照射角がレンズ部の集光作用により制御されて、環状の照射パターンが形成される。従って、従来のような平行光を出射する光源でなくともよく、任意の光源が使用され得る。
【００１９】
これに対して、焦点位置に受光素子を配置した場合には、受光装置が構成されることになり、上述した光源と共に照明装置を構成した場合における環状の照射パターンに対応する位置または方向即ち受光パターンから凸状のレンズ部に入射する平行光が、当該レンズ部の光学特性に基づいて集光され、焦点位置に向かって進む。これにより、焦点位置に配置された受光素子が、上記受光パターンからの光を受光し、検出することができる。
【００２０】
上記凸状のレンズ部が上記焦点位置に対して互いに異なる所定角度の傾斜軸毎にそれぞれ配置されている場合には、上述した照射パターンまたは受光パターンが、複数の同心状に画成されることになる。
【００２１】
上記凸状のレンズ部が、環状のフレネルレンズとして形成されている場合には、凸状のレンズ部が、その傾斜軸そして中心軸の方向に関して薄型に形成され得る。従って、光学レンズそして照明装置や受光装置全体が薄型に構成され得、または同じ大きさであれば、より大径のレンズ部を構成することができる。
【００２２】
上記凸状のレンズ部が一側にて遮光部材により包囲されている場合には、レンズ部のレンズ機能を担わない部分への入光を低減し、レンズ光学系とは異なる方向へのいわゆる雑光を低減し得る。さらに光源に近い位置にスリットを画成して光学レンズ１２の凸状のレンズ１２ａ、または凸状レンズの平面部１２ｂ以外への光源光の入光を制限する構成とする場合には、上述した照射パターンまたは受光パターンのエッジがシャープに画成される。従って、照明装置における照明部分と非照明部分がくっきりと分けられ、あるいは受光装置における検知エリアと非検知エリアが確実に区別され得ることになる。
【００２３】
このようにして、本発明によれば、小型に構成され得て、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１２を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２５】
［実施例１］
図１及び図２は、本発明による光学レンズを使用した照明装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、照明装置１０は、光源１１，光学レンズ１２，マウント１３及びＬＥＤ基板１４から構成されている。
【００２６】
上記光源１１は、例えばＬＥＤから構成されており、図示の場合、ＬＥＤ基板１４（後述）上に実装されている。
ここで、光源１１としては、ＬＥＤに限らず、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ），ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の小型の光源を使用することが望ましい。尚、光源１１としてＬＤを使用する場合には、例えば拡散フィルタ等により出射光を拡散させる必要がある。
【００２７】
上記光学レンズ１２は、図３に示すように、プラスチック，ガラス，石英等の透明材料から構成されている。
即ち、図３において、上記光学レンズ１２は、中心軸Ｏの周りに環状に配置され、図３（Ａ）に示す上記中心軸Ｏを通る断面にて、中心軸Ｏの一側（下側）に位置する焦点位置Ｆから所定角度θで延びる傾斜軸Ａ上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部１２ａとして形成されている。
従って、上記光学レンズ１２は、中心軸Ｏに関して回転対称であり、中心軸Ｏを通る任意の断面で、図３（Ａ）に示す形状を有している。
【００２８】
図示の場合、レンズ部１２ａは、焦点位置Ｆ側から見て、平凸レンズとして形成されており、焦点位置Ｆ側の平面１２ｂが、傾斜軸Ａに対して垂直に形成される。また、反対側の凸状のレンズ面１２ｃは、傾斜軸Ａ上の点を中心とする球面として形成されている。
その際、平面１２ｂは、傾斜軸Ａ上にて焦点位置Ｆから所定距離ｄの位置に配置されている。
また、レンズ面１２ｃの曲率半径は、焦点位置Ｆに焦点を有するように選定されている。
尚、上記レンズ部１２ａは、平凸レンズとして形成されているが、これに限らず、両凸レンズ，非球面コンデンサレンズ等の任意の形状の凸レンズとして形成されていてもよい。
【００２９】
さらに、上記光学レンズ１２は、図３（Ａ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、その焦点位置Ｆ側の周縁から下方に延びる中空円筒部１２ｄを備えている。
この中空円筒部１２ｄの外周面には、雄ネジ部１２ｅが形成されている。
【００３０】
上記マウント１３は、プラスチック，金属等の不透光性材料から構成されており、図４に示すように、上方が開放した中空円筒状に形成されている。
上記マウント１３の中空部１３ａの内壁面１３ｂには、雌ネジ部１３ｃが形成されており、この雌ネジ部１３ｃに、上述した光学レンズ１２の１２ｅが螺合し得るようになっている。
【００３１】
さらに、上記マウント１３は、図４（Ｂ）及び（Ｄ）に鎖線で示すように、中空部１３ａの底面１３ｅ上に、ＬＥＤ基板１４が取り付けられるようになっている。
ここで、中空部１３ａの底面１３ｅには、ＬＥＤ基板１４の接続端子及びリード線（図示せず）を通すための凹陥部１３ｆ及び貫通孔１３ｇが形成されている。
また、中空部１３ａの底面１３ｅには、ＬＥＤ基板１４を取り付けるための四つのネジ孔１３ｈが設けられている。
【００３２】
また、上記マウント１３は、その下面から下方に延びる複数個のフィン状のヒートシンク１３ｉを備えている。これにより、ＬＥＤ基板１４で発生する熱が、上記マウント１３の中空部１３ａの底面１３ｅからヒートシンク１３ｉに伝達され、外部に放熱され得るようになっている。
【００３３】
上記ＬＥＤ基板１４は、プリント基板から構成されており、図５に示すように、ほぼ正方形に形成されている。
また、上記ＬＥＤ基板１４は、その四隅に取付孔１４ａを備えている。これにより、この取付孔１４ａに挿通された固定ネジ（図示せず）が上記マウント１３の中空部１３ａの底面１３ｅに設けられたネジ孔１３ｈに螺合することによって、上記ＬＥＤ基板１４は、上記マウント１３の中空部１３ａの底面に密着して固定保持される。
【００３４】
さらに、上記ＬＥＤ基板１４は、その表面中央に三組の電子部品実装用ランド１４ｂを備えており、各組の電子部品実装用ランド１４ｂ間にそれぞれ光源１１、制限抵抗などが実装されるようになっている。
本実施例においては、中央部の電子部品実装用ランドに光源用ＬＥＤが、その他の電子部品実装用ランドには制限抵抗としてチップ抵抗が実装されている。
ここで、上記ＬＥＤチップ実装用ランド１４ｂは、詳細には図示しない導電パターンを介して、電極部１４ｃに接続されており、対応する電極部１４ｃから駆動電圧が印加されることによって、各光源１１が点灯され得る。
尚、電極部１４ｃに接続されたリード線（図示せず）は、上記マウント１３の凹陥部１３ｆ及び貫通孔１３ｇから下方に引き回され、ヒートシンク１３ｉの間から外部に引き出され、外部の電源に接続されるようになっている。
【００３５】
本発明実施形態による照明装置１０は、以上のように構成されており、照明装置１０は、例えば図６に示すように、部屋の天井等に取り付けられ、あるいは天井等から吊下げられることにより、シーリングライトまたはペンダントライトとして使用され得る。
外部の電源から上記ＬＥＤ基板１４の電極部１４ｃを介して各光源１１に駆動電圧が印加されることにより、各光源１１が発光する。
【００３６】
各光源１１から出射した光Ｌは、上記マウント１３の中空部１３ａ内から光学レンズ１２に入射し、レンズ部１２ａの光学特性に基づいて、中心軸Ｏを通る断面にて、傾斜軸Ａの方向に沿って、即ち中心軸Ｏに対して下方に向かって角度θだけ外側に広がるように集光され、ほぼ平行光となって、この傾斜軸Ａの方向に照射される。
この照射光Ｌは、中心軸Ｏの下方の所定距離Ｄに位置する床面等に達して、環状の照射パターンＰを形成する。
【００３７】
この場合、傾斜軸Ａの方向に沿って進む光がほぼ平行光である。このため、照射位置までの距離Ｄを適宜に選定することによって、所望の直径ｒ（＝Ｄ×ｔａｎθ）の照射パターンＰが形成され得ることになり、任意の大きさの照射パターンＰに容易に対応することが可能である。
【００３８】
次に、上述した照明装置１０において、θ＝３９度としたときのシミュレーションの結果を説明する。
図７は、照明装置１０から出射する照射角度に対する照射強度分布を示している。
図７において、中心軸Ｏに垂直で且つ互いに垂直な二方向に関して、それぞれ中心軸Ｏに対する角度θ（＝３９度）の方向で最大照射強度が得られることが分かる。
【００３９】
これに対して、図８は、照明装置１０から下方の所定距離ｄ（＝２４７ｍｍ）にスクリーンを配置した場合のスクリーン上における照射強度分布を示している。
図８において、同様に中心軸Ｏに対する角度θ（＝３９度）の方向に対応する位置、即ち中心軸Ｏからの距離ｒ（＝２４７ｍｍ×ｔａｎ３９度）の位置で最大照射強度が得られることが分かる。これにより、半径ｒの位置に環状の照射パターンＰが形成されることになる。
尚、中心軸Ｏ上にも、照射強度分布の小さなピークが現われているが、これは、光学レンズ１２のレンズ部１２ａの中央を通過した光によるものである。
【００４０】
上述したシミュレーションにおいては、傾斜角度θを３９度とした場合について説明したが、これに限らず、θが大きくなるほど、光学レンズ１２により焦点位置Ｆに対する立体角を覆うことができる。このため、例えば焦点位置Ｆに光源を配置した場合に、光源からの光利用効率を高くすることが可能である。
例えば、θ＝３９度の場合には、光源からの光利用効率は８０％であり、θ＝４５度の場合には、光利用効率は９２％となる。
【００４１】
［実施例２］
図９は、本発明による照明装置の第二の実施形態で使用される光学レンズの構成を示している。
図９において、照明装置２０において、光学レンズ２１は、図１に示した照明装置１０における光学レンズ１２と比較して、複数個（図示の場合、四個）の同心状に配置された凸状のレンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けられている点で異なる構成になっている。
【００４２】
ここで、各レンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、中心軸Ｏを通る断面において、焦点位置Ｆから互いに所定の角度間隔θ’だけ離れて配置され、互いに半径方向に連続して形成されている。
即ち、最も中心軸Ｏよりのレンズ部２１ａは、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度θ’／２だけ傾斜した傾斜軸Ａ１上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
また、レンズ部２１ｂは、上記レンズ部２１ａの外側に隣接して、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度θ’＋（θ’／２）だけ傾斜した傾斜軸Ａ２上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
【００４３】
同様に、レンズ部２１ｃは、上記レンズ部２１ｂの外側に隣接して、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度２θ’＋（θ’／２）だけ傾斜した傾斜軸Ａ３上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
最後に、レンズ部２１ｄは、上記レンズ部２１ｃの外側に隣接して、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度３θ’＋（θ’／２）だけ傾斜した傾斜軸Ａ４上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
【００４４】
このように構成された照明装置２０によれば、図１の照明装置１０と同様に光源１１が発光すると、光源からの光Ｌは、光学レンズ２１に入射し、光学レンズ２１の個々のレンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの光学特性に基づいて、中心軸Ｏを通る断面にて、それぞれ傾斜軸Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の方向に沿って、即ち中心軸Ｏに対して下方に向かって互いに角度θ’だけ外側にずれて広がるように集光され、それぞれほぼ平行光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４となって、この傾斜軸Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の方向に照射される。
【００４５】
この照射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、中心軸Ｏの下方の所定距離の位置に位置する床面等に達して、それぞれ環状の照射パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を形成する。
この場合、各照射パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の半径は、それぞれ所定距離に対する傾斜角度の正接により決まる。これにより、図１０に示すように、互いに同心状の複数の照射パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が形成されることになる。
【００４６】
［実施例３］
図１１は、本発明による光学レンズを使用した受光装置の一実施形態の構成を示している。
図１１において、受光装置３０は、図１及び図２に示した照明装置１０における光源１１の代わりに、受光素子３１を配置した点のみが異なる構成になっている。
ここで、受光素子３１は、フォトダイオード，フォトトランジスタ，フォトＩＣ，ＣＭＯＳ，ＣＣＤ等が使用され、光学レンズ１２の焦点位置Ｆに入射する光を検出し得るようになっている。
【００４７】
このような構成の受光装置３０によれば、前述した照明装置１０とは逆に、図１２に示すように、床面等における環状の受光パターン（受光エリア）Ｐから光学レンズ１２のレンズ部１２ａに対して中心軸Ｏに対して傾斜角度θで入射する光Ｌ５が、このレンズ部１２ａの光学作用によって、焦点位置Ｆに集光され、受光素子３１に入射する。
これにより、受光素子３１が受光パターンＰ５からの光を検出することができる。従って、受光パターンＰ５からの光の検出量の変化により、当該受光パターンＰ５を検知エリアとする監視が行なわれ得ることになる。
【００４８】
なお、受光装置の実施形態においては、受光素子３１へ入射する光の光源は、受光パターンＰ５を必要な光量で照明出来ていればその用を成す為、上記のリング状発光を行う光源を用いることが可能であるとともに、一様に照明を行う一般的な光源、照明装置であっても構わない。また照明装置を用いずに太陽光等を光源とするものであっても構わない。
【００４９】
上述の受光装置３０は受光素子３１を備えるものとして構成されているが、受光素子３１の位置に光源をともに備えるものであっても良い。この場合、受光素子３０による受光パターンＰからの光の検出は、光源の発する直接光に影響されることもありえるが、検出量の変化を常態との差分により検知する構成とすること、光源と受光素子の間に隔壁を設けることなど、またはこれらの方法を組み合わせることで目的を達することが可能であることは当業者には容易に理解されよう。
【００５０】
上述した実施形態においては、上記光学レンズ１２のレンズ部１２ａ及び光学レンズ２１の各レンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、焦点位置Ｆ側から平凸レンズとして形成されているが、これに限らず、凸レンズであれば、両凸レンズ，非球面コンデンサレンズ等であってもよく、さらにはフレネルレンズとして形成されていてもよい。
特に、レンズ部１２ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがフレネルレンズとして形成されている場合には、光学レンズ１２，２１が中心軸Ｏの方向に関して薄型化される。従って、例えば光源としてハロゲンランプ等の比較的大きな光源を使用する場合には、照明装置の大型化が抑制され得ることになる。
【００５１】
また、上述した実施形態においては、光源１１として一個のＬＥＤが使用されているが、これに限らず、複数のＬＥＤが使用されてもよいが、光学系を考慮すると光源はより狭い範囲に実装されることが好ましい。上記構成の採用により、従来のように照射パターンに対応して、多数の光源を環状に配置する必要がなく、少数の光源で済む。このため、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明による光学レンズは、焦点位置に光源を配置することによって、上述した照明装置を構成することができ、さらに自動車の演出照明や店舗用ショーケースのアクセント照明等のイルミネーション、あるいは例えばホテル，百貨店，テナントビル等における案内表示，工事現場等の危険地帯を示す進入禁止エリア表示，鉄道車両における優先席の位置表示等を含む視線誘導，誘目性，危険範囲表示を目的としたインジケータ照明に使用することが可能である。
また、本発明による光学レンズの焦点位置に受光素子を配置することによって、光学レンズと環状の受光パターンとの間における円錐状の検知エリア内の物体の通過，移動を検知する装置、例えば家庭内における幼児や認知症患者の脱出防止や危険な暖房器具やキッチン等への進入防止のための監視装置に利用することが可能である。
【００５３】
このようにして、本発明によれば、小型に構成され得て、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした、極めて優れた光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による光学レンズを備えた照明装置の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の照明装置を示す概略平面図である。
【図３】図１の照明装置における光学レンズを示す（Ａ）断面図，（Ｂ）平面図，（Ｃ）側面図及び（Ｄ）斜視図である。
【図４】図１の照明装置におけるマウントを示す（Ａ）断面図，（Ｂ）平面図，（Ｃ）異なる方向の断面図及び（Ｄ）斜視図である。
【図５】図１の照明装置におけるＬＥＤ基板の拡大平面図である。
【図６】図１の照明装置の使用状態を示す概略斜視図である。
【図７】図１の照明装置によるシミュレーションによる照射角度に対する照射強度分布を示すグラフである。
【図８】図１の照明装置によるシミュレーションによるスクリーン上での照射強度分布を示すグラフである。
【図９】本発明による光学レンズを備えた照明装置の第二の実施形態の要部の構成を示す断面図である。
【図１０】図９の照明装置による照射パターンを示す概略斜視図である。
【図１１】本発明による光学レンズを備えた受光装置の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図１２】図１の受光装置の使用状態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 照明装置
１１ 光源（ＬＥＤ）
１２ 光学レンズ
１２ａ 凸状のレンズ
１２ｂ 平面
１２ｃ レンズ面
１２ｄ 中空円筒部
１２ｅ 雄ネジ部
１３ マウント
１３ａ 中空部
１３ｂ 内壁面
１３ｃ 雌ネジ部
１３ｄ 段差
１３ｅ 底面
１３ｆ 凹陥部
１３ｇ 貫通孔
１３ｈ ネジ孔
１３ｉ シートシンク
１４ ＬＥＤ基板
１４ａ 取付孔
１４ｂ ＬＥＤチップ実装用ランド
１４ｃ 電極部
２０ 照明装置
２１ 光学レンズ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ レンズ部
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 傾斜軸
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 光
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 照射パターン
Ｐ５ 受光パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具や受光センサ等に使用される照射または受光用の光学レンズそしてこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＬＥＤを光源とする照明器具は、例えば特許文献１または特許文献２に示すように構成されている。
【０００３】
特許文献１には、複数個のＬＥＤをリング状に配置し、このリング型照明部に沿って配置されたリング状のシリンドリカルレンズ部により、各ＬＥＤからの拡散光を特定方向に集光するＬＥＤ照明装置が開示されている。
このような構成のＬＥＤ照明装置によれば、各ＬＥＤから出射した光が、シリンドリカルレンズ部により集光される。これにより、リング状の照射パターンが照射される。
【０００４】
また、特許文献２には、光源からの平行光を、光ファィバーの所定角度に傾斜した一端面に入射させて、光ファィバー内で所謂スキュー反射を繰り返した後に光ファィバーの他端面から所定角度の拡り角を備えた環状光として出射させ、この環状光を回転楕円ミラーで反射するリング照明装置が開示されている。これにより、最終的な照射角度を制御して、リングビームを照射するようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２１００２５号公報
【特許文献２】特開平１１−０５２２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１によるＬＥＤ照明装置においては、リング状の照射パターンを形成するために、多数のＬＥＤをリング状に配置する必要がある。このため、部品点数が多くなり、コストが高くなってしまう。また、照射パターンの大きさ（直径）を変更したい場合には、ＬＥＤの配置を変更し、シリンドリカルレンズ部の大きさも変更する必要がある。
【０００６】
また、特許文献２によるリング照明装置においては、平行光を出射する光源が必要であり、使用される光源が制限されてしまう。
これに対して、非平行光を出射する光源を使用する場合には、光源からの光を平行光に変換する光学系が別途必要になる。従って、部品点数が増加して、コストが高くなってしまう。さらに、上記光学系を配置するためのスペースが必要になり、装置全体の奥行き寸法が長くなってしまう。
【０００７】
このような問題は、光源としてＬＥＤを使用した場合だけでなく、他の発光素子を使用した場合も同様である。
また、照明器具だけでなく、発光部からの光を光学レンズを介して外部に出射させる表示器やイルミネーション，外部からの光を光学レンズにより集光して受光センサにより検出するエリアセンサ等における照射または受光用の光学レンズにおいても、指向性に関して同様の問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の点から、小型に構成され得て、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした、光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、本発明の第一の構成によれば、透明材料から成り、中心軸の周りに環状に配置され、中心軸を通る断面にて、中心軸の一側に離れて位置する焦点位置から所定角度で延びる傾斜軸上に形成され、上記中心軸の周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部を有することを特徴とする光学レンズにより、達成される。
【００１０】
本発明による光学レンズは、好ましくは、上記凸状のレンズ部が、上記焦点位置に対して互いに異なる所定角度の傾斜軸毎に、それぞれ配置されている。
【００１１】
本発明による光学レンズは、好ましくは、上記凸状のレンズ部が、環状のフレネルレンズとして形成されている。
【００１２】
本発明による光学レンズは、好ましくは、上記凸状のレンズ部が、一側にて遮光部材により包囲されている。
【００１３】
また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、前述した光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された光源と、を含むことを特徴とする、照明装置により、達成される。
本発明による照明装置は、好ましくは、上記光学レンズと上記光源との間に、適宜な開口を備えた遮光部材を備えて構成されている。
【００１４】
さらに、上記目的は、本発明の第三の構成によれば、前述した光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された受光素子と、を含むことを特徴とする、受光装置により、達成される。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、例えば焦点位置に光源を配置した場合には、照明装置が構成されることになり、中心軸を通り半径方向に延びる面内にて、焦点位置から出射した光が、傾斜軸に沿って進んで、凸状のレンズ部に入射して、当該レンズ部の光学特性に基づいて平行光となって、当該レンズ部から光軸方向に沿って出射する。従って、中心軸から焦点位置とは反対側に配置された照射位置において、環状の照射パターンが形成されることになる。
【００１６】
この場合、凸レンズ部を出射した光は、中心軸を通る面内で平行光であって、照射位置までの距離に関わらず、環状の照射パターンが形成される。
また、凸レンズ部を出射した光は、中心軸を通る面内で中心軸に対して所定角度だけ傾斜した傾斜軸に沿ってほぼ平行光として出射する。このため、照射位置までの距離に比例して、環状の照射パターンの大きさ（直径）が変化する。これにより、照射位置までの距離を適宜に選定することによって、所望の大きさの照射パターンが得られることになる。
【００１７】
また、光学レンズの焦点位置に光源または受光素子を配置し、環状の照射パターンまたは受光パターンを画成することができる。このため、従来のように照射パターンに対応して、光源や受光素子を環状に配置する必要がない。従って、部品点数が少なくて済み、組立も容易に行なわれ、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
【００１８】
この場合、焦点位置に配置された光源により光学レンズを介して環状の照射パターンを形成し、多数の光源を環状に配置する必要がない。従って、構成が簡単になり、コストが低減され得ることになる。
また、光源からの光の照射角がレンズ部の集光作用により制御されて、環状の照射パターンが形成される。従って、従来のような平行光を出射する光源でなくともよく、任意の光源が使用され得る。
【００１９】
これに対して、焦点位置に受光素子を配置した場合には、受光装置が構成されることになり、上述した光源と共に照明装置を構成した場合における環状の照射パターンに対応する位置または方向即ち受光パターンから凸状のレンズ部に入射する平行光が、当該レンズ部の光学特性に基づいて集光され、焦点位置に向かって進む。これにより、焦点位置に配置された受光素子が、上記受光パターンからの光を受光し、検出することができる。
【００２０】
上記凸状のレンズ部が上記焦点位置に対して互いに異なる所定角度の傾斜軸毎にそれぞれ配置されている場合には、上述した照射パターンまたは受光パターンが、複数の同心状に画成されることになる。
【００２１】
上記凸状のレンズ部が、環状のフレネルレンズとして形成されている場合には、凸状のレンズ部が、その傾斜軸そして中心軸の方向に関して薄型に形成され得る。従って、光学レンズそして照明装置や受光装置全体が薄型に構成され得、または同じ大きさであれば、より大径のレンズ部を構成することができる。
【００２２】
上記凸状のレンズ部が一側にて遮光部材により包囲されている場合には、レンズ部のレンズ機能を担わない部分への入光を低減し、レンズ光学系とは異なる方向へのいわゆる雑光を低減し得る。さらに光源に近い位置にスリットを画成して光学レンズ１２の凸状のレンズ１２ａ、または凸状レンズの平面部１２ｂ以外への光源光の入光を制限する構成とする場合には、上述した照射パターンまたは受光パターンのエッジがシャープに画成される。従って、照明装置における照明部分と非照明部分がくっきりと分けられ、あるいは受光装置における検知エリアと非検知エリアが確実に区別され得ることになる。
【００２３】
このようにして、本発明によれば、小型に構成され得て、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１２を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２５】
［実施例１］
図１及び図２は、本発明による光学レンズを使用した照明装置の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、照明装置１０は、光源１１，光学レンズ１２，マウント１３及びＬＥＤ基板１４から構成されている。
【００２６】
上記光源１１は、例えばＬＥＤから構成されており、図示の場合、ＬＥＤ基板１４（後述）上に実装されている。
ここで、光源１１としては、ＬＥＤに限らず、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ），ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の小型の光源を使用することが望ましい。尚、光源１１としてＬＤを使用する場合には、例えば拡散フィルタ等により出射光を拡散させる必要がある。
【００２７】
上記光学レンズ１２は、図３に示すように、プラスチック，ガラス，石英等の透明材料から構成されている。
即ち、図３において、上記光学レンズ１２は、中心軸Ｏの周りに環状に配置され、図３（Ａ）に示す上記中心軸Ｏを通る断面にて、中心軸Ｏの一側（下側）に位置する焦点位置Ｆから所定角度θで延びる傾斜軸Ａ上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部１２ａとして形成されている。
従って、上記光学レンズ１２は、中心軸Ｏに関して回転対称であり、中心軸Ｏを通る任意の断面で、図３（Ａ）に示す形状を有している。
【００２８】
図示の場合、レンズ部１２ａは、焦点位置Ｆ側から見て、平凸レンズとして形成されており、焦点位置Ｆ側の平面１２ｂが、傾斜軸Ａに対して垂直に形成される。また、反対側の凸状のレンズ面１２ｃは、傾斜軸Ａ上の点を中心とする球面として形成されている。
その際、平面１２ｂは、傾斜軸Ａ上にて焦点位置Ｆから所定距離ｄの位置に配置されている。
また、レンズ面１２ｃの曲率半径は、焦点位置Ｆに焦点を有するように選定されている。
尚、上記レンズ部１２ａは、平凸レンズとして形成されているが、これに限らず、両凸レンズ，非球面コンデンサレンズ等の任意の形状の凸レンズとして形成されていてもよい。
【００２９】
さらに、上記光学レンズ１２は、図３（Ａ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、その焦点位置Ｆ側の周縁から下方に延びる中空円筒部１２ｄを備えている。
この中空円筒部１２ｄの外周面には、雄ネジ部１２ｅが形成されている。
【００３０】
上記マウント１３は、プラスチック，金属等の不透光性材料から構成されており、図４に示すように、上方が開放した中空円筒状に形成されている。
上記マウント１３の中空部１３ａの内壁面１３ｂには、雌ネジ部１３ｃが形成されており、この雌ネジ部１３ｃに、上述した光学レンズ１２の１２ｅが螺合し得るようになっている。
【００３１】
さらに、上記マウント１３は、図４（Ｂ）及び（Ｄ）に鎖線で示すように、中空部１３ａの底面１３ｅ上に、ＬＥＤ基板１４が取り付けられるようになっている。
ここで、中空部１３ａの底面１３ｅには、ＬＥＤ基板１４の接続端子及びリード線（図示せず）を通すための凹陥部１３ｆ及び貫通孔１３ｇが形成されている。
また、中空部１３ａの底面１３ｅには、ＬＥＤ基板１４を取り付けるための四つのネジ孔１３ｈが設けられている。
【００３２】
また、上記マウント１３は、その下面から下方に延びる複数個のフィン状のヒートシンク１３ｉを備えている。これにより、ＬＥＤ基板１４で発生する熱が、上記マウント１３の中空部１３ａの底面１３ｅからヒートシンク１３ｉに伝達され、外部に放熱され得るようになっている。
【００３３】
上記ＬＥＤ基板１４は、プリント基板から構成されており、図５に示すように、ほぼ正方形に形成されている。
また、上記ＬＥＤ基板１４は、その四隅に取付孔１４ａを備えている。これにより、この取付孔１４ａに挿通された固定ネジ（図示せず）が上記マウント１３の中空部１３ａの底面１３ｅに設けられたネジ孔１３ｈに螺合することによって、上記ＬＥＤ基板１４は、上記マウント１３の中空部１３ａの底面に密着して固定保持される。
【００３４】
さらに、上記ＬＥＤ基板１４は、その表面中央に三組の電子部品実装用ランド１４ｂを備えており、各組の電子部品実装用ランド１４ｂ間にそれぞれ光源１１、制限抵抗などが実装されるようになっている。
本実施例においては、中央部の電子部品実装用ランドに光源用ＬＥＤが、その他の電子部品実装用ランドには制限抵抗としてチップ抵抗が実装されている。
ここで、上記ＬＥＤチップ実装用ランド１４ｂは、詳細には図示しない導電パターンを介して、電極部１４ｃに接続されており、対応する電極部１４ｃから駆動電圧が印加されることによって、各光源１１が点灯され得る。
尚、電極部１４ｃに接続されたリード線（図示せず）は、上記マウント１３の凹陥部１３ｆ及び貫通孔１３ｇから下方に引き回され、ヒートシンク１３ｉの間から外部に引き出され、外部の電源に接続されるようになっている。
【００３５】
本発明実施形態による照明装置１０は、以上のように構成されており、照明装置１０は、例えば図６に示すように、部屋の天井等に取り付けられ、あるいは天井等から吊下げられることにより、シーリングライトまたはペンダントライトとして使用され得る。
外部の電源から上記ＬＥＤ基板１４の電極部１４ｃを介して各光源１１に駆動電圧が印加されることにより、各光源１１が発光する。
【００３６】
各光源１１から出射した光Ｌは、上記マウント１３の中空部１３ａ内から光学レンズ１２に入射し、レンズ部１２ａの光学特性に基づいて、中心軸Ｏを通る断面にて、傾斜軸Ａの方向に沿って、即ち中心軸Ｏに対して下方に向かって角度θだけ外側に広がるように集光され、ほぼ平行光となって、この傾斜軸Ａの方向に照射される。
この照射光Ｌは、中心軸Ｏの下方の所定距離Ｄに位置する床面等に達して、環状の照射パターンＰを形成する。
【００３７】
この場合、傾斜軸Ａの方向に沿って進む光がほぼ平行光である。このため、照射位置までの距離Ｄを適宜に選定することによって、所望の直径ｒ（＝Ｄ×ｔａｎθ）の照射パターンＰが形成され得ることになり、任意の大きさの照射パターンＰに容易に対応することが可能である。
【００３８】
次に、上述した照明装置１０において、θ＝３９度としたときのシミュレーションの結果を説明する。
図７は、照明装置１０から出射する照射角度に対する照射強度分布を示している。
図７において、中心軸Ｏに垂直で且つ互いに垂直な二方向に関して、それぞれ中心軸Ｏに対する角度θ（＝３９度）の方向で最大照射強度が得られることが分かる。
【００３９】
これに対して、図８は、照明装置１０から下方の所定距離ｄ（＝２４７ｍｍ）にスクリーンを配置した場合のスクリーン上における照射強度分布を示している。
図８において、同様に中心軸Ｏに対する角度θ（＝３９度）の方向に対応する位置、即ち中心軸Ｏからの距離ｒ（＝２４７ｍｍ×ｔａｎ３９度）の位置で最大照射強度が得られることが分かる。これにより、半径ｒの位置に環状の照射パターンＰが形成されることになる。
尚、中心軸Ｏ上にも、照射強度分布の小さなピークが現われているが、これは、光学レンズ１２のレンズ部１２ａの中央を通過した光によるものである。
【００４０】
上述したシミュレーションにおいては、傾斜角度θを３９度とした場合について説明したが、これに限らず、θが大きくなるほど、光学レンズ１２により焦点位置Ｆに対する立体角を覆うことができる。このため、例えば焦点位置Ｆに光源を配置した場合に、光源からの光利用効率を高くすることが可能である。
例えば、θ＝３９度の場合には、光源からの光利用効率は８０％であり、θ＝４５度の場合には、光利用効率は９２％となる。
【００４１】
［実施例２］
図９は、本発明による照明装置の第二の実施形態で使用される光学レンズの構成を示している。
図９において、照明装置２０において、光学レンズ２１は、図１に示した照明装置１０における光学レンズ１２と比較して、複数個（図示の場合、四個）の同心状に配置された凸状のレンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが設けられている点で異なる構成になっている。
【００４２】
ここで、各レンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、中心軸Ｏを通る断面において、焦点位置Ｆから互いに所定の角度間隔θ’だけ離れて配置され、互いに半径方向に連続して形成されている。
即ち、最も中心軸Ｏよりのレンズ部２１ａは、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度θ’／２だけ傾斜した傾斜軸Ａ１上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
また、レンズ部２１ｂは、上記レンズ部２１ａの外側に隣接して、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度θ’＋（θ’／２）だけ傾斜した傾斜軸Ａ２上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
【００４３】
同様に、レンズ部２１ｃは、上記レンズ部２１ｂの外側に隣接して、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度２θ’＋（θ’／２）だけ傾斜した傾斜軸Ａ３上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
最後に、レンズ部２１ｄは、上記レンズ部２１ｃの外側に隣接して、焦点位置Ｆから中心軸Ｏに対して角度３θ’＋（θ’／２）だけ傾斜した傾斜軸Ａ４上に形成され、上記中心軸Ｏの周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部である。
【００４４】
このように構成された照明装置２０によれば、図１の照明装置１０と同様に光源１１が発光すると、光源からの光Ｌは、光学レンズ２１に入射し、光学レンズ２１の個々のレンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの光学特性に基づいて、中心軸Ｏを通る断面にて、それぞれ傾斜軸Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の方向に沿って、即ち中心軸Ｏに対して下方に向かって互いに角度θ’だけ外側にずれて広がるように集光され、それぞれほぼ平行光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４となって、この傾斜軸Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の方向に照射される。
【００４５】
この照射光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、中心軸Ｏの下方の所定距離の位置に位置する床面等に達して、それぞれ環状の照射パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を形成する。
この場合、各照射パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の半径は、それぞれ所定距離に対する傾斜角度の正接により決まる。これにより、図１０に示すように、互いに同心状の複数の照射パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が形成されることになる。
【００４６】
［実施例３］
図１１は、本発明による光学レンズを使用した受光装置の一実施形態の構成を示している。
図１１において、受光装置３０は、図１及び図２に示した照明装置１０における光源１１の代わりに、受光素子３１を配置した点のみが異なる構成になっている。
ここで、受光素子３１は、フォトダイオード，フォトトランジスタ，フォトＩＣ，ＣＭＯＳ，ＣＣＤ等が使用され、光学レンズ１２の焦点位置Ｆに入射する光を検出し得るようになっている。
【００４７】
このような構成の受光装置３０によれば、前述した照明装置１０とは逆に、図１２に示すように、床面等における環状の受光パターン（受光エリア）Ｐから光学レンズ１２のレンズ部１２ａに対して中心軸Ｏに対して傾斜角度θで入射する光Ｌ５が、このレンズ部１２ａの光学作用によって、焦点位置Ｆに集光され、受光素子３１に入射する。
これにより、受光素子３１が受光パターンＰ５からの光を検出することができる。従って、受光パターンＰ５からの光の検出量の変化により、当該受光パターンＰ５を検知エリアとする監視が行なわれ得ることになる。
【００４８】
なお、受光装置の実施形態においては、受光素子３１へ入射する光の光源は、受光パターンＰ５を必要な光量で照明出来ていればその用を成す為、上記のリング状発光を行う光源を用いることが可能であるとともに、一様に照明を行う一般的な光源、照明装置であっても構わない。また照明装置を用いずに太陽光等を光源とするものであっても構わない。
【００４９】
上述の受光装置３０は受光素子３１を備えるものとして構成されているが、受光素子３１の位置に光源をともに備えるものであっても良い。この場合、受光素子３０による受光パターンＰからの光の検出は、光源の発する直接光に影響されることもありえるが、検出量の変化を常態との差分により検知する構成とすること、光源と受光素子の間に隔壁を設けることなど、またはこれらの方法を組み合わせることで目的を達することが可能であることは当業者には容易に理解されよう。
【００５０】
上述した実施形態においては、上記光学レンズ１２のレンズ部１２ａ及び光学レンズ２１の各レンズ部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、焦点位置Ｆ側から平凸レンズとして形成されているが、これに限らず、凸レンズであれば、両凸レンズ，非球面コンデンサレンズ等であってもよく、さらにはフレネルレンズとして形成されていてもよい。
特に、レンズ部１２ａ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがフレネルレンズとして形成されている場合には、光学レンズ１２，２１が中心軸Ｏの方向に関して薄型化される。従って、例えば光源としてハロゲンランプ等の比較的大きな光源を使用する場合には、照明装置の大型化が抑制され得ることになる。
【００５１】
また、上述した実施形態においては、光源１１として一個のＬＥＤが使用されているが、これに限らず、複数のＬＥＤが使用されてもよいが、光学系を考慮すると光源はより狭い範囲に実装されることが好ましい。上記構成の採用により、従来のように照射パターンに対応して、多数の光源を環状に配置する必要がなく、少数の光源で済む。このため、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明による光学レンズは、焦点位置に光源を配置することによって、上述した照明装置を構成することができ、さらに自動車の演出照明や店舗用ショーケースのアクセント照明等のイルミネーション、あるいは例えばホテル，百貨店，テナントビル等における案内表示，工事現場等の危険地帯を示す進入禁止エリア表示，鉄道車両における優先席の位置表示等を含む視線誘導，誘目性，危険範囲表示を目的としたインジケータ照明に使用することが可能である。
また、本発明による光学レンズの焦点位置に受光素子を配置することによって、光学レンズと環状の受光パターンとの間における円錐状の検知エリア内の物体の通過，移動を検知する装置、例えば家庭内における幼児や認知症患者の脱出防止や危険な暖房器具やキッチン等への進入防止のための監視装置に利用することが可能である。
【００５３】
このようにして、本発明によれば、小型に構成され得て、環状の照射パターンまたは受光パターンの大きさを任意に変更することができるようにした、極めて優れた光学レンズ及びこの光学レンズを使用した照明装置及び受光装置が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による光学レンズを備えた照明装置の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の照明装置を示す概略平面図である。
【図３】図１の照明装置における光学レンズを示す（Ａ）断面図，（Ｂ）平面図，（Ｃ）側面図及び（Ｄ）斜視図である。
【図４】図１の照明装置におけるマウントを示す（Ａ）断面図，（Ｂ）平面図，（Ｃ）異なる方向の断面図及び（Ｄ）斜視図である。
【図５】図１の照明装置におけるＬＥＤ基板の拡大平面図である。
【図６】図１の照明装置の使用状態を示す概略斜視図である。
【図７】図１の照明装置によるシミュレーションによる照射角度に対する照射強度分布を示すグラフである。
【図８】図１の照明装置によるシミュレーションによるスクリーン上での照射強度分布を示すグラフである。
【図９】本発明による光学レンズを備えた照明装置の第二の実施形態の要部の構成を示す断面図である。
【図１０】図９の照明装置による照射パターンを示す概略斜視図である。
【図１１】本発明による光学レンズを備えた受光装置の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図１２】図１の受光装置の使用状態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 照明装置
１１ 光源（ＬＥＤ）
１２ 光学レンズ
１２ａ 凸状のレンズ
１２ｂ 平面
１２ｃ レンズ面
１２ｄ 中空円筒部
１２ｅ 雄ネジ部
１３ マウント
１３ａ 中空部
１３ｂ 内壁面
１３ｃ 雌ネジ部
１３ｄ 段差
１３ｅ 底面
１３ｆ 凹陥部
１３ｇ 貫通孔
１３ｈ ネジ孔
１３ｉ シートシンク
１４ ＬＥＤ基板
１４ａ 取付孔
１４ｂ ＬＥＤチップ実装用ランド
１４ｃ 電極部
２０ 照明装置
２１ 光学レンズ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ レンズ部
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 傾斜軸
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 光
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 照射パターン
Ｐ５ 受光パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材料から成り、中心軸の周りに環状に配置され、中心軸を通る断面にて、中心軸の一側に離れて位置する焦点位置から所定角度で延びる傾斜軸上に形成され、上記中心軸の周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部を有することを特徴とする光学レンズ。
【請求項２】
上記凸状のレンズ部が、上記焦点位置に対して互いに異なる所定角度の傾斜軸毎に、それぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
上記凸状のレンズ部が、環状のフレネルレンズとして形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
上記凸状のレンズ部が、一側にて遮光部材により包囲されていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の光学レンズ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された光源と、を含むことを特徴とする、照明装置。
【請求項６】
請求項１から４の何れかに記載の光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された受光素子と、を含むことを特徴とする、受光装置。
【請求項１】
透明材料から成り、中心軸の周りに環状に配置され、中心軸を通る断面にて、中心軸の一側に離れて位置する焦点位置から所定角度で延びる傾斜軸上に形成され、上記中心軸の周りに回転して画成された回転体としての凸状のレンズ部を有することを特徴とする光学レンズ。
【請求項２】
上記凸状のレンズ部が、上記焦点位置に対して互いに異なる所定角度の傾斜軸毎に、それぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
上記凸状のレンズ部が、環状のフレネルレンズとして形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
上記凸状のレンズ部が、一側にて遮光部材により包囲されていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の光学レンズ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された光源と、を含むことを特徴とする、照明装置。
【請求項６】
請求項１から４の何れかに記載の光学レンズと、この光学レンズの焦点位置に配置された受光素子と、を含むことを特徴とする、受光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２１８２４３（Ｐ２００９−２１８２４３Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５７１９３（Ｐ２００８−５７１９３）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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