照明用レンズ
【課題】照明用レンズに対する光源の配置位置の変化に伴う照度分布の変化が抑えられた照明用レンズを提供する。
【解決手段】照明用レンズ１の反射面および出射面を、第２照明光および第３照明光が出射面において、符号の異なる屈折力で屈折させられて出射することができるように構成する。光源５を移動させたときの第２照明光の照度分布の変化を打ち消すように、第３照明光の照度分布を変化させることで、光源５が前後に移動しても、照度分布の変化を小さく抑える。
【解決手段】照明用レンズ１の反射面および出射面を、第２照明光および第３照明光が出射面において、符号の異なる屈折力で屈折させられて出射することができるように構成する。光源５を移動させたときの第２照明光の照度分布の変化を打ち消すように、第３照明光の照度分布を変化させることで、光源５が前後に移動しても、照度分布の変化を小さく抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源から照射された光の被照明面における照度の均一化を図るための照明用レンズとして、たとえば、特許文献１から３に開示されるものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５６５１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０７８４４号公報
【特許文献３】特開平４−３６５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の照明用レンズは、光源が照明用レンズに対して特定の位置に配置されたときに所望の照度分布が得られるように構成されている。そのため、光源が照明レンズに対して該特定の位置に配置されていない場合には、所望の照度分布が得られなくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、照明用レンズに対する光源の配置位置の変化に伴う照度分布の変化が抑えられた照明用レンズを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、光源から照射された光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズにおいて、光源から照射された光が照明用レンズ内に入射する入射面と、入射面から照明用レンズ内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する反射面と、入射面および反射面からの光を照明方向に向けて出射する出射面とを有し、入射面は、光源が配置される側に光源からの光が進入可能に形成される開口部を有すると共に光源が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部の内面に形成される第１入射面と第２入射面とを有し、第１入射面は、凹部の底面に配置され、光源からの光を集光させるように光源側に凸面を有する集光レンズ面であり、第２入射面は、光源からの光を反射面に向けて透過することができるように、凹部に照明用レンズの光軸の周囲に形成される内側面であり、反射面は、第２入射面から照明用レンズ内に入射した光を照明方向に向けて全反射させる全反射面であり、出射面は、光軸と交差する中心部を含む第１出射面と、この第１出射面の周囲に配置される第２出射面とを有し、第２出射面における光の屈折力は０または第１出射面における光の屈折力と異なる符号の屈折力であり、第１入射面から入射した光は第１出射面から出射され、反射面で反射された光は、一部が第２出射面から出射され、他の一部が第１出射面から出射されることとする。
【０００７】
また、本発明の照明用レンズは、第１入射面から入射し第１出射面から出射する光の光線量である第１光線量と、反射面で反射され第２出射面から出射する光の光線量である第２光線量と、反射面で反射され第１出射面から出射する光の光線量である第３光線量との多少の関係が、第２光線量＞第３光線量＞第１光線量であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の照明用レンズは、第３光線量が、第１光線量と第２光線量と第３光線量の総和の２０％以上３０％以下であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の照明用レンズは、第１出射面の中で、反射面で反射された光が出射する面は、この光に要求される照度分布に合わせた曲率に形成されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の照明用レンズは、第１出射面の直径は、第１入射面の直径よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による照明用レンズによれば、照明用レンズに対する光源の配置位置の変化に伴う照度分布の変化が抑えられた照明用レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す照明用レンズを透過する光の光線路を示す図である。
【図３】図１に示す照明用レンズを透過する光の光線路を示す図である。
【図４】図１に示す照明用レンズについて光源を前後させたときの照明光の照度分布の変化を示す図である。
【図５】従来の照明用レンズについて光源を前後させたときの照明光の照度分布の変化を示す図である。
【図６】従来の照明用レンズの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの変形例の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの変形例の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの変形例の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る照明用レンズ１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る照明用レンズ１について、光軸Ｘを含む面における構成を示す断面図である。照明用レンズ１は、光軸Ｘを回転軸として、図１に示す断面を回転させた形状を呈している。図１において、矢印Ｆの方向が、照明用レンズ１の照明方向であり、図示外の被照明面が位置する側となる。以下の説明において、矢印Ｆの方向を光の進行方向あるいは前方（前側）、その反対方向を後方（後側）と記載することとする。
【００１４】
照明用レンズ１は、入射面２と、反射面３と、出射面４とを有する中実の部材であり、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂あるいはガラスなどの透明な材料（レンズ素材）にて形成されている。照明用レンズ１は、光軸Ｘ上に配置される光源５から照射された光を入射面２にて照明用レンズ１内に取り込み、取り込んだ光の一部については、反射面３にて出射面４に向けて反射し、他の一部の光については、直接出射面４から前方に向けて出射させることができるように構成されている。なお、光源５は、たとえば、ＬＥＤを用いることができる。
【００１５】
（入射面２）
照明用レンズ１は、全体として、後方に曲面を向けた鐘形状を呈し、鐘形の頂点部分を含む位置に、後方に向けて開口される開口部６を有する凹部７が形成されている。凹部７の内部の空間は、開口部６から前方に向かって凹み、後方から前方に向かって直径が小さくなる略円錐台を呈している。凹部７の底面８には、凸面が後方に向く集光レンズ面９が第１入射面として形成されている。また、凹部７の内側面１０は光軸Ｘを囲むように配置され第２入射面として形成されている。つまり、入射面２は、集光レンズ面９および内側面１０を有し、光源５から照射された光の一部は、集光レンズ面９から照明用レンズ１内に入射し、他の一部の光は、内側面１０から照明用レンズ１内に入射する。
【００１６】
（反射面３）
反射面３は、光軸Ｘ上に曲率中心を有すると共に変曲点を有しない曲線が光軸Ｘを中心に回転させられた回転体の面形状を呈し、照明用レンズ１の外側面を構成する。反射面３は、内側面１０から照明用レンズ１内に入射した光を、出射面４に向けて全反射することができる面形状に構成されている。
【００１７】
（出射面４）
出射面４は、第１出射面としての集光レンズ面１１と、第２出射面として凹レンズ面１２とを有する。集光レンズ面１１は、光軸Ｘとの交差部を有し、前方に向けて凸面が形成される集光レンズ面である。凹レンズ面１２は、集光レンズ面１１の周囲に配置され、後方に向けて凹む凹面が形成される凹レンズ面である。集光レンズ面１１は、前方から見たときに、出射面４の中心部側に配置される円形の領域を占める形状となっている。一方、凹レンズ面１２は、前方から見たときに、集光レンズ面１１を囲むように出射面４の外周側に配置され、円環状の帯領域を占める形状となっている。
【００１８】
（光線径路）
照明用レンズ１は、光源５から照射された光を、図２、図３に示す光路で前方に向けて出射することができるように、入射面２、反射面３、出射面４等が構成されている。図２に示すように、光源５から照射され、凹部７内に進入した光の一部は、集光レンズ面９に入射し、他の光の一部は内側面１０に入射する。集光レンズ面９に入射した光については、集光レンズ面１１から前方に出射させられる。説明の便宜上、集光レンズ面９に入射し、集光レンズ面１１から出射する光を第１照明光Ｌ１と記載することとする。集光レンズ面９および集光レンズ面１１は共に凸レンズであり、第１照明光Ｌ１は、集光レンズ面９および集光レンズ面１１により集光させられ、集光レンズ面１１から略平行な光束の光として出射させられる。
【００１９】
一方、内側面１０に入射した光は反射面３にて全反射され、全反射された光の一部は、凹レンズ面１２から前方に出射させられる。説明の便宜上、内側面１０に入射し、反射面３にて全反射され、凹レンズ面１２から出射する光を第２照明光Ｌ２と記載することとする。反射面３および凹レンズ面１２は、第２照明光Ｌ２を僅かに発散する光束の光として凹レンズ面１２から出射させる。
【００２０】
また、反射面３にて全反射された光は、一部については上述のように凹レンズ面１２から前方に出射させられ、他の光の一部については、図３に示すように集光レンズ面１１から前方に向けて、集束光として出射させられる。説明の便宜上、内側面１０に入射し、反射面３にて全反射され、集光レンズ面１１から出射する光を第３照明光Ｌ３と記載することとする。反射面３および集光レンズ面１１は、第３照明光Ｌ３を僅かに集光する光束の光として集光レンズ面１１から出射させる。
【００２１】
つまり、内側面１０に入射し反射面３にて全反射された光は、その一部については、第２照明光Ｌ２として凹レンズ面１２から僅かに発散する発散光として出射させられ、他の光の一部については、第３照明光Ｌ３として、集光レンズ面１１から僅かに集束する集束光として出射させられる。すなわち、反射面および出射面は、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３とが出射面において、符号の異なる屈折力で屈折させられて出射することができるように構成されている。なお、第２照明光Ｌ２の凹レンズ面１２からの出射角および第３照明光Ｌ３の集光レンズ面１１からの出射角は、内側面１０における入・出射角および反射面３における入・反射角に依存する。したがって、本実施の形態では、凹部７の内部の空間は、後方から前方に向かって直径が小さくなる略円錐台としているが、該略円錐台に限定されるものではなく、凹部７の内部の空間を円柱形とし、内側面１０を光軸Ｘと平行な面としてもよい。
【００２２】
（照度分布）
次に、図４を参照しながら、照明用レンズ１に対する光源５の配置を前後に移動させたときの照明光の照度分布の変化について説明する。なお、図４に示すグラフの縦軸は照度を示し、横軸は光軸Ｘからの距離を示している。図４の上段（Ａ）には、照明用レンズ１を用いた照明光学系の設計上の構成により得られる照度分布が示されている。つまり、図４の上段（Ａ）の照度分布となるように、照明用レンズ１の構成、光源５と照明用レンズ１との間の距離、および照明用レンズ１と被照明面との間の距離等が設定されている。図４の中段（Ｂ）は、上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも後方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。また、図４の下段（Ｃ）は、上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも前方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。図４においては、第１照明光Ｌ１についての照度分布を照度分布Ｓ１、第２照明光Ｌ２についての照度分布を照度分布Ｓ２、第３照明光Ｌ３についての照度分布が照度分布Ｓ３として示され、各照明光が合成されたときの照度分布が照度分布Ｓ４として示されている。
【００２３】
図５は、照明用レンズ１に換えて、比較用の照明用レンズとして、図６に示す従来の照明用レンズ５０を用い、照明用レンズ５０に対して光源５の配置を前後に移動させたときの照明光の該被照明面における照度分布の変化を示している。図６に示す照明用レンズ５０は、出射面５１が照明用レンズ１の出射面４と異なるが、他の部分については照明用レンズ１と同様の構成である。したがって、図６に示す照明用レンズ５０は、照明用レンズ１と同様の構成部分については、照明用レンズ１と同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【００２４】
図４と同様に、図５の上段（Ａ）には、照明用レンズ５０を用いた照明光学系の設計により得られる照度分布が示されている。つまり、図５の上段（Ａ）の照度分布となるように、照明用レンズ５０の構成、光源５と照明用レンズ５０との間の距離、および照明用レンズ５０と被照明面との間の距離等が設定されている。図５の中段（Ｂ）は、図５の上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも後方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。図５の下段（Ｃ）は、図５の上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも前方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。
【００２５】
図６に示すように、照明用レンズ５０の出射面５１は、全体が集光レンズ面として構成されている。集光レンズ面９に入射し、出射面５１から出射する光である第４照明光Ｌ４は、集光レンズ面９および出射面５１により集光させられ、出射面５１から略平行な光束の光として出射する。また、内側面１０に入射し、反射面３にて全反射され、出射面５１から出射する光である第５照明光Ｌ５は、集束光として出射面５１から出射する。図５においては、第４照明光Ｌ４についての照度分布が照度分布Ｓ５、第５照明光Ｌ５についての照度分布が照度分布Ｓ６として示されている。また、第４照明光Ｌ４と第５照明光Ｌ５が合成されたときの照度分布が照度分布Ｓ７として示されている。
【００２６】
照明用レンズ５０による照明光の照度分布は、図５の上段（Ａ），中段（Ｂ），下段（Ｃ）に示すように、光源５を移動させることで大きく変化する。たとえば、図５の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を後方に移動したときの照度分布は、図５の中段（Ｂ）に示すように、第５照明光Ｌ５の光軸Ｘへの集光の程度が大きくなる。そのため、照度分布Ｓ６は、光軸Ｘ側の照度が著しく高くなり、その結果、照度分布Ｓ７も光軸Ｘ側に著しく高くなる。これに対し、図５の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を前方に移動したときの照度分布は、図５の下段（Ｃ）に示すように、第５照明光Ｌ５の光軸Ｘ側で集光の程度が低くなるのに対し、光軸Ｘから離れた位置での集光の程度が高くなる。そのため、照度分布Ｓ６は、光軸Ｘから離れた周辺側で照度が著しく高くなり、その結果、照度分布Ｓ７も、光軸Ｘ側で照度が低く、光軸Ｘから離れた周辺側の照度が高くなる。つまり、被照明面には、円環状に明部が形成される照明がなされる。
【００２７】
一方、照明用レンズ１による照明光の照度分布Ｓ４は、図４の上段（Ａ），中段（Ｂ），下段（Ｃ）に示すように、光源５を移動させても、照明用レンズ５０による照明光の照度分布の変化に比べて照度分布の変化が小さく抑えられている。たとえば、図４の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を後方に移動したときの照度分布は、図４の中段（Ｂ）に示すように、第２照明光Ｌ２については、光軸Ｘ側で照度が低くなるのに対し、光軸Ｘから離れた周辺側の位置で照度が高くなる。他方、第３照明光Ｌ３については、光軸Ｘ側の照度が高くなるのに対し、光軸Ｘから離れた周辺側の照度が低くなる。そのため、照明用レンズ５０を用いたときの、図５上段（Ａ），中段（Ｂ）に示す照度分布Ｓ７の変化に比べて、照明用レンズ１を用いたときの、図４上段（Ａ），中段（Ｂ）に示す照度分布Ｓ４の変化の方が、照度分布の変化の程度が小さい。
【００２８】
また、図４の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を前方に移動したときの照度分布は、図４の下段（Ｃ）に示すように、第２照明光Ｌ２については、光軸Ｘ側で照度が高くなる。また、第１照明光Ｌ１については、光軸Ｘから離れた周辺側の位置で照度が若干高くなる。さらに、第３照明光Ｌ３については、光軸Ｘ側で照度が低くなるのに対し、光軸Ｘから離れた周辺側の位置で照度が高くなる。そのため、照明用レンズ５０を用いたときの、図５上段（Ａ），下段（Ｃ）に示す照度分布Ｓ７の変化に比べて、照明用レンズ１を用いたときの、図４上段（Ａ），下段（Ｃ）に示す照度分布Ｓ４の変化の方が、照度分布の変化の程度が小さい。
【００２９】
上述のように、反射面および出射面は、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３とが出射面において、符号の異なる屈折力で屈折させられて出射することができるように構成されている。そのため、光源５の移動に対して、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３とは、互いに異なる方向に配光が偏倚する。つまり、光源５の移動により、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３のいずれか一方が集束方向に配光が偏倚し、他方が発散方向に配光が偏倚する。これにより、光源５を移動させたときの第２照明光Ｌ２の照度分布Ｓ２の変化を打ち消すように、第３照明光Ｌ３の照度分布Ｓ３が変化する。このため、光源５が前後に移動しても、第１照明光Ｌ１、第２照明光Ｌ２、第３照明光Ｌ３が合成された照度分布Ｓ４の変化は小さく抑えられる。つまり、出射面４に集光レンズ面１１と凹レンズ面１２を形成し、集光レンズ面９から入射した光については、集光レンズ面１１から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し、反射面３で反射される光については、一部については凹レンズ面１２から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部については、集光レンズ面１１から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００３０】
なお、第１照明光Ｌ１の光線量Ａ、第２照明光Ｌ２の光線量Ｂ、第３照明光Ｌ３の光線量Ｃを、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化を好適に抑制することができる。また、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすると共に、光線量Ｃを、光線量Ａと光線量Ｂと光線量Ｃの総和に対して、２０％以上から３０％以下とすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化をより好適に抑制することができる。
【００３１】
（本実施の形態の主な効果）
上述のように、光源５から照射された光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズ１は、光源５から照射した光が照明用レンズ１内に入射する入射面２と、入射面２から照明用レンズ１内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する反射面３と、入射面２および反射面３からの光を照明方向に向けて出射する出射面４とを有している。そして、入射面２は、光源５が配置される側に光源５からの光が進入可能に形成される開口部６を有すると共に光源５が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部７の内面に形成される第１入射面としての集光レンズ面９と第２入射面としての内側面１０とを有している。集光レンズ面９は、凹部７の底面８に配置され、光源５からの光を集光させるように光源５側に凸面を有する集光レンズ面である。また、内側面１０は、光源５からの光を反射面３に向けて透過することができるように、凹部７に照明用レンズ１の光軸Ｘの周囲に形成されている。反射面３は、内側面１０から照明用レンズ１内に入射した光を照明方向に向けて全反射させる全反射面である。出射面４は、光軸Ｘと交差する中心部を含む第１出射面としての集光レンズ面１１と、この集光レンズ面１１の周囲に配置され、集光レンズ面１１に対して屈折力の符号が異なる第２出射面としての凹レンズ面１２を有している。集光レンズ面９から入射した光は集光レンズ面１１から出射され、反射面３で反射された光は、一部が凹レンズ面１２から出射され、他の一部が集光レンズ面１１から出射される。
【００３２】
照明用レンズ１を上述のように構成することで、光源５を移動させたときの第２照明光Ｌ２の照度分布Ｓ２の変化を打ち消すように、第３照明光Ｌ３の照度分布Ｓ３が変化することができ、光源５が前後に移動しても、第１照明光Ｌ１、第２照明光Ｌ２、第３照明光Ｌ３が合成された照度分布Ｓ４の変化を小さく抑えることができる。このため、光源５の配置が設計上の配置から多少ずれたとしても、設計上予定してした照度分布の照明光を得ることができる。
【００３３】
また、照明用レンズ１を上述のように構成することで、入射面および反射面の構成を変えることなく、出射面４の構成を変えるのみで、照明用レンズ１の配光を好適に変更することができる。つまり、凹レンズ面１２の屈折力を変えることで、照明光の配光を広狭させることができるが、凹レンズ面１２の屈折力が大きくなると凹レンズ面１２を透過する光、すなわち、第２照明光Ｌ２については、光軸Ｘ側の光線量が少なくなり、円環状の照度分布になり易い。その結果、照明用レンズ１から出射する照明光も全体として光軸Ｘから離れた周辺側の照度が高く、光軸Ｘ側の中心側の照度が低い、円環状の照度分布となり易い。しかしながら、第３照明光Ｌ３を発生することができるように照明用レンズ１を構成することで、光軸Ｘ側への配光を行うことができ、その結果、円環状の照度分布となることが抑制された好適な照度分布の照明光を得ることができる。
【００３４】
したがって、たとえば、照明用レンズ１を、出射面４を成形する第１の金型と、反射面３および入射面２を成形する第２の金型により成形する場合、第１の金型を変更するのみで、多種の配光の照明用レンズ１を製造することができる。
【００３５】
また、照明用レンズ１は、集光レンズ面９から入射し集光レンズ面１１から出射する第１照明光Ｌ１の光線量である第１光線量（光線量Ａ）と、反射面３で全反射され凹レンズ面１２から出射する第２照明光Ｌ２の光線量である第２光線量（光線量Ｂ）と、反射面３で全反射され集光レンズ面１１から出射する第３照明光Ｌ３の光線量である第３光線量（光線量Ｃ）との多少の関係が、第２光線量（光線量Ｂ）＞第３光線量（光線量Ｃ）＞第１光線量（光線量Ａ）となっている。
【００３６】
照明用レンズ１を上述のように構成することで、光源５の照明用レンズ１に対する前後方向の位置が変わることにより発生する照度分布Ｓ４の変化を好適に抑制することができる。
【００３７】
また、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすると共に、光線量Ｃを光線量Ａと光線量Ｂと光線量Ｃの総和に対して、２０％以上から３０％以下とすることで、光源５の照明用レンズ１に対する前後方向の位置が変わることにより発生する照度分布Ｓ４の変化をより好適に抑制することができる。
【００３８】
（変形例）
図７から図９に、照明用レンズ１の変形例を示す。図７から図９において、照明用レンズ１に示す部材と同様の構成部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図７に示す照明用レンズ１は、出射面４の第２出射面を屈折力が０の平面である透過平面２０として構成したものである。このように構成した場合であっても、集光レンズ面９から入射した光について、集光レンズ面１１から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し反射面３で反射される光について、一部を第２出射面としての透過平面２０から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部を集光レンズ面１１から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００４０】
図８に示す照明用レンズ１は、出射面４の第１出射面を、屈折力が負の凹レンズ面３０として構成し、第２出射面を、屈折力が０の平面である透過平面３１として構成したものである。このように構成した場合であっても、集光レンズ面９から入射した光について、第１出射面としての凹レンズ面３０から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し反射面３で反射される光について、一部を第２出射面としての透過平面３１から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部を凹レンズ面３０から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００４１】
図９に示す照明用レンズ１は、出射面４の第１出射面を、屈折力が負の凹レンズ面４０として構成し、第２出射面を、屈折力が正の集光レンズ面４１として構成したものである。このように構成した場合であっても、集光レンズ面９から入射した光について、第１出射面としての凹レンズ面４０から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し反射面３で反射される光について、一部を第２出射面としての集光レンズ面４１から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部を集光レンズ面４１から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００４２】
なお、照明用レンズ１を図７から図９に示す構成とした場合にも、第１照明光Ｌ１の光線量Ａ、第２照明光Ｌ２の光線量Ｂ、第３照明光Ｌ３の光線量Ｃを、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化を好適に抑制することができる。また、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすると共に、光線量Ｃを、光線量Ａと光線量Ｂと光線量Ｃの総和に対して、２０％以上から３０％以下とすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化をより好適に抑制することができる。
【００４３】
上述の実施の形態およびその変形例で示した照明用レンズ１において、第１出射面としての集光レンズ面１１、凹レンズ面３０、凹レンズ面４０の中で、反射面３で全反射された光が出射する面は、この光に要求される照度分布に合わせた屈折力となる曲率に形成することが好ましい。これにより、光源５の前後の移動に伴う第１照明光Ｌ１および第２照明光Ｌ２の照度分布の変化を第３照明光Ｌ３により効果的に打ち消すことができ、照度分布Ｓ４の変化を効果的に抑制することができる。
【００４４】
上述の実施の形態およびその変形例で示した照明用レンズ１において、第１出射面としての集光レンズ１１、凹レンズ面３０、凹レンズ面４０の直径は、第１入射面としての集光レンズ面９の直径よりも大きいことが好ましい。これにより、集光レンズ面９から入射した光を、第１出射面としての集光レンズ面１１、凹レンズ面３０、凹レンズ面４０から第１照明光Ｌ１として確実に出射させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１ … 照明用レンズ
２ … 入射面
３ … 反射面
４ … 出射面
５ … 光源
６ … 開口部
７ … 凹部
８ … 底面
９ … 集光レンズ面（第１入射面）
１０ … 内側面（第２入射面）
１１ … 集光レンズ面（第１出射面）
１２ … 凹レンズ面（第２出射面）
Ｘ … 光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源から照射された光の被照明面における照度の均一化を図るための照明用レンズとして、たとえば、特許文献１から３に開示されるものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５６５１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０７８４４号公報
【特許文献３】特開平４−３６５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の照明用レンズは、光源が照明用レンズに対して特定の位置に配置されたときに所望の照度分布が得られるように構成されている。そのため、光源が照明レンズに対して該特定の位置に配置されていない場合には、所望の照度分布が得られなくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、照明用レンズに対する光源の配置位置の変化に伴う照度分布の変化が抑えられた照明用レンズを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、光源から照射された光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズにおいて、光源から照射された光が照明用レンズ内に入射する入射面と、入射面から照明用レンズ内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する反射面と、入射面および反射面からの光を照明方向に向けて出射する出射面とを有し、入射面は、光源が配置される側に光源からの光が進入可能に形成される開口部を有すると共に光源が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部の内面に形成される第１入射面と第２入射面とを有し、第１入射面は、凹部の底面に配置され、光源からの光を集光させるように光源側に凸面を有する集光レンズ面であり、第２入射面は、光源からの光を反射面に向けて透過することができるように、凹部に照明用レンズの光軸の周囲に形成される内側面であり、反射面は、第２入射面から照明用レンズ内に入射した光を照明方向に向けて全反射させる全反射面であり、出射面は、光軸と交差する中心部を含む第１出射面と、この第１出射面の周囲に配置される第２出射面とを有し、第２出射面における光の屈折力は０または第１出射面における光の屈折力と異なる符号の屈折力であり、第１入射面から入射した光は第１出射面から出射され、反射面で反射された光は、一部が第２出射面から出射され、他の一部が第１出射面から出射されることとする。
【０００７】
また、本発明の照明用レンズは、第１入射面から入射し第１出射面から出射する光の光線量である第１光線量と、反射面で反射され第２出射面から出射する光の光線量である第２光線量と、反射面で反射され第１出射面から出射する光の光線量である第３光線量との多少の関係が、第２光線量＞第３光線量＞第１光線量であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明の照明用レンズは、第３光線量が、第１光線量と第２光線量と第３光線量の総和の２０％以上３０％以下であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の照明用レンズは、第１出射面の中で、反射面で反射された光が出射する面は、この光に要求される照度分布に合わせた曲率に形成されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の照明用レンズは、第１出射面の直径は、第１入射面の直径よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による照明用レンズによれば、照明用レンズに対する光源の配置位置の変化に伴う照度分布の変化が抑えられた照明用レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す照明用レンズを透過する光の光線路を示す図である。
【図３】図１に示す照明用レンズを透過する光の光線路を示す図である。
【図４】図１に示す照明用レンズについて光源を前後させたときの照明光の照度分布の変化を示す図である。
【図５】従来の照明用レンズについて光源を前後させたときの照明光の照度分布の変化を示す図である。
【図６】従来の照明用レンズの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの変形例の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの変形例の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る照明用レンズの変形例の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る照明用レンズ１の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る照明用レンズ１について、光軸Ｘを含む面における構成を示す断面図である。照明用レンズ１は、光軸Ｘを回転軸として、図１に示す断面を回転させた形状を呈している。図１において、矢印Ｆの方向が、照明用レンズ１の照明方向であり、図示外の被照明面が位置する側となる。以下の説明において、矢印Ｆの方向を光の進行方向あるいは前方（前側）、その反対方向を後方（後側）と記載することとする。
【００１４】
照明用レンズ１は、入射面２と、反射面３と、出射面４とを有する中実の部材であり、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂あるいはガラスなどの透明な材料（レンズ素材）にて形成されている。照明用レンズ１は、光軸Ｘ上に配置される光源５から照射された光を入射面２にて照明用レンズ１内に取り込み、取り込んだ光の一部については、反射面３にて出射面４に向けて反射し、他の一部の光については、直接出射面４から前方に向けて出射させることができるように構成されている。なお、光源５は、たとえば、ＬＥＤを用いることができる。
【００１５】
（入射面２）
照明用レンズ１は、全体として、後方に曲面を向けた鐘形状を呈し、鐘形の頂点部分を含む位置に、後方に向けて開口される開口部６を有する凹部７が形成されている。凹部７の内部の空間は、開口部６から前方に向かって凹み、後方から前方に向かって直径が小さくなる略円錐台を呈している。凹部７の底面８には、凸面が後方に向く集光レンズ面９が第１入射面として形成されている。また、凹部７の内側面１０は光軸Ｘを囲むように配置され第２入射面として形成されている。つまり、入射面２は、集光レンズ面９および内側面１０を有し、光源５から照射された光の一部は、集光レンズ面９から照明用レンズ１内に入射し、他の一部の光は、内側面１０から照明用レンズ１内に入射する。
【００１６】
（反射面３）
反射面３は、光軸Ｘ上に曲率中心を有すると共に変曲点を有しない曲線が光軸Ｘを中心に回転させられた回転体の面形状を呈し、照明用レンズ１の外側面を構成する。反射面３は、内側面１０から照明用レンズ１内に入射した光を、出射面４に向けて全反射することができる面形状に構成されている。
【００１７】
（出射面４）
出射面４は、第１出射面としての集光レンズ面１１と、第２出射面として凹レンズ面１２とを有する。集光レンズ面１１は、光軸Ｘとの交差部を有し、前方に向けて凸面が形成される集光レンズ面である。凹レンズ面１２は、集光レンズ面１１の周囲に配置され、後方に向けて凹む凹面が形成される凹レンズ面である。集光レンズ面１１は、前方から見たときに、出射面４の中心部側に配置される円形の領域を占める形状となっている。一方、凹レンズ面１２は、前方から見たときに、集光レンズ面１１を囲むように出射面４の外周側に配置され、円環状の帯領域を占める形状となっている。
【００１８】
（光線径路）
照明用レンズ１は、光源５から照射された光を、図２、図３に示す光路で前方に向けて出射することができるように、入射面２、反射面３、出射面４等が構成されている。図２に示すように、光源５から照射され、凹部７内に進入した光の一部は、集光レンズ面９に入射し、他の光の一部は内側面１０に入射する。集光レンズ面９に入射した光については、集光レンズ面１１から前方に出射させられる。説明の便宜上、集光レンズ面９に入射し、集光レンズ面１１から出射する光を第１照明光Ｌ１と記載することとする。集光レンズ面９および集光レンズ面１１は共に凸レンズであり、第１照明光Ｌ１は、集光レンズ面９および集光レンズ面１１により集光させられ、集光レンズ面１１から略平行な光束の光として出射させられる。
【００１９】
一方、内側面１０に入射した光は反射面３にて全反射され、全反射された光の一部は、凹レンズ面１２から前方に出射させられる。説明の便宜上、内側面１０に入射し、反射面３にて全反射され、凹レンズ面１２から出射する光を第２照明光Ｌ２と記載することとする。反射面３および凹レンズ面１２は、第２照明光Ｌ２を僅かに発散する光束の光として凹レンズ面１２から出射させる。
【００２０】
また、反射面３にて全反射された光は、一部については上述のように凹レンズ面１２から前方に出射させられ、他の光の一部については、図３に示すように集光レンズ面１１から前方に向けて、集束光として出射させられる。説明の便宜上、内側面１０に入射し、反射面３にて全反射され、集光レンズ面１１から出射する光を第３照明光Ｌ３と記載することとする。反射面３および集光レンズ面１１は、第３照明光Ｌ３を僅かに集光する光束の光として集光レンズ面１１から出射させる。
【００２１】
つまり、内側面１０に入射し反射面３にて全反射された光は、その一部については、第２照明光Ｌ２として凹レンズ面１２から僅かに発散する発散光として出射させられ、他の光の一部については、第３照明光Ｌ３として、集光レンズ面１１から僅かに集束する集束光として出射させられる。すなわち、反射面および出射面は、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３とが出射面において、符号の異なる屈折力で屈折させられて出射することができるように構成されている。なお、第２照明光Ｌ２の凹レンズ面１２からの出射角および第３照明光Ｌ３の集光レンズ面１１からの出射角は、内側面１０における入・出射角および反射面３における入・反射角に依存する。したがって、本実施の形態では、凹部７の内部の空間は、後方から前方に向かって直径が小さくなる略円錐台としているが、該略円錐台に限定されるものではなく、凹部７の内部の空間を円柱形とし、内側面１０を光軸Ｘと平行な面としてもよい。
【００２２】
（照度分布）
次に、図４を参照しながら、照明用レンズ１に対する光源５の配置を前後に移動させたときの照明光の照度分布の変化について説明する。なお、図４に示すグラフの縦軸は照度を示し、横軸は光軸Ｘからの距離を示している。図４の上段（Ａ）には、照明用レンズ１を用いた照明光学系の設計上の構成により得られる照度分布が示されている。つまり、図４の上段（Ａ）の照度分布となるように、照明用レンズ１の構成、光源５と照明用レンズ１との間の距離、および照明用レンズ１と被照明面との間の距離等が設定されている。図４の中段（Ｂ）は、上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも後方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。また、図４の下段（Ｃ）は、上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも前方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。図４においては、第１照明光Ｌ１についての照度分布を照度分布Ｓ１、第２照明光Ｌ２についての照度分布を照度分布Ｓ２、第３照明光Ｌ３についての照度分布が照度分布Ｓ３として示され、各照明光が合成されたときの照度分布が照度分布Ｓ４として示されている。
【００２３】
図５は、照明用レンズ１に換えて、比較用の照明用レンズとして、図６に示す従来の照明用レンズ５０を用い、照明用レンズ５０に対して光源５の配置を前後に移動させたときの照明光の該被照明面における照度分布の変化を示している。図６に示す照明用レンズ５０は、出射面５１が照明用レンズ１の出射面４と異なるが、他の部分については照明用レンズ１と同様の構成である。したがって、図６に示す照明用レンズ５０は、照明用レンズ１と同様の構成部分については、照明用レンズ１と同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
【００２４】
図４と同様に、図５の上段（Ａ）には、照明用レンズ５０を用いた照明光学系の設計により得られる照度分布が示されている。つまり、図５の上段（Ａ）の照度分布となるように、照明用レンズ５０の構成、光源５と照明用レンズ５０との間の距離、および照明用レンズ５０と被照明面との間の距離等が設定されている。図５の中段（Ｂ）は、図５の上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも後方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。図５の下段（Ｃ）は、図５の上段（Ａ）に対応する光源５の位置よりも前方に光源５が配置されているときの該被照明面における照度分布を示す。
【００２５】
図６に示すように、照明用レンズ５０の出射面５１は、全体が集光レンズ面として構成されている。集光レンズ面９に入射し、出射面５１から出射する光である第４照明光Ｌ４は、集光レンズ面９および出射面５１により集光させられ、出射面５１から略平行な光束の光として出射する。また、内側面１０に入射し、反射面３にて全反射され、出射面５１から出射する光である第５照明光Ｌ５は、集束光として出射面５１から出射する。図５においては、第４照明光Ｌ４についての照度分布が照度分布Ｓ５、第５照明光Ｌ５についての照度分布が照度分布Ｓ６として示されている。また、第４照明光Ｌ４と第５照明光Ｌ５が合成されたときの照度分布が照度分布Ｓ７として示されている。
【００２６】
照明用レンズ５０による照明光の照度分布は、図５の上段（Ａ），中段（Ｂ），下段（Ｃ）に示すように、光源５を移動させることで大きく変化する。たとえば、図５の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を後方に移動したときの照度分布は、図５の中段（Ｂ）に示すように、第５照明光Ｌ５の光軸Ｘへの集光の程度が大きくなる。そのため、照度分布Ｓ６は、光軸Ｘ側の照度が著しく高くなり、その結果、照度分布Ｓ７も光軸Ｘ側に著しく高くなる。これに対し、図５の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を前方に移動したときの照度分布は、図５の下段（Ｃ）に示すように、第５照明光Ｌ５の光軸Ｘ側で集光の程度が低くなるのに対し、光軸Ｘから離れた位置での集光の程度が高くなる。そのため、照度分布Ｓ６は、光軸Ｘから離れた周辺側で照度が著しく高くなり、その結果、照度分布Ｓ７も、光軸Ｘ側で照度が低く、光軸Ｘから離れた周辺側の照度が高くなる。つまり、被照明面には、円環状に明部が形成される照明がなされる。
【００２７】
一方、照明用レンズ１による照明光の照度分布Ｓ４は、図４の上段（Ａ），中段（Ｂ），下段（Ｃ）に示すように、光源５を移動させても、照明用レンズ５０による照明光の照度分布の変化に比べて照度分布の変化が小さく抑えられている。たとえば、図４の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を後方に移動したときの照度分布は、図４の中段（Ｂ）に示すように、第２照明光Ｌ２については、光軸Ｘ側で照度が低くなるのに対し、光軸Ｘから離れた周辺側の位置で照度が高くなる。他方、第３照明光Ｌ３については、光軸Ｘ側の照度が高くなるのに対し、光軸Ｘから離れた周辺側の照度が低くなる。そのため、照明用レンズ５０を用いたときの、図５上段（Ａ），中段（Ｂ）に示す照度分布Ｓ７の変化に比べて、照明用レンズ１を用いたときの、図４上段（Ａ），中段（Ｂ）に示す照度分布Ｓ４の変化の方が、照度分布の変化の程度が小さい。
【００２８】
また、図４の上段（Ａ）の照度分布に対応する位置に配置される光源５を前方に移動したときの照度分布は、図４の下段（Ｃ）に示すように、第２照明光Ｌ２については、光軸Ｘ側で照度が高くなる。また、第１照明光Ｌ１については、光軸Ｘから離れた周辺側の位置で照度が若干高くなる。さらに、第３照明光Ｌ３については、光軸Ｘ側で照度が低くなるのに対し、光軸Ｘから離れた周辺側の位置で照度が高くなる。そのため、照明用レンズ５０を用いたときの、図５上段（Ａ），下段（Ｃ）に示す照度分布Ｓ７の変化に比べて、照明用レンズ１を用いたときの、図４上段（Ａ），下段（Ｃ）に示す照度分布Ｓ４の変化の方が、照度分布の変化の程度が小さい。
【００２９】
上述のように、反射面および出射面は、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３とが出射面において、符号の異なる屈折力で屈折させられて出射することができるように構成されている。そのため、光源５の移動に対して、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３とは、互いに異なる方向に配光が偏倚する。つまり、光源５の移動により、第２照明光Ｌ２と第３照明光Ｌ３のいずれか一方が集束方向に配光が偏倚し、他方が発散方向に配光が偏倚する。これにより、光源５を移動させたときの第２照明光Ｌ２の照度分布Ｓ２の変化を打ち消すように、第３照明光Ｌ３の照度分布Ｓ３が変化する。このため、光源５が前後に移動しても、第１照明光Ｌ１、第２照明光Ｌ２、第３照明光Ｌ３が合成された照度分布Ｓ４の変化は小さく抑えられる。つまり、出射面４に集光レンズ面１１と凹レンズ面１２を形成し、集光レンズ面９から入射した光については、集光レンズ面１１から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し、反射面３で反射される光については、一部については凹レンズ面１２から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部については、集光レンズ面１１から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００３０】
なお、第１照明光Ｌ１の光線量Ａ、第２照明光Ｌ２の光線量Ｂ、第３照明光Ｌ３の光線量Ｃを、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化を好適に抑制することができる。また、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすると共に、光線量Ｃを、光線量Ａと光線量Ｂと光線量Ｃの総和に対して、２０％以上から３０％以下とすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化をより好適に抑制することができる。
【００３１】
（本実施の形態の主な効果）
上述のように、光源５から照射された光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズ１は、光源５から照射した光が照明用レンズ１内に入射する入射面２と、入射面２から照明用レンズ１内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する反射面３と、入射面２および反射面３からの光を照明方向に向けて出射する出射面４とを有している。そして、入射面２は、光源５が配置される側に光源５からの光が進入可能に形成される開口部６を有すると共に光源５が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部７の内面に形成される第１入射面としての集光レンズ面９と第２入射面としての内側面１０とを有している。集光レンズ面９は、凹部７の底面８に配置され、光源５からの光を集光させるように光源５側に凸面を有する集光レンズ面である。また、内側面１０は、光源５からの光を反射面３に向けて透過することができるように、凹部７に照明用レンズ１の光軸Ｘの周囲に形成されている。反射面３は、内側面１０から照明用レンズ１内に入射した光を照明方向に向けて全反射させる全反射面である。出射面４は、光軸Ｘと交差する中心部を含む第１出射面としての集光レンズ面１１と、この集光レンズ面１１の周囲に配置され、集光レンズ面１１に対して屈折力の符号が異なる第２出射面としての凹レンズ面１２を有している。集光レンズ面９から入射した光は集光レンズ面１１から出射され、反射面３で反射された光は、一部が凹レンズ面１２から出射され、他の一部が集光レンズ面１１から出射される。
【００３２】
照明用レンズ１を上述のように構成することで、光源５を移動させたときの第２照明光Ｌ２の照度分布Ｓ２の変化を打ち消すように、第３照明光Ｌ３の照度分布Ｓ３が変化することができ、光源５が前後に移動しても、第１照明光Ｌ１、第２照明光Ｌ２、第３照明光Ｌ３が合成された照度分布Ｓ４の変化を小さく抑えることができる。このため、光源５の配置が設計上の配置から多少ずれたとしても、設計上予定してした照度分布の照明光を得ることができる。
【００３３】
また、照明用レンズ１を上述のように構成することで、入射面および反射面の構成を変えることなく、出射面４の構成を変えるのみで、照明用レンズ１の配光を好適に変更することができる。つまり、凹レンズ面１２の屈折力を変えることで、照明光の配光を広狭させることができるが、凹レンズ面１２の屈折力が大きくなると凹レンズ面１２を透過する光、すなわち、第２照明光Ｌ２については、光軸Ｘ側の光線量が少なくなり、円環状の照度分布になり易い。その結果、照明用レンズ１から出射する照明光も全体として光軸Ｘから離れた周辺側の照度が高く、光軸Ｘ側の中心側の照度が低い、円環状の照度分布となり易い。しかしながら、第３照明光Ｌ３を発生することができるように照明用レンズ１を構成することで、光軸Ｘ側への配光を行うことができ、その結果、円環状の照度分布となることが抑制された好適な照度分布の照明光を得ることができる。
【００３４】
したがって、たとえば、照明用レンズ１を、出射面４を成形する第１の金型と、反射面３および入射面２を成形する第２の金型により成形する場合、第１の金型を変更するのみで、多種の配光の照明用レンズ１を製造することができる。
【００３５】
また、照明用レンズ１は、集光レンズ面９から入射し集光レンズ面１１から出射する第１照明光Ｌ１の光線量である第１光線量（光線量Ａ）と、反射面３で全反射され凹レンズ面１２から出射する第２照明光Ｌ２の光線量である第２光線量（光線量Ｂ）と、反射面３で全反射され集光レンズ面１１から出射する第３照明光Ｌ３の光線量である第３光線量（光線量Ｃ）との多少の関係が、第２光線量（光線量Ｂ）＞第３光線量（光線量Ｃ）＞第１光線量（光線量Ａ）となっている。
【００３６】
照明用レンズ１を上述のように構成することで、光源５の照明用レンズ１に対する前後方向の位置が変わることにより発生する照度分布Ｓ４の変化を好適に抑制することができる。
【００３７】
また、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすると共に、光線量Ｃを光線量Ａと光線量Ｂと光線量Ｃの総和に対して、２０％以上から３０％以下とすることで、光源５の照明用レンズ１に対する前後方向の位置が変わることにより発生する照度分布Ｓ４の変化をより好適に抑制することができる。
【００３８】
（変形例）
図７から図９に、照明用レンズ１の変形例を示す。図７から図９において、照明用レンズ１に示す部材と同様の構成部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図７に示す照明用レンズ１は、出射面４の第２出射面を屈折力が０の平面である透過平面２０として構成したものである。このように構成した場合であっても、集光レンズ面９から入射した光について、集光レンズ面１１から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し反射面３で反射される光について、一部を第２出射面としての透過平面２０から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部を集光レンズ面１１から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００４０】
図８に示す照明用レンズ１は、出射面４の第１出射面を、屈折力が負の凹レンズ面３０として構成し、第２出射面を、屈折力が０の平面である透過平面３１として構成したものである。このように構成した場合であっても、集光レンズ面９から入射した光について、第１出射面としての凹レンズ面３０から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し反射面３で反射される光について、一部を第２出射面としての透過平面３１から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部を凹レンズ面３０から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００４１】
図９に示す照明用レンズ１は、出射面４の第１出射面を、屈折力が負の凹レンズ面４０として構成し、第２出射面を、屈折力が正の集光レンズ面４１として構成したものである。このように構成した場合であっても、集光レンズ面９から入射した光について、第１出射面としての凹レンズ面４０から第１照明光Ｌ１として出射させ、内側面１０から入射し反射面３で反射される光について、一部を第２出射面としての集光レンズ面４１から第２照明光Ｌ２として出射させると共に、他の光の一部を集光レンズ面４１から第３照明光Ｌ３として出射させることで、光源５の前後方向への移動に伴う照度分布Ｓ４の変化を抑制することができる。
【００４２】
なお、照明用レンズ１を図７から図９に示す構成とした場合にも、第１照明光Ｌ１の光線量Ａ、第２照明光Ｌ２の光線量Ｂ、第３照明光Ｌ３の光線量Ｃを、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化を好適に抑制することができる。また、光線量Ｂ＞光線量Ｃ＞光線量Ａとすると共に、光線量Ｃを、光線量Ａと光線量Ｂと光線量Ｃの総和に対して、２０％以上から３０％以下とすることで、光源５の前後方向の移動に伴い発生する照度分布Ｓ４の変化をより好適に抑制することができる。
【００４３】
上述の実施の形態およびその変形例で示した照明用レンズ１において、第１出射面としての集光レンズ面１１、凹レンズ面３０、凹レンズ面４０の中で、反射面３で全反射された光が出射する面は、この光に要求される照度分布に合わせた屈折力となる曲率に形成することが好ましい。これにより、光源５の前後の移動に伴う第１照明光Ｌ１および第２照明光Ｌ２の照度分布の変化を第３照明光Ｌ３により効果的に打ち消すことができ、照度分布Ｓ４の変化を効果的に抑制することができる。
【００４４】
上述の実施の形態およびその変形例で示した照明用レンズ１において、第１出射面としての集光レンズ１１、凹レンズ面３０、凹レンズ面４０の直径は、第１入射面としての集光レンズ面９の直径よりも大きいことが好ましい。これにより、集光レンズ面９から入射した光を、第１出射面としての集光レンズ面１１、凹レンズ面３０、凹レンズ面４０から第１照明光Ｌ１として確実に出射させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１ … 照明用レンズ
２ … 入射面
３ … 反射面
４ … 出射面
５ … 光源
６ … 開口部
７ … 凹部
８ … 底面
９ … 集光レンズ面（第１入射面）
１０ … 内側面（第２入射面）
１１ … 集光レンズ面（第１出射面）
１２ … 凹レンズ面（第２出射面）
Ｘ … 光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から照射された光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズにおいて、
前記光源から照射された光が前記照明用レンズ内に入射する入射面と、
前記入射面から前記照明用レンズ内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する反射面と、
前記入射面および前記反射面からの光を照明方向に向けて出射する出射面と、
を有し、
前記入射面は、前記光源が配置される側に前記光源からの光が進入可能に形成される開口部を有すると共に前記光源が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部の内面に形成される第１入射面と第２入射面とを有し、
前記第１入射面は、前記凹部の底面に配置され、前記光源からの光を集光させるように前記光源側に凸面を有する集光レンズ面であり、
前記第２入射面は、前記光源からの光を前記反射面に向けて透過することができるように、前記凹部に前記照明用レンズの光軸の周囲に形成される内側面であり、
前記反射面は、前記第２入射面から前記照明用レンズ内に入射した光を前記照明方向に向けて全反射させる全反射面であり、
前記出射面は、前記光軸と交差する中心部を含む第１出射面と、この第１出射面の周囲に配置される第２出射面とを有し、
前記第２出射面における光の屈折力は０または前記第１出射面における光の屈折力と異なる符号の屈折力であり、
前記第１入射面から入射した光は前記第１出射面から出射され、
前記反射面で反射された光は、一部が前記第２出射面から出射され、他の一部が前記第１出射面から出射される、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の照明用レンズにおいて、
前記第１入射面から入射し前記第１出射面から出射する光の光線量である第１光線量と、前記反射面で反射され前記第２出射面から出射する光の光線量である第２光線量と、前記反射面で反射され前記第１出射面から出射する光の光線量である第３光線量との多少の関係が、第２光線量＞第３光線量＞第１光線量である、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項３】
請求項２に記載の照明用レンズにおいて、
第３光線量が、第１光線量と第２光線量と第３光線量の総和の２０％以上３０％以下である、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の照明用レンズにおいて、
前記第１出射面の中で、前記反射面で反射された光が出射する面は、この光に要求される照度分布に合わせた曲率に形成される、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の照明用レンズにおいて、
前記第１出射面の直径は、前記第１入射面の直径よりも大きい、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項１】
光源から照射された光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズにおいて、
前記光源から照射された光が前記照明用レンズ内に入射する入射面と、
前記入射面から前記照明用レンズ内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する反射面と、
前記入射面および前記反射面からの光を照明方向に向けて出射する出射面と、
を有し、
前記入射面は、前記光源が配置される側に前記光源からの光が進入可能に形成される開口部を有すると共に前記光源が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部の内面に形成される第１入射面と第２入射面とを有し、
前記第１入射面は、前記凹部の底面に配置され、前記光源からの光を集光させるように前記光源側に凸面を有する集光レンズ面であり、
前記第２入射面は、前記光源からの光を前記反射面に向けて透過することができるように、前記凹部に前記照明用レンズの光軸の周囲に形成される内側面であり、
前記反射面は、前記第２入射面から前記照明用レンズ内に入射した光を前記照明方向に向けて全反射させる全反射面であり、
前記出射面は、前記光軸と交差する中心部を含む第１出射面と、この第１出射面の周囲に配置される第２出射面とを有し、
前記第２出射面における光の屈折力は０または前記第１出射面における光の屈折力と異なる符号の屈折力であり、
前記第１入射面から入射した光は前記第１出射面から出射され、
前記反射面で反射された光は、一部が前記第２出射面から出射され、他の一部が前記第１出射面から出射される、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の照明用レンズにおいて、
前記第１入射面から入射し前記第１出射面から出射する光の光線量である第１光線量と、前記反射面で反射され前記第２出射面から出射する光の光線量である第２光線量と、前記反射面で反射され前記第１出射面から出射する光の光線量である第３光線量との多少の関係が、第２光線量＞第３光線量＞第１光線量である、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項３】
請求項２に記載の照明用レンズにおいて、
第３光線量が、第１光線量と第２光線量と第３光線量の総和の２０％以上３０％以下である、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の照明用レンズにおいて、
前記第１出射面の中で、前記反射面で反射された光が出射する面は、この光に要求される照度分布に合わせた曲率に形成される、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の照明用レンズにおいて、
前記第１出射面の直径は、前記第１入射面の直径よりも大きい、
ことを特徴とする照明用レンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９９４０９（Ｐ２０１２−９９４０９Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７７６３（Ｐ２０１０−２４７７６３）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００２２７３６４）日東光学株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００２２７３６４）日東光学株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
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