JP6057954B2 - レンズ、センサ装置および照明装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態
レンズを積層型の複合レンズで構成した例(図1〜図10)
2.第1の実施の形態の変形例
凸部の上面を平坦面で構成した例(図11)
3.第2の実施の形態
レンズを単体レンズで構成した例(図12)
4.第1および第2の実施の形態の変形例
レンズ上面のレイアウトのバリエーション(図13、図27)
遮光部材を設けた例(図14〜図16)
5.第3の実施の形態
レンズを行列型の複合レンズで構成した例(図17〜図21)
6.第3の実施の形態の変形例
遮光部材を設けた例(図22)
7.第4の実施の形態
上記第1〜第3の実施の形態およびそれらの変形例のレンズを
センサ装置に用いた例(図23)
8.第5の実施の形態
上記第1〜第3の実施の形態およびそれらの変形例のレンズを
照明装置に用いた例(図24)
9.第4および第5の実施の形態の変形例
センサ装置または照明装置に搭載したレンズに
遮光部を設けた例(図25、図26)
[構成]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るレンズ1の斜視構成の一例を表したものである。図2Aは、図1のレンズ1のA−A'線における断面構成の一例を表したものである。図2Bは、図1のレンズ1のB−B'線における断面構成の一例を表したものである。A−A'線とB−B'線とは、互いに直交している。
次に、本実施の形態のレンズ1の作用・効果について説明する。
次に、上記実施の形態のレンズ1の変形例について説明する。なお、以下では、上記実施の形態のレンズ1と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、上記実施の形態のレンズ1と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。
上記実施の形態において、凸部10Aが、同心円状のフレネルレンズの中心部分の形状とは異なる形状となっていてもよく、例えば、集光機能を有しない形状となっていてもよい。例えば、図11に示したように、凸部10Aの上面が平坦面となっていてもよい。このようにした場合であっても、光学部品20の上面に形成された凹凸のレイアウトが、完全回転対称とは異なるレイアウトになっている。そのため、光学部品20を、光学部品20の中心軸を回転軸として回転させたときに、光学部品20において、上面の凹凸のレイアウトが変化する。従って、上記実施の形態と同様、簡易な構成で、光検出素子による検出範囲または光源LSによる照明範囲を変えることができる。
上記実施の形態およびその変形例(変形例その1)では、光学部品10が、支持板10Bを有していたが、例えば、支持板10Bが省略されていてもよい。このようにした場合には、光学部品20が、例えば、光学部品10とは異なる部品(例えばレンズ1を用いたデバイスの筐体)によって支持されている。
[構成]
図12は、本発明の第2の実施の形態に係るレンズ2の斜視構成の一例を表したものである。レンズ2は、単体レンズであり、板状の単体の光学部品30を備えている。レンズ2(具体的には光学部品30)は、例えば、平板形状となっている。光学部品30は、レンズ2の光透過領域に形成されている。レンズ2は、利用する光の波長帯において光の吸収が少ない材料で構成されていることが好ましい。利用する光が赤外光の場合、レンズ2は、赤外光の吸収が少ない材料で構成されている。赤外光の吸収が少ない材料としては、例えば、Ge、Si、Al2O3、CaF2、ポリエチレン系樹脂などが挙げられる。利用する光が可視光の場合、レンズ2は、可視光の吸収が少ない材料で構成されている。
次に、本実施の形態のレンズ2の作用・効果について説明する。
次に、第1および第2の実施の形態のレンズ1,2の変形例について説明する。なお、以下では、第1および第2の実施の形態のレンズ1,2と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、第1および第2の実施の形態のレンズ1,2と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。
上記第1の実施の形態およびその変形例では、例えば、図13Aに示したように、レンズ機能を有していない各平坦面20Cにおける2つの境界線Lb1が、互いに平行となっている場合が例示されていた。また、上記第2の実施の形態およびその変形例でも、例えば、図13Aに示したように、レンズ機能を有していない各平坦面30Bにおける2つの境界線Lb2が、互いに平行となっている場合が例示されていた。
上記第1の実施の形態およびその変形例では、レンズ1の上面(すなわち光透過領域)が、1つのフレネルレンズの一部を平坦面20Cに置き換えた凹凸形状となっていた。また、上記第2の実施の形態およびその変形例では、レンズ2の上面(すなわち光透過領域)が、1つのフレネルレンズの一部を平坦面30Bに置き換えた凹凸形状となっていた。しかし、例えば、図13Dに示したように、レンズ1,2の上面(すなわち光透過領域)が、複数のフレネルレンズの周囲に平坦面20C,30Bが配置された凹凸形状を含んで構成されていてもよい。この場合、各凹凸構造20B,30Aは、例えば、欠損の無い同心円状のフレネルレンズ形状となっている。この場合、各凹凸構造20B,30Aは、本技術の「第1凹凸構造」の一具体例に相当する。なお、各凹凸構造20B,30Aのうち少なくとも1つが、一部に欠損を有するフレネルレンズ形状となっていてもよい。この場合、一部に欠損を有する各凹凸構造20B,30Aは、本技術の「第2凹凸構造」の一具体例に相当する。また、各凹凸構造20B,30Aは、偏心フレネルレンズとなっていることが好ましい。偏心フレネルレンズは、同心円状のフレネルレンズから、同心円状のフレネルレンズの同心円中心部がレンズの端縁に接するように切り出したもの、または、同心円状のフレネルレンズから、同心円状のフレネルレンズの同心円中心部を避けて切り出したものである。なお、偏心フレネルレンズは、例えば、図27に示したように、同心円状のフレネルレンズにおいて、同心円状のフレネルレンズの同心円中心部をレンズの端部寄りに移動させたものであってもよい。各凹凸構造20B,30Aが、偏心フレネルレンズとなっている場合、各凹凸構造20B,30Aは、特定の領域(例えば、レンズ1,2の光軸AXが通過する狭い領域)に集光することができる。なお、この場合、各凹凸構造20B,30Aは、本技術の「第1凹凸構造」の一具体例に相当する。各凹凸構造20B,30Aのうち少なくとも1つが、一部に欠損を有する偏心フレネルレンズ形状となっていてもよい。この場合、一部に欠損を有する各凹凸構造20B,30Aは、本技術の「第2凹凸構造」の一具体例に相当する。
上記各実施の形態およびそれらの変形例では、レンズ1,2が平板形状となっている場合が例示されていた。しかし、上記各実施の形態およびそれらの変形例において、レンズ1,2が折れ曲がっていたり、レンズ1,2の全体または一部が湾曲していたりしていてもよい。例えば、レンズ1,2において、レンズ1,2の外縁部分の法線が、レンズ1,2の中央部分の法線と斜めに交差している。このとき、レンズ1,2全体が、レンズ1,2の上面側に突出した凸形状となっている。
上記各実施の形態およびそれらの変形例では、平坦面20C,30Bは、レンズ1,2の光透過領域に形成されていたが、レンズ1,2の遮光領域に形成されていてもよい。レンズ1,2の遮光領域は、レンズ1,2の光透過領域に隣接して形成されている。例えば、各平坦面20Cの全体、または一部の層が遮光部材で構成されている。また、例えば、各平坦面30Bの全体、または一部の層が遮光部材で構成されている。遮光部材は、例えば、光吸収材を含む樹脂層で構成されている。
上記変形例その4において、レンズ1,2の遮光領域が、凹凸構造20B,30Aと連続する凹凸形状が形成された凹凸構造(第3凹凸構造)を有していてもよい。第3凹凸構造は、フレネルレンズの一部の形状となっている。
上記各実施の形態およびそれらの変形例では、凸部10A、凹凸構造20B、凹凸構造30A、凹凸構造20F、凹凸構造30Eとして、同心円状のフレネルレンズが用いられていたが、偏心フレネルレンズが用いられてもよい。この場合、上記各実施の形態およびそれらの変形例の記載において、「同心円状のフレネルレンズ」を、「偏心フレネルレンズ」と読み替えればよい。なお、偏心フレネルレンズの中心部分は、レンズ1,2の中心部分を指すものとする。また、同心円状のフレネルレンズの定義『同心円状のフレネルレンズは、通常のレンズを同心円状の領域に分割し厚みを減らしたレンズであり、のこぎり状の断面を持つ。』については、以下の文章に置き換えるものとする。『偏心フレネルレンズは、同心円状のフレネルレンズから、同心円状のフレネルレンズの同心円中心部がレンズの端縁に接するように切り出したもの、または、同心円状のフレネルレンズから、同心円状のフレネルレンズの同心円中心部を避けて切り出したものである。なお、偏心フレネルレンズは、同心円状のフレネルレンズにおいて、例えば、図27に示したように、同心円状のフレネルレンズの同心円中心部をレンズの端部寄りに移動させたものであってもよい。』
[構成]
図17は、本発明の第3の実施の形態に係るレンズ3の斜視構成の一例を表したものである。レンズ3は、複合レンズであり、例えば、互いに可動に組み合わされた板状の複数の光学部品41を備えている。複数の光学部品41は、互いに固定されておらず、互いに可動な状態で、行列状に配置されている。具体的には、各光学部品41は、隣接する他の光学部品41と互いに固定されずに接している。従って、各光学部品41の中心軸は、互いに平行となっている。さらに、各光学部品41は、レンズ3の光軸と直交する面内において移動可能になっている。各光学部品41の移動としては、例えば、光学部品41をレンズ3の光軸と直交する面内においてスライドさせたり、または、光学部品41を一旦、レンズ3から取り外して、レンズ3内の別の場所に配置し直したりすることが挙げられる。各光学部品41は、レンズ3の光透過領域に形成されている。レンズ3は、利用する光の波長帯において光の吸収が少ない材料で構成されていることが好ましい。利用する光が赤外光の場合、レンズ3は、赤外光の吸収が少ない材料で構成されている。赤外光の吸収が少ない材料としては、例えば、Ge、Si、Al2O3、CaF2、ポリエチレン系樹脂などが挙げられる。利用する光が可視光の場合、レンズ3は、可視光の吸収が少ない材料で構成されている。
次に、本実施の形態のレンズ3の作用・効果について説明する。
次に、第3の実施の形態のレンズ3の変形例について説明する。なお、以下では、第3の実施の形態のレンズ3と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、第3の実施の形態のレンズ3と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。
第3の実施の形態では、平坦面43は、レンズ3の光透過領域に形成されていたが、レンズ3の遮光領域に形成されていてもよい。レンズ3の遮光領域は、レンズ3の光透過領域に隣接して形成されている。例えば、図22Aに示したように、各平坦面43の全体、または一部の層が遮光部材40Aで構成されている。遮光部材40Aは、例えば、光吸収材を含む樹脂層で構成されている。
第3の実施の形態の変形例(変形例その1)において、例えば、図22Bに示したように、レンズ3の遮光領域は、凹凸構造42と共通する凹凸形状が形成された凹凸構造44(第3凹凸構造)を有していてもよい。凹凸構造44は、リニアフレネルレンズとなっている。
[構成]
図23は、本発明の第4の実施の形態に係るセンサ装置4の機能ブロックの一例を表したものである。センサ装置4は、上記各実施の形態およびその変形例に係るレンズ1〜3のうちの1つのレンズを用いたものである。センサ装置4は、例えば、センサモジュール40と、制御部50と、負荷60とを備えている。負荷60は、例えば、LEDや、チャイム、音声出力回路などである。なお、センサ装置4が、負荷60を備えておらず、負荷60がセンサ装置4に外付けするものであってもよい。この場合、負荷60は、LEDや、チャイム、音声出力回路などであってもよいし、例えば、自動ドアなどであってもよい。
次に、本実施の形態のセンサ装置4の効果について説明する。本実施の形態のセンサ装置4では、上記各実施の形態およびその変形例に係るレンズ1〜3のうちの1つのレンズが用いられている。これにより、例えば、レンズ1,2に設けられた、つば20D,30Cを左右にスライドさせるだけで、検出範囲を変えることができる。また、例えば、レンズ3内の複数の光学部品41の位置を入れ替えるだけで、検出範囲を変えることができる。その結果、例えば、センサ装置4を在宅介護の用途において使用する際に、例えば、つば20D,30Cを左右にスライドさせたり、レンズ3内の複数の光学部品41の位置を入れ替えたりするだけで、ベッドや、廊下、玄関など、介護の現場ごとに適した検出範囲に設定することができる。
[構成]
図24は、本発明の第4の実施の形態に係る照明装置5の機能ブロックの一例を表したものである。照明装置5は、上記各実施の形態およびその変形例に係るレンズ1〜3のうちの1つのレンズを用いたものである。照明装置5は、例えば、上記各実施の形態およびその変形例に係るレンズ1〜3のうちの1つのレンズ(以下、便宜的にレンズ1〜3と称する)と、光源70とを備えている。光源70は、レンズ1〜3に光を照射するものであり、例えば、電球やLEDなどの点光源を含んで構成されている。光源70から発せられる光の波長帯は、可視領域であってもよいし、赤外領域であってもよい。照明装置5は、さらに、例えば、光源70に電力を供給する電源や、光源70の発光を制御する制御回路などを備えていてもよい。
次に、本実施の形態の照明装置5の効果について説明する。本実施の形態の照明装置5では、上記各実施の形態およびその変形例に係るレンズ1〜3のうちの1つのレンズが用いられている。これにより、例えば、レンズ1,2に設けられた、つば20D,30Cを左右にスライドさせるだけで、照明範囲を変えることができる。また、例えば、レンズ3内の複数の光学部品41を入れ替えるだけで、照明範囲を変えることができる。その結果、例えば、照明装置5をエンターテイメントの用途において使用する際に、例えば、つば20D,30Cを左右にスライドさせたり、レンズ3内の複数の光学部品41を入れ替えたりするだけで、エンターテイメントの現場ごとに適した照明範囲に設定することができる。
次に、センサ装置4または照明装置5の変形例について説明する。なお、以下では、センサ装置4または照明装置5と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、センサ装置4または照明装置5と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。
Claims (7)
- 互いに可動に組み合わされた複数の光学部品を備えたレンズであって、
複数の前記光学部品のうちの少なくとも1つの前記光学部品は、当該レンズの光透過領域に、複数の第1フレネルレンズ、または、環形状の凹凸の一部を欠いた1または複数の第2フレネルレンズを有し、
前記光透過領域に形成された凹凸のレイアウトが、前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1または複数の前記光学部品を当該レンズの光軸と直交する面内において移動させたときに変化し、
前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1つの前記光学部品は、開口を有する環状部品であり、
複数の前記光学部品のうち1つの前記光学部品は、前記開口に挿通された凸部を有する
レンズ。 - 前記凸部は、フレネルレンズの中心部分の形状となっている
請求項1に記載のレンズ。 - 互いに可動に組み合わされた複数の光学部品を備えたレンズであって、
複数の前記光学部品のうちの少なくとも1つの前記光学部品は、当該レンズの光透過領域に、複数の第1フレネルレンズ、または、環形状の凹凸の一部を欠いた1または複数の第2フレネルレンズを有し、
前記光透過領域に形成された凹凸のレイアウトが、前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1または複数の前記光学部品を当該レンズの光軸と直交する面内において移動させたときに変化し、
各前記光学部品は、ブロック形状となっており、
複数の前記光学部品は、光軸と垂直な方向において行列状に配置されている
レンズ。 - 互いに可動に組み合わされた複数の光学部品を有するレンズと、
前記レンズによって集光された光を電気信号に変換するセンサと
を備え、
複数の前記光学部品のうちの少なくとも1つの前記光学部品は、前記レンズの光透過領域に、複数の第1フレネルレンズ、または、環形状の凹凸の一部を欠いた1または複数の第2フレネルレンズを有し、
前記光透過領域に形成された凹凸のレイアウトが、前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1または複数の前記光学部品を前記レンズの光軸と直交する面内において移動させたときに変化し、
前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1つの前記光学部品は、開口を有する環状部品であり、
複数の前記光学部品のうち1つの前記光学部品は、前記開口に挿通された凸部を有する
センサ装置。 - 互いに可動に組み合わされた複数の光学部品を有するレンズと、
前記レンズによって集光された光を電気信号に変換するセンサと
を備え、
複数の前記光学部品のうちの少なくとも1つの前記光学部品は、前記レンズの光透過領域に、複数の第1フレネルレンズ、または、環形状の凹凸の一部を欠いた1または複数の第2フレネルレンズを有し、
前記光透過領域に形成された凹凸のレイアウトが、前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1または複数の前記光学部品を前記レンズの光軸と直交する面内において移動させたときに変化し、
各前記光学部品は、ブロック形状となっており、
複数の前記光学部品は、光軸と垂直な方向において行列状に配置されている
センサ装置。 - 互いに可動に組み合わされた複数の光学部品を有するレンズと、
前記レンズに光を照射する光源と
を備え、
複数の前記光学部品のうちの少なくとも1つの前記光学部品は、前記レンズの光透過領域に、複数の第1フレネルレンズ、または、環形状の凹凸の一部を欠いた1または複数の第2フレネルレンズを有し、
前記光透過領域に形成された凹凸のレイアウトが、前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1または複数の前記光学部品を前記レンズの光軸と直交する面内において移動させたときに変化し、
前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1つの前記光学部品は、開口を有する環状部品であり、
複数の前記光学部品のうち1つの前記光学部品は、前記開口に挿通された凸部を有する
照明装置。 - 互いに可動に組み合わされた複数の光学部品を有するレンズと、
前記レンズに光を照射する光源と
を備え、
複数の前記光学部品のうちの少なくとも1つの前記光学部品は、前記レンズの光透過領域に、複数の第1フレネルレンズ、または、環形状の凹凸の一部を欠いた1または複数の第2フレネルレンズを有し、
前記光透過領域に形成された凹凸のレイアウトが、前記第1フレネルレンズまたは前記第2フレネルレンズの形成された1または複数の前記光学部品を前記レンズの光軸と直交する面内において移動させたときに変化し、
各前記光学部品は、ブロック形状となっており、
複数の前記光学部品は、光軸と垂直な方向において行列状に配置されている
照明装置。
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