JPH05332822A - 広角集光レンズ - Google Patents
広角集光レンズInfo
- Publication number
- JPH05332822A JPH05332822A JP13820792A JP13820792A JPH05332822A JP H05332822 A JPH05332822 A JP H05332822A JP 13820792 A JP13820792 A JP 13820792A JP 13820792 A JP13820792 A JP 13820792A JP H05332822 A JPH05332822 A JP H05332822A
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- JP
- Japan
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- wide
- light
- angle
- total reflection
- angle lens
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 側方からの外来光に対しても正面からの外来
光とほぼ同じ高感度で応答する、指向角の大なる熱光セ
ンサー等を実現可能な広角集光レンズを提供すること。 【構成】 本発明の広角集光レンズ１は、前方と側方か
らの外来光を裏面中央部に集光する広角レンズ部２と、
広角レンズ部２の裏面中央部に結合された全反射部４
と、前記全反射部からの光を集光する集光レンズ部７を
備える。全反射部４は、広角レンズ部２の側方からの外
来光を広角レンズ部２の光軸方向に全反射する円錐状の
全反射面３を内部に有する。全反射部４の近傍に光軸と
直交させて受光素子６を配置すると、広角レンズ部２の
前方からの外来光のみならず、側方からの外来光も全反
射部４で反射され、集光レンズ部７で集光された後受光
素子６にほぼ垂直に入射する。
光とほぼ同じ高感度で応答する、指向角の大なる熱光セ
ンサー等を実現可能な広角集光レンズを提供すること。 【構成】 本発明の広角集光レンズ１は、前方と側方か
らの外来光を裏面中央部に集光する広角レンズ部２と、
広角レンズ部２の裏面中央部に結合された全反射部４
と、前記全反射部からの光を集光する集光レンズ部７を
備える。全反射部４は、広角レンズ部２の側方からの外
来光を広角レンズ部２の光軸方向に全反射する円錐状の
全反射面３を内部に有する。全反射部４の近傍に光軸と
直交させて受光素子６を配置すると、広角レンズ部２の
前方からの外来光のみならず、側方からの外来光も全反
射部４で反射され、集光レンズ部７で集光された後受光
素子６にほぼ垂直に入射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は広角集光レンズに関し、
特に防犯用等の熱光センサーや温度センサー用として、
光熱エネルギーを効率よく集光するに好適な広角集光レ
ンズである。
特に防犯用等の熱光センサーや温度センサー用として、
光熱エネルギーを効率よく集光するに好適な広角集光レ
ンズである。
【０００２】
【従来の技術】防犯用の熱光センサーなど、広角指向特
性が要求される光学センサーのレンズには、例えば、図
３に示すような広角レンズ５が使用される。
性が要求される光学センサーのレンズには、例えば、図
３に示すような広角レンズ５が使用される。
【０００３】この広角レンズ５の裏面中央部近傍に受光
素子６が配置されて、防犯用等の熱光センサーが構成さ
れる。
素子６が配置されて、防犯用等の熱光センサーが構成さ
れる。
【０００４】広角レンズ５は、その前方や側方からの外
来光（太陽光、赤外線の熱光）を裏面中央部に集光させ
て、受光素子６に入射させる。広角レンズ５の光軸に受
光素子６の受光面が直交し、広角レンズ５から受光素子
６に効率良く光が入射するようにしてある。
来光（太陽光、赤外線の熱光）を裏面中央部に集光させ
て、受光素子６に入射させる。広角レンズ５の光軸に受
光素子６の受光面が直交し、広角レンズ５から受光素子
６に効率良く光が入射するようにしてある。
【０００５】受光素子６は、入射する外来光の光量に応
じた起電力を発生する焦電素子などである。受光素子６
で発生した起電力信号を演算処理することで、広角レン
ズ５に入射する外来光の有無、光量などが検知される。
じた起電力を発生する焦電素子などである。受光素子６
で発生した起電力信号を演算処理することで、広角レン
ズ５に入射する外来光の有無、光量などが検知される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】入射光に対する受光素
子６の指向特性は、例えば図４の実線グラフａに示すよ
うな特性である。図４は、受光素子６の真正面から来る
入射角０゜の外来光に対する受光素子６の相対感度を１
００％とすると、外来光の入射角θが例えば約４０゜に
増大すると、受光素子６の相対感度は約６０％に下がる
ことを示している。
子６の指向特性は、例えば図４の実線グラフａに示すよ
うな特性である。図４は、受光素子６の真正面から来る
入射角０゜の外来光に対する受光素子６の相対感度を１
００％とすると、外来光の入射角θが例えば約４０゜に
増大すると、受光素子６の相対感度は約６０％に下がる
ことを示している。
【０００７】従来の広角レンズ５は、入射角度θがごく
小さい範囲内では受光素子６にほぼ垂直に外来光が入る
から十分な相対感度が得られる。しかし、入射角度θが
図３のようにほぼ９０°に近くなると、レンズの屈折作
用により多少は入射角度θが減少するものの、相対感度
は０％に近く、実用的に十分な相対感度を得るには遠く
及ばず、受光素子６はほとんど起電力を発生しない。
小さい範囲内では受光素子６にほぼ垂直に外来光が入る
から十分な相対感度が得られる。しかし、入射角度θが
図３のようにほぼ９０°に近くなると、レンズの屈折作
用により多少は入射角度θが減少するものの、相対感度
は０％に近く、実用的に十分な相対感度を得るには遠く
及ばず、受光素子６はほとんど起電力を発生しない。
【０００８】すなわち、広角レンズ５の側方からの外来
光は、広角レンズ５から受光素子６の受光面にほぼ水平
に近い角度で入射するので、その光のほとんどが受光素
子の受光面で全反射して、受光素子６に入射する光量が
激減し、受光素子６が応答しない。また、広角レンズ５
の側方からの外来光は、一般の広角レンズのｃｏｓ4θ
の法則によっても受光素子６に入射する光量が減少し
て、受光素子６の相対感度がほぼ０％になる。
光は、広角レンズ５から受光素子６の受光面にほぼ水平
に近い角度で入射するので、その光のほとんどが受光素
子の受光面で全反射して、受光素子６に入射する光量が
激減し、受光素子６が応答しない。また、広角レンズ５
の側方からの外来光は、一般の広角レンズのｃｏｓ4θ
の法則によっても受光素子６に入射する光量が減少し
て、受光素子６の相対感度がほぼ０％になる。
【０００９】したがって、広角レンズ５を使った熱光セ
ンサーにおいては、広角レンズ５の前方からの外来光に
対しては高感度で応答するが、広角レンズ５の側方から
の外来光に対してはほとんど応答せず、熱光センサーと
しての用をなさない。換言すると、熱光センサーが外来
光をキャッチして、これをセンサーとして満足できる感
度で検知できるエリアの指向角αが狭く、その拡大が難
しいのが現状である。
ンサーにおいては、広角レンズ５の前方からの外来光に
対しては高感度で応答するが、広角レンズ５の側方から
の外来光に対してはほとんど応答せず、熱光センサーと
しての用をなさない。換言すると、熱光センサーが外来
光をキャッチして、これをセンサーとして満足できる感
度で検知できるエリアの指向角αが狭く、その拡大が難
しいのが現状である。
【００１０】例えば、上記広角レンズ５を防犯用熱光セ
ンサーに使用した場合、この熱光センサーが防犯センサ
ーとして満足できる感度で外来光を検知できるエリアの
指向角αは、大きくできたとしてせいぜい３０゜程度で
ある。そのため、レンズ前方１８０゜のエリアを防犯セ
ンサーとして満足できる感度で検知するためには、レン
ズ前方１８０゜エリアを複数に等分して、等分された各
エリアに１つずつ熱光センサーを配置する必要があり、
防犯設備のコスト高を招いている。
ンサーに使用した場合、この熱光センサーが防犯センサ
ーとして満足できる感度で外来光を検知できるエリアの
指向角αは、大きくできたとしてせいぜい３０゜程度で
ある。そのため、レンズ前方１８０゜のエリアを防犯セ
ンサーとして満足できる感度で検知するためには、レン
ズ前方１８０゜エリアを複数に等分して、等分された各
エリアに１つずつ熱光センサーを配置する必要があり、
防犯設備のコスト高を招いている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前方および側
方からの外来光を裏面中央部に集光する広角レンズ部
と、広角レンズ部の裏面中央部に在って、広角レンズ部
の側方からの外来光を広角レンズ部の光軸方向に全反射
する円錐状の全反射面を内部に有する全反射部とを有す
る広角集光レンズによって、例えば熱光センサーとして
使用した場合、指向角をほぼ１８０°に拡大するもので
ある。
方からの外来光を裏面中央部に集光する広角レンズ部
と、広角レンズ部の裏面中央部に在って、広角レンズ部
の側方からの外来光を広角レンズ部の光軸方向に全反射
する円錐状の全反射面を内部に有する全反射部とを有す
る広角集光レンズによって、例えば熱光センサーとして
使用した場合、指向角をほぼ１８０°に拡大するもので
ある。
【００１２】
【作用】本発明に係る広角集光レンズは、その全反射部
近傍において受光素子をレンズの光軸に直交させて配置
することで、熱光センサーとして使用される。この熱光
センサーにおいては、広角レンズ部の前方からの入射光
は、広角レンズ部の裏面中央部の全反射部を透過し、受
光素子にほぼ垂直に入射するので、これを受光素子は１
００％近い感度で検知する。また、広角レンズ部の側方
からの入射光は、広角レンズ部を透過した後全反射部の
全反射面で、広角レンズ部の光軸方向に全反射し受光素
子にほぼ垂直に入射する。したがって、広角レンズの側
方からの入射光も、受光素子で１００％近い感度で検知
される。
近傍において受光素子をレンズの光軸に直交させて配置
することで、熱光センサーとして使用される。この熱光
センサーにおいては、広角レンズ部の前方からの入射光
は、広角レンズ部の裏面中央部の全反射部を透過し、受
光素子にほぼ垂直に入射するので、これを受光素子は１
００％近い感度で検知する。また、広角レンズ部の側方
からの入射光は、広角レンズ部を透過した後全反射部の
全反射面で、広角レンズ部の光軸方向に全反射し受光素
子にほぼ垂直に入射する。したがって、広角レンズの側
方からの入射光も、受光素子で１００％近い感度で検知
される。
【００１３】
【実施例】図１および図２に示される一実施例について
説明すると、同図の広角集光レンズ１は透明な樹脂にて
一体成形されたものであって、広角レンズ部２、全反射
部４および集光レンズ部７で構成される。
説明すると、同図の広角集光レンズ１は透明な樹脂にて
一体成形されたものであって、広角レンズ部２、全反射
部４および集光レンズ部７で構成される。
【００１４】広角レンズ部２は、前方および側方からの
外来光（太陽光、赤外線の熱光）を裏面中央部に集光す
るレンズで、従来の広角レンズに相当する。図面に示さ
れる広角レンズ部２は、高さを低くしたフレネルレンズ
形状であるが、図３の広角レンズと同様な形状であって
もよい。
外来光（太陽光、赤外線の熱光）を裏面中央部に集光す
るレンズで、従来の広角レンズに相当する。図面に示さ
れる広角レンズ部２は、高さを低くしたフレネルレンズ
形状であるが、図３の広角レンズと同様な形状であって
もよい。
【００１５】全反射部４は、広角レンズ部２の裏面中央
部に一体に結合される。広角レンズ部２と全反射部４の
光軸は一致する。全反射部４は、内部に円錐状の全反射
面３を有する。全反射面３は、広角レンズ部２の側方か
らの外来光だけを広角レンズ部２の光軸方向に全反射す
る。広角レンズ部２の前方からの外来光は、全反射面３
で反射せずに全反射部４を透過する。このような全反射
面３の光軸に対する角度βは、約３０°〜４５°であ
る。
部に一体に結合される。広角レンズ部２と全反射部４の
光軸は一致する。全反射部４は、内部に円錐状の全反射
面３を有する。全反射面３は、広角レンズ部２の側方か
らの外来光だけを広角レンズ部２の光軸方向に全反射す
る。広角レンズ部２の前方からの外来光は、全反射面３
で反射せずに全反射部４を透過する。このような全反射
面３の光軸に対する角度βは、約３０°〜４５°であ
る。
【００１６】集光レンズ部７は全反射部４で反射された
光を受光素子６上の所定位置に集光させるためのもの
で、この集光作用により受光素子６の応答性を向上でき
る。
光を受光素子６上の所定位置に集光させるためのもの
で、この集光作用により受光素子６の応答性を向上でき
る。
【００１７】広角集光レンズ１は、図１に示すように、
全反射部４の近傍に受光素子６を配置することにより、
熱光センサーを構成する。受光素子６の受光面は、全反
射部４の光軸と直交して、広角レンズ部２に入射する外
来光のほとんどが受光素子６の受光面にほぼ垂直に入射
する。
全反射部４の近傍に受光素子６を配置することにより、
熱光センサーを構成する。受光素子６の受光面は、全反
射部４の光軸と直交して、広角レンズ部２に入射する外
来光のほとんどが受光素子６の受光面にほぼ垂直に入射
する。
【００１８】すなわち、広角レンズ部２の前方からの外
来光は、従来と同様にレンズ１を透過して受光素子６に
ほぼ垂直に入射する。このときの受光素子６の相対感度
はほぼ１００％である。
来光は、従来と同様にレンズ１を透過して受光素子６に
ほぼ垂直に入射する。このときの受光素子６の相対感度
はほぼ１００％である。
【００１９】また、広角レンズ部２の側方からの外来光
は、広角レンズ部２で全反射部４に集光され、全反射部
４に側方から入射して、円錐状の全反射面３で全反射す
る。この全反射した側方外来光は、レンズ１の光軸方向
に反射して、受光素子６にほぼ垂直に入射する。このと
きの受光素子６の相対感度もほぼ１００％である。
は、広角レンズ部２で全反射部４に集光され、全反射部
４に側方から入射して、円錐状の全反射面３で全反射す
る。この全反射した側方外来光は、レンズ１の光軸方向
に反射して、受光素子６にほぼ垂直に入射する。このと
きの受光素子６の相対感度もほぼ１００％である。
【００２０】以上のことから広角集光レンズ１を使った
熱光センサーの指向性は、図４の破線グラフｂに示す特
性を持つ。つまり、レンズよりも前の全エリア、すなわ
ち方位角にして縦横約１８０°のエリアからの外来光の
いずれに対しても１００％に近い最高感度で応答する熱
光センサーや温度センサーが得られる。
熱光センサーの指向性は、図４の破線グラフｂに示す特
性を持つ。つまり、レンズよりも前の全エリア、すなわ
ち方位角にして縦横約１８０°のエリアからの外来光の
いずれに対しても１００％に近い最高感度で応答する熱
光センサーや温度センサーが得られる。
【００２１】
【発明の効果】本発明の広角集光レンズによれば、広角
レンズ部の前方や側方からの外来光のほとんどが全反射
部を透過し、或いは全反射して、その投射方向がレンズ
光軸方向にほぼ平行に規制されるため、例えば全反射部
の近傍に受光素子を光軸と直角にして配置すれば、広角
レンズ部の前方約１８０゜のエリアからの外来光のほと
んどが受光素子にほぼ垂直に入射して、受光素子が１０
０％近い感度で応答するようになる。したがって、本発
明の広角集光レンズは、熱光センサーや温度センサーの
有効指向角をほぼ１８０゜まで拡大して感度を向上させ
る機能を有し、高感度で汎用性に優れた熱光センサーを
実現させる効果がある。
レンズ部の前方や側方からの外来光のほとんどが全反射
部を透過し、或いは全反射して、その投射方向がレンズ
光軸方向にほぼ平行に規制されるため、例えば全反射部
の近傍に受光素子を光軸と直角にして配置すれば、広角
レンズ部の前方約１８０゜のエリアからの外来光のほと
んどが受光素子にほぼ垂直に入射して、受光素子が１０
０％近い感度で応答するようになる。したがって、本発
明の広角集光レンズは、熱光センサーや温度センサーの
有効指向角をほぼ１８０゜まで拡大して感度を向上させ
る機能を有し、高感度で汎用性に優れた熱光センサーを
実現させる効果がある。
【００２２】また、本発明の広角集光レンズを使用した
熱光センサーにおいては、その有効指向角がレンズより
も前の全エリア、すなわち方位角にして縦横約１８０°
に拡大されるので、この光学センサーを例えば防犯用熱
光検知センサーとして使用する場合、前方約１８０゜の
エリアに対して１つの熱光検知センサーだけを配置すれ
ばよくなり、防犯設備費の低減化が可能となる。
熱光センサーにおいては、その有効指向角がレンズより
も前の全エリア、すなわち方位角にして縦横約１８０°
に拡大されるので、この光学センサーを例えば防犯用熱
光検知センサーとして使用する場合、前方約１８０゜の
エリアに対して１つの熱光検知センサーだけを配置すれ
ばよくなり、防犯設備費の低減化が可能となる。
【００２３】また本発明に係るレンズは外来光を広角度
で効率的に集光するため、自動車、住宅、オフィス等の
太陽光による室内温度調整装置としても応用可能であ
る。
で効率的に集光するため、自動車、住宅、オフィス等の
太陽光による室内温度調整装置としても応用可能であ
る。
【図１】本発明に係るレンズの一実施例を示す断面図
【図２】図１のレンズの半分の平面図
【図３】従来の熱光センサーの概略を示す側面図
【図４】図１と図３のレンズを使った熱光センサーの指
向性と相対感度の特性図
向性と相対感度の特性図
１ 広角集光レンズ ２ 広角レンズ部 ３ 全反射面 ４ 全反射部
Claims (1)
- 【請求項１】 前方および側方からの外来光を裏面中央
部に集光する広角レンズ部と、 前記広角レンズ部の裏面中央部に在って、前記広角レン
ズ部の側方からの外来光を前記広角レンズ部の光軸方向
に全反射する円錐状の全反射面を内部に有する全反射部
とを有する広角集光レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13820792A JPH05332822A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 広角集光レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13820792A JPH05332822A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 広角集光レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332822A true JPH05332822A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15216592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13820792A Withdrawn JPH05332822A (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 広角集光レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332822A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012226412A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Seiko Epson Corp | 光学式位置検出装置および入力機能付き表示システム |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13820792A patent/JPH05332822A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012226412A (ja) * | 2011-04-15 | 2012-11-15 | Seiko Epson Corp | 光学式位置検出装置および入力機能付き表示システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |