JPS62276502A - フレネルレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野］ 本発明は、光を集光するために用いられるフレネルレン
ズに関するものである。

［背景技術１ 従来、この種のフレネルレンズとして第１０１Ｊに示す
ように平面型のフレネルレンズ１°があった。この７レ
ネルレン７：１゛では中心部の小レンズ体２°は端部に
行くほどに山の＾さを高くしである。つまり冬山型の小
レンズ体２゛の山の角度は通常の凸平面レンズに直線近
似させてレンズの山の角度が決められている。このフレ
ネルレンズ１゛ではレンズ面全体を光の集光に必要な部
分として使用している。つまり第１２図に示すように前
方から入射される光はすべてレンズ面に入射されて、ｔ
ｐＪｉｏ図に示すように一点に集光するようになってい
る。しかし、この平面型のフレネルレンズ１゛を湾曲さ
せて用いる場合には、各小レンズ体２°毎に第１１図に
示すように）、（τ点がずれてしまう問題があり、しが
ちフレネルレンズ１゛を湾曲させて用いると、ｆ５１３
図に示すようにレンズとして使用できない部分に光が入
射され、尤のロス分が大さくなり、集光効率が悪い問題
があっｒこ。また、平面型として用いるフレネルレンズ
１こおいても次の問題があった。このフレネルレンズ１
°では、中心部分の小レンズ体２゛の山は低く、端ｆｆ
ｌ！側に行くほどにＩｌｌが高くなっている。そして、
ｍ　１４　殴１（ａ）、（ｂＮ：示−Ｐ　、）：　’＋
　！：　、　’ａ　Ｆ、３１１１　ノ小レンズ体２°は
ど光を大きく屈斬するため、第１４図（ａ）に示すよう
に山が低い小レンズ体２°１こ比べて入射光のロスが大
きくなる。また、第１５図に示すように、従来のフレネ
ルレンズ１゛では焦点距離を「とし、フレネルレンズ１
゛の中心がらの距離をｒとするとｒ／　ｒｈ’　０　、
　Ｇぐらいまでが、集光に役立つレンズ面となり、７レ
ネルレンＸ１゛の中心がらの距離が上述の距離以上に離
れている部分は集光に役立たない、つまり集光効率が悪
い欠点があった。

［発明の目的［ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、集光効率が良いフレネルレンズを提
供することにある。

［発明の開示１ （実施例１） 第１図乃至ｆＪＳ４図は本発明の一実施例を示す図であ
り、本実施例は湾曲型のフレネルレンズに関し、第１図
に示すようにレンズの中心部である屈折率の小さな部分
には通常のフレネルレンズの小レンズ体２を連設し、上
記中心部分の周縁の屈折率の大きな部分には屈折体３を
連設したものである。本実施例の屈折体３は、第２図に
示すように断面形状が直角三角形となったものを用いる
。この屈折体３の直角を形成する平面（イ）に第２図に
示すように垂直に光が入射されたとする。このとき、面
（ハ）ではこの入射光を全部反射する全反射面に形成し
である。つまり、この光を面（ハ）にて全反射させるに
必要な、面（ハ）への光の入射角ａは、屈折体３の屈折
率を１．５とすると、入射角ａが４１．８°以上必要で
ある。従って、この面（ハ）をこの入射角以上になるよ
うな角度に形成しである。そｌ、で、この全反射光は面
（ロ）を通過するときに、下方側に屈折されて出ていく
。つまり、第１図に示すように直角面を形成する平面（
イ）を夫々光が入射してくる前方方向に向けるとともに
、全反射光が出ていく而（ロ）を中心方向に向けた状態
で、出射光が小レンズ体２の焦点に集光する角度で上記
入射角以上になるように面（ハ）を形成して、屈折体３
を連設しである。これにより、この入射光はすべて焦点
１こ集光され、フレネルレンズ１の集光効率が良くなる
。

なお、この本実施例のフレネルレンズ１を用いてｔｊ％
３図に示すように立体的に光を集光する場合には、第４
図に示すように本実施例の７レネルレンｘ１にて第３図
中の夕方向の光を集光し、第３図中のφ方向の光の集光
は従来のフレネルレンズ１゛を用い、これらを組み合わ
せて用いることにより、立体的な光の集光が可能とする
。

（実施例２） ｔｊＳ５図及Ｖ第６図は本発明の他の実施例を示す図で
あり、本実施例はフレネルレンズ６の中心からの距離が
離れた部分でも有効に光を集光することができる平面型
のフレネルレンズ６に関し、本実施例の屈折体７は第６
図に示すように、断面形状が四角形状のものを用いてい
る。なお、上述の実施例にて説明した屈折体３を用いて
も差し支えない。この屈折体７は上述の屈折体３と同椋
に、面（イ）から入射された光が而（ハ）にて全反射さ
れるように面（ハ）を形成しである。つまり而（ハ）が
全反射面に形成しである。この屈折体７ではこの全反射
光が面（ロ）から出て行き、小レンズ体２の焦、αに光
を集光されるようになっている。本実施例の屈折体７は
面（イ）を小レンズ体２の底面、つまり凸平面レンズと
してのフレネルレンズ６の≠面に上記面（イ）を合わせ
て連設しである。つまり、上記面（イ）から入射された
光は面（ハ）に４１．８°以上の角度で入射され、この
ため入射光はこの面（ハ）にて全反射される。そして、
出射光を小レンズ体２の焦、ヴ方向となるように面（ロ
）を形成することにより、一点に光を集光でさる平面型
のフレネルレンズとすることができる。本実施例では、
口径の大きなフレネルレンズとして用いる場合にも、屈
折体７の出射角度を任意に設定できるがら、フレネルレ
ンズ６の焦点１［離を短くすることができろ。つまりこ
のフレネルレンズ６を用いれば光学系のスペースを小さ
くできる。しかも、従来のフレネルレンズ１°ト１±異
すり、フレネルレンズ光も有効にフレネルレンズ６の焦
点に集光できる。

第７図は本実施例をワイドタイプのフレネルレンズ４に
応用例したものである。上記屈折体７と同様の屈折体５
をフレネルレンズ４の小レンズ体２と同様に上方に突設
して形成し、面（イ）を外側に向けたものである。この
上うに面（イ）を外側に向けて、側方から入射して来る
光をレンズの焦点に集光すれば、平面型のフレネルレン
ズ４をワイドタイプとすることができる。このように屈
折体５を形成することにより、平面型で広い範囲の尤を
集光でき、しかも平面型であるから７レネルレン′；ｒ
：４を用いた光学系を薄型にすることができる。

ｔｊＩＪＳ図及び第９図は上述の７レネルレン：ＸＧを
車両の盗難防１ヒ用の熱線式検知器Ａの光学系に用いた
らのである。第８図に示すように、上記フレネルレンズ
６を備えた熱線式検知器Ａを車両８のフロントパネル９
に取り付け、第８図（ａ）に示すように、斜め上方を検
知するようにしたものである。このように本実施例のフ
レネルレンズ６を用いることにより広角度の検知が可能
とな２゜この熱線式検知器への出力は防犯ベル１０に接
続してあり、ドアキー（２（１所）が掛けられたときに
閉成するスイッチｓｗ２．ｓｗ３とエンジンキーが外さ
れたときに閉成するスイッチＳＷ、とを並列接続し、こ
れらスイッチ回路と熱線式検知器Ａのオンオフスイッチ
ＳＷｌとの直列回路を介してバッチ１７　Ｂに熱線式検
知４八を接続しである。つまり、熱線式検知器Ａがオン
さｈてがらは、ｆｉｔ両８のキーにてドアを開けない限
りは防犯ベル１０が鳴るようになっている。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、断面山型状の小レンズ体を屈折
率の小さなレンズの中心部にｙ！！：役し、萌方から入
射される入射光を内部で全反射する全反射面を備え、こ
の全反射面に゛ζ反射された光を上記小レンズ体の焦点
方向に屈折する屈折体を上記中心部周縁の屈折率の大き
な部分に連設しているので、従来では集光効率の悪かっ
たレンズの中心から離れた部分の入射光も小レンズ体の
焦点に集光することができ、このためフレネルレンズの
集光効率が向上し、しかも屈折体にて集光位置を平面型
あるいは湾曲型を問わずに短くすることができ、このフ
レネルレンズを用いる装置の小型化あるいは薄型化が図
れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は同上の屈
折体の構成図、第３図及び第４図は同上を用いて立体検
知を行う場合の説明図、第５図は本発明の他の実施例を
示す構成図、第６図は同上の屈折体の構成図、第７図は
同上の応用例を示す構成図、第８図及び第９図は同上を
用いた熱線検知器の説明図、第１０図は従来例を示す構
成図、第１１図乃至第１５図は同上の動作説明図である
。 １．６はフレネルレンズ、２は小レンズ体、３゜７は屈
折体、（ハ）は全反射面である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第２図 第６図 （ｂ） 第９図 第１ｏ図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）断面山型状の小レンズ体を屈折率の小さなレンズ
   の中心部に連設し、前方から入射される入射光を内部で
   全反射する全反射面を備え、この全反射面にて反射され
   た光を上記小レンズ体の焦点方向に屈折する屈折体を上
   記中心部周縁の屈折率の大きな部分に連設して成ること
   を特徴とするフレネルレンズ。