JPH0217881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、舞台照明に用いられるスポツトライ
ト用平凸レンズに関するものである。

［背景技術］ 舞台照明に使用するスポツトライトは、第５図
に示すように、集光用のレンズＡに対する光源Ｌ
の位置を反射鏡Ｍと共に軸方向に動かすことで、
照射径を変化させることができるものであるが、
照射径を変化させた場合にも、その照射域の中央
部の光量が周囲より落ちていない、つまり中落ち
のないことと、照射域と非照射域との境界が明瞭
で照射域のエツジがはつきりとしていることとが
求められる。

ところで、スポツトライトで光源からの光を集
光して投射するレンズには、従来球面の単レンズ
が使用されていたために、レンズ径が大きくなる
と、球面収差、コマ収差、非点収差等の各収差、
殊に球面収差のために、第６図の照度分布図に示
すように中落ちがひどくなつてしまうという問題
点を有している。尚、第６図は焦点距離が278mm
の曲率半径が100mmである球面型平凸レンズを、
1kwハロゲンランプと共に使用して、投光距離を
５ｍとした時の実測データである。また、球面収
差のほかに、コマ収差や非点収差の影響も受ける
のは、光源が理想的点光源ではないからである。

集光用のレンズとして、球面収差のない非球面
レンズを用いれば、上記のようなことがなくなる
わけであるが、この場合も光源が点光源ではない
ことから、コマ収差及び非点収差とフイラメント
の大きさとを考慮した非球面レンズとしなくては
ならない上に、焦点距離や屈折率によつて、個々
に設計を行なわなくてはならず、実際上、非球面
レンズを採用することはきわめて困難である。

［発明の目的］ 本発明はこのような点に鑑み為されたものであ
り、その目的とするところは、中落ちがなく且つ
境界がはつきりとした照射光を得られるととも
に、作成が容易であるスポツトライト用平凸レン
ズを提供するにある。

［発明の開示］ しかして本発明に係るスポツトライト用平凸レ
ンズＡは、第１図に示すように、楕円の長軸ｘ側
部分を長軸ｘまわりに回転させた回転体として形
成される曲面を備えたものであつて、楕円は求め
る焦点距離をｆ、屈折率をｎとする時、長軸半径
ａ及び短軸半径ｂが ａ＝ｆ・ｋ ｂ＝［ｆ・ａ・（ｎ−１）］^1/2 であり、且つｋの値が１≦ｋ≦２であることに特
徴と有しているものである。すなわち、各種レン
ズ形状を光路追跡して収差を調べたところ、ある
範囲の楕円形状が収差除去に有効であることを発
見したものであり、そしてこれら楕円形状は焦点
距離ｆと屈折率ｎとで変化してしまうことから、
焦点距離ｆと屈折率ｎとから上記楕円形状を簡単
に割り出せるようにしたものである。尚、ｋの値
は、光源が理想的点光源であるなら、１つの値に
収束されることになるが、1kwハロゲンランプの
場合で、フイラメントの大きさがほぼ20mmあるこ
とから、任意係数としているものであり、またこ
のｋの値を変えることにより、焦点距離ｆは同じ
でも集光具合の異なるものを得ることができるわ
けで、光源の大きさ、照射径の可変量等に応じ
て、好ましい値が選択されるものである。このｋ
の値としては１から２までの間であれば、球面収
差及び他の収差が良く補正されたものとなつて、
中落ちや照射域のエツジが明瞭となるが、１に近
いほどエツジが鮮明となり、２に近いほど照射域
中央部の照度が周部に比して高くなる。ｋの値を
１より小さくすると、曲面の曲率変化がなくなつ
て球面収差が目立ち、中落ち減少が大きくなつて
しまい、また２より大きい値とすると、曲率変化
の大きいものとなり、球面収差を過剰に補正した
ものとなつて、中落ちはないものの、光源を焦点
面に位置させて照射光を絞つた場合にも、集光せ
ずに拡散してしまい、照射域のエツジがぼやけて
しまうことから、舞台照明用のスポツトライトと
して好ましくなくなつてしまう。

第２図に焦点距離ｆが200mm、屈折率ｎが1.5で
ある時に上記式で導きだされる楕円で形成された
曲面を有する平凸レンズＡに、被照面側から平行
光線を入射させて逆光路追跡した時の光路図を示
す。同図ａは、ｋを0.5とした時、つまりは平凸
レンズＡを球面レンズとした時であり、同図ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは、ｋの値を夫々１、1.25、
1.5、1.75、２、３とした時である。図から明ら
かなように、ｋの値が0.5である時と、３である
時には、焦点付近を通過する光線の数が少ない
が、１から２の間であると、殆どの光線が、焦点
付近を通過し、球面収差のないものとなつてい
る。また光路追跡により、コマ収差及び非点収差
についても調べたところ、ｋが１から２までの間
であれば、これらの収差についてよく補正された
ものとなつている。

次に、焦点距離ｆを278mm、屈折率ｎを1.5、ｋ
の値を1.08とした長軸半径ａが300mm、短軸半径
ｂが204.2mmである楕円で形成される曲面を有す
る平凸レンズを使用した1kwハロゲンランプを光
源とするスポツトライトで、投光距離を５ｍとし
た時の、被照面の実測照度分布を第３図に示す。
また第４図に、焦点距離ｆを211mm、屈折率ｎを
1.5、ｋの値を1.66とした長軸半径ａが350mm、短
軸半径ｂが192.2mmである楕円で形成される曲面
を有する平凸レンズを使用した1kwハロゲンラン
プを光源とするスポツトライトで、投光距離を５
ｍとした時の、被照面の実測照度分布を示す。い
ずれの場合も中落ちがなく、且つ照射域のエツジ
がはつきりとしたものとなつている。

［発明の効果］ 以上のように本発明においては、中落ちや照射
域のエツジがはつきりとした照射光を得ることが
できるものであり、また必要とする焦点距離と、
使用するレンズの屈折率とから、曲面形状を容易
に算出形成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の断面図、第２図は光
路図、第３図及び第４図は照度分布図、第５図は
スポツトライトの概略断面図、第６図は従来例の
照度分布図であり、Ａは平凸レンズ、ａは長軸半
径、ｂは短軸半径、ｆは焦点距離、ｋは任意係
数、ｎは屈折率を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楕円の長軸側部分を長軸まわりに回転させた
   回転体として形成される曲面を備えたものであつ
   て、楕円は求める焦点距離をｆ、屈折率をｎとす
   る時、長軸半径ａ及び短軸半径ｂが ａ＝ｆ・ｋ ｂ＝［ｆ・ａ・（ｎ−１）］^1/2 であり、且つｋの値が１≦ｋ≦２であることを特
   徴とするスポツトライト用平凸レンズ。