説明

照射範囲可変スポットライト

【課題】照射範囲可変スポットライトにおいて、光利用効率を低下させることなく、照射光の光ムラを抑制する。
【解決手段】照射範囲可変スポットライト1は、配光制御部材2と、配光制御部材2との距離を遠近自在に据え付けられる光源ユニット3と、を備え、光源ユニット3は、光源4と、楕円反射鏡5と、これらを収納する筐体31と、筐体31の光出射方向に設けられる拡散体6と、を備える。拡散体6と光源4とは、夫々楕円反射鏡5の第2焦点、第1焦点に設置され、拡散体6の側面部の内周面60は、拡散反射面又は光吸収面として形成される。拡散体6は、反射光L2及び直射光L1の双方を拡散して拡散光L3を出射するので、照射面における光ムラが抑制され、内周面60に入射した直射光L1及び反射光L2は拡散又は吸収され、拡散体6の側面部の形状が照射面に映り込むことがない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配光制御部材と、該配光制御部材との距離を遠近自在に据え付けられる光源ユニットと、を備えた照射範囲可変スポットライトに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、舞台やスタジオ等を照明するために、光の照射範囲を可変としたスポットライトが知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のスポットライトを図8に示す。このスポットライト101は、配光制御レンズ102と、光源104及び楕円反射鏡105等を有する光源ユニット103と、これらを収納する器具筐体110と、を備え、光源ユニット103が、器具筐体110内で光源104の光出射方向にスライド自在に据え付けられることにより、配光制御レンズ102と光源ユニット103との距離を調整して、配光制御レンズ102から出射される光の照射範囲を自在に変化させることができる。
【0003】
一般に、光源104からの直射光L1(図8に点線で示す)と反射光L2(一点鎖線で示す)とは、夫々配光が異なるため、直射光L1及び反射光L2の両者を含む照射光は、照射面において光ムラを生じ、照射対象を均質に照らし出すことができない。そこで、このようなスポットライト101では、光源ユニット103の光出射方向にある側面の一部に開口部130を設け、開口部130と光源104とが、夫々楕円反射鏡105の第2焦点F2、第1焦点F1に配置されるようにすることで、反射光L2を効果的に開口部130に集光して、これを配光制御レンズ102へ導くと共に、光源ユニット103の内側面132により直射光L1を遮断する。このように、照射光に含まれる反射光L2を多くして、直射光L1を少なくすることにより、スポットライト101は照射面における光ムラを抑制することができる。
【0004】
この種のスポットライトにおいて、開口部130の口径を小さくすれば、直射光L1を効果的に遮断できるので、光ムラが抑制されるが、開口部130の口径を極端に小さくすると、反射光L2も遮断してしまい、光利用効率が低下する。また、光源104の製造バラツキ等により、光源104の配置が第1焦点F1を僅かに外れると、反射光L2の集光ポイントも第2焦点F2から僅かに外れてしまうので、反射光L2を効率的に利用するためには、開口部130の口径を、上記バラツキを加味した所定の大きさに形成する必要がある。しかし、開口部130の口径を極端に大きくすると、直射光L1が多くなり、照射面における光ムラが生じ易くなる。
【0005】
このような照射光の光ムラを抑制するために、光源の光出射方向に拡散体を設けたスポットライトが知られている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2に示されるスポットライトは、上記のスポットライト101の開口部130に拡散体を設けたものであり、拡散体の一例を図9に示す。このような拡散体106を用いることにより、直射光L1及び反射光L2の双方を拡散体106により拡散させ、拡散光L3(二点鎖線で示す)を出射させれば、光ムラを抑制することができ、また、開口部130の口径を光利用効率の高い所定の大きさにすることができる。
【特許文献1】特開2004−31056号公報
【特許文献2】特開2006−269182号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述のように開口部130に拡散体106を設けると、拡散体106に入射した光の一部は、拡散体106の側面部の内周面160で全反射して拡散体106から出射されることがある(図9に破線で示す)。この全反射された光(全反射光)L4は、全反射せずに拡散体106から出射した拡散光L3とは配光が異なる。そのため、この全反射光L4を含む照明光は、照射面において光ムラを生じる。具体的には、拡散体106の側面部の形状が照射面に映り込み、リング状の明暗となって現れる。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するものであり、光利用効率を低下させることなく、照射光の光ムラを抑制し、また、照射面に拡散体の形状が映り込むことを抑制した照射範囲可変スポットライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、配光制御部材と、該配光制御部材との距離を遠近自在に据え付けられる光源ユニットと、を備えた照射範囲可変スポットライトにおいて、前記光源ユニットは、光源と、前記光源からの光を前記配光制御部材の方向へ反射させる楕円反射鏡と、前記光源及び楕円反射鏡を収納する筐体と、前記筐体に設けられ、前記光源から出射した光及び前記楕円反射鏡により反射された光を拡散させて前記配光制御部材の方向へ出射する拡散体と、を備え、前記拡散体と光源とは、夫々前記楕円反射鏡の第2焦点、第1焦点に設置され、前記拡散体の側面部の内周面は、拡散反射面又は光吸収面とされているものである。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の照射範囲可変スポットライトにおいて、前記拡散体は、透光性材料に拡散粒子を含有して成るものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1に記載の照射範囲可変スポットライトにおいて、前記拡散体は、光源から出射された光の入射面又は出射面に、同心円状に複数のR状凸部又は凹部を形成したドーナツ型突起が設けられているものである。
【0011】
請求項4の発明は、請求項3に記載の照射範囲可変スポットライトにおいて、前記ドーナツ型突起において、複数のR状の凸部又は凹部のつなぎ目がR状に形成されているものである。
【0012】
請求項5の発明は、請求項1に記載の照射範囲可変スポットライトにおいて、前記拡散体は、光源から出射された光の入射面又は出射面に、六角形又は四角形で区切られたR状の凸部又は凹部から成る複数の突起が形成されているものである。
【0013】
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の照射範囲可変スポットライトにおいて、光源はハロゲンランプであり、前記拡散体は、前記光源の光軸が交差する部分に拡散部を設けたものである。
【発明の効果】
【0014】
請求項1の発明によれば、光源からの直射光及び楕円反射鏡で反射した反射光の双方を、拡散体を用いて拡散させて拡散光を出射するようにしたので、照射面における光ムラを効果的に抑制することができる。また、拡散体の側面部の内周面に入射した直射光及び反射光は、拡散反射面として形成された内周面で拡散反射し、又は、光吸収面として形成された内周面に吸収されるので、この内周面において全反射せず、照射面に拡散体の側面部の形状が映り込むことがない。
【0015】
請求項2の発明によれば、安価な構成材料により拡散体を作成することができる。
【0016】
請求項3の発明によれば、拡散体の入射面又は出射面の形状によって拡散体に入射した光を拡散反射させるので、例えば、拡散粒子を用いるよりも高効率で光を拡散することができる。
【0017】
請求項4の発明によれば、拡散体の入射面又は出射面に形成されたドーナツ型突起のつなぎ目の形状がR状に形成されているので、つなぎ目の形状の映り込みが抑制され、照射面に投影される光ムラがより低減される。
【0018】
請求項5の発明によれば、入射面又は出射面に形成された六角形又は四角形で区切られたR状の凸部又は凹部から成る複数の突起により、例えば、楕円反射鏡の縁の形状といった同心円形状に映し出される光ムラを低減することができる。
【0019】
請求項6の発明によれば、ハロゲンランプを用いたときに、その光軸近傍の光を効果的に拡散させて、照射面全体を光ムラなく均質な光で照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明の第1の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトについて、図1(a)(b)及び図2(a)乃至(d)を参照して説明する。本実施形態の照射範囲可変スポットライト(以下、スポットライト)1は、器具筐体10の光出射方向に取り付けられる配光制御部材2と、器具筐体10内において配光制御部材2との距離を遠近自在に据え付けられる光源ユニット3と、を備える。
【0021】
光源ユニット3は、光源4と、光源4から出射された光を配光制御部材2の方向へ反射させる楕円反射鏡5と、光源4及び楕円反射鏡5を収納する筐体31と、を備える。器具筐体10の内側面には、例えば、光の出射方向(光軸Xで示される方向)と平行なガイドレール(図示せず)が備えられ、光源ユニット3は、このガイドレールに沿って器具筐体10の内をスライド自在に配置される。スポットライト1は、例えば、凸状の配光制御部材2が用いられたとき、図1(a)に示されるように、光源ユニット3を配光制御部材2から遠ざけることにより、照射範囲を狭くすることができ、図1(b)に示されるように、光源ユニット3を配光制御部材2に近付けることにより、照射範囲を広くすることができる。
【0022】
筐体31は、アルミニウム合金等の金属又はポリカーボネートやPPS等の樹脂材料等を略円筒形状に形成し、その両端部に夫々円形状の平板を配置して作成される。光出射方向にある平板には、略円形状の開口部30が形成される。また、開口部30には、光源4からの直射光L1(点線で示す)及び楕円反射鏡5により反射された反射光L2(一点鎖線で示す)を入射して、これらの光を拡散させて配光制御部材2の方向へ拡散光L3を出射する拡散体6が設けられる。また、筐体31の内側面は黒塗り塗装が施され、光出射方向にある平板は開口部30を除いて閉口しており、光源4からの直射光L1を遮断する遮断面32となっている。
【0023】
配光制御部材2、拡散体6及び光源4は、各々の略中心を通る軸が、図中の光軸Xで示されるように、略一致するように配置される。また、楕円反射鏡5は、その第1焦点F1及び第2焦点F2を結ぶ線分が、上記光軸Xと略一致するように配置される。光源4は、楕円反射鏡5の第2焦点F2に位置するように、拡散体6は、上記楕円反射鏡5の第1焦点F1に位置するように配置される。
【0024】
配光制御部材2は、透明ガラス又は透光性樹脂等から成る凸レンズ又はフレネルレンズが用いられる。光源4には、汎用の光源が用いられ、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプや高圧ナトリウムランプいった高輝度放電(HID)ランプ、コンパクト蛍光灯、LED等が用いられる。また、光源4は、複数のLED(RGB)を配置し、各LEDを適宜に調光制御することにより任意の色の光を出射可能としたものであってもよい。また、楕円反射鏡5は、例えば、アルミ蒸着反射板、ガラス基板ダイクロイックミラー等が用いられる。
【0025】
また、光源ユニット3は、光源4の種類に応じた適宜の点灯回路7を備え、光源4への給電をオンオフするスイッチング素子、スイッチング素子へ点灯制御信号を出力する点灯制御用マイコン、上記の各電子部品等を搭載する基板、光源4の種類に応じて商用電源(図示せず)の電流・電圧を安定化させる安定器、これらの各構成部を収納する回路筐体等を備える。点灯回路7は、図1(a)(b)に示されるように、筐体31の筐体外側面に配置されていてもよいし、光源4からの光を遮断しなければ、筐体31内に収納されていてもよい。
【0026】
拡散体6は、透明ガラス又は透光性樹脂材料に拡散粒子6aを混ぜ合わせ、開口部30の形状に適合するように、略円柱形状に形成されたものが用いられる。拡散粒子6aには、例えば、酸化チタンや架橋シリコン微粒子等といった汎用の安価な材料が用いられる。また、拡散体6の側面部は、図2(a)(b)に示されるように、粗い光学表面に加工され、又は、図2(c)(d)に示されるように、黒塗り塗装が施されることにより、拡散体6の側面部の内周面60が、拡散反射面又は光吸収面として形成される。
【0027】
光源4からの直射光L1と、楕円反射鏡5による反射光L2とは、夫々配光が異なるので、直射光L1及び反射光L2の両者が開口部30からそのまま出射されると、スポットライトの照明面において光ムラを生じる。しかし、スポットライト1は、拡散体6と光源4とが、夫々楕円反射鏡5の第2焦点、第1焦点に設置されているので、光源4(第1焦点F1)から出射された光のうち、楕円反射鏡5による反射光L2は、拡散体6(第2焦点F2)に入射する。一方、光源4からの直射光L1はその多くが遮断面32により遮断される(図1(a)(b))。このように、スポットライト1は、直射光L1の混光を防止して反射光L2を効果的に利用することにより、照射面における光ムラを抑制することができる。
【0028】
なお、開口部30の口径は、直射光L1を遮断して光ムラを抑制するには、なるべく小さい方が好ましい。しかし、極端に小さいと、反射光L2まで遮断してしまい、光利用効率が低下する。また、光源4の製造バラツキ等により、光源4の配置が第1焦点F1を僅かに外れると、反射光L2の集光ポイントも第2焦点F2から僅かに外れてしまうので、反射光L2を効率的に利用するには、開口部30の口径を、上記バラツキを加味した所定の大きさに形成する必要がある。しかし、開口部30の口径が極端に大きいと、直射光L1の混光が増え、光ムラを生じ易くなる。そこで、開口部30の口径は、光源4の発光部の光軸X方向の長さの略2.2倍とすることにより、直射光L1をなるべく遮断すると共に、光源4の製造バラツキ等があっても、反射光L2の大部分を利用することができる。
【0029】
また、スポットライト1は、開口部30に拡散体6を設けたことにより、反射光L2及び直射光L1の双方を拡散させて、拡散光L3(二点鎖線で示す)を出射するようにしたので、照射面における光ムラをより効果的に抑制することができる。また、拡散体6の側面部の内周面60に入射した直射光L1及び反射光L2は、図2(b)に示されるように、拡散反射面として形成された内周面60で拡散反射し、又は、図2(d)に示されるように、光吸収面として形成された内周面60で吸収されるので、内周面60において全反射しない。そのため、図9で示した全反射光L4により、拡散体6の側面部の形状が照射面に映り込むことがない。
【0030】
次に、本発明の第2の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトについて、図3(a)(b)を参照して説明する。本実施形態のスポットライト1は、上記第1の実施形態における拡散体6が、光源4から出射された光の入射面61又は出射面62に、同心円状に複数のR状凸部又は凹部を形成したドーナツ型突起63を設けられているものである。なお、図3(b)では、拡散体6の入射面61及び出射面62の両面に、同心円状に複数のR状凸部を形成した例を示している。
【0031】
本実施形態の拡散体6は、透明ガラス又は透光性樹脂材料を、開口部30の形状に適合するように、略円柱形状に形成し、更に入射面61又は出射面62を所定形状に加工したものである。なお、拡散体6の側面部の内周面60は、上記第1の実施形態と同様に、拡散反射面又は光吸収面として形成される。また、拡散体6以外の構成は上記第1の実施形態と同様である。
【0032】
上述した第1の実施形態のスポットライト1では、拡散体6の構成材料に含有させる拡散粒子6aの量を多くすれば光を効果的に拡散させることができるが、拡散粒子6aは、拡散体6に入射した光の多くを損失させ、光利用効率を低下させることがあった。それに対し、本実施形態では、拡散体6の入射面61又は出射面62の形状によって拡散体6に入射した光を拡散反射させるので、拡散粒子6aを用いる必要がなく、より高効率で光を拡散することができる。
【0033】
次に、本発明の第3の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトについて、図4(a)(b)を参照して説明する。本実施形態のスポットライト1は、上記第2の実施形態における拡散体6のドーナツ型突起63において、複数のR状の凸部又は凹部のつなぎ目64がR状に形成されているものである。その他の構成は上記第2の実施形態と同様である。
【0034】
上述した第2の実施形態のスポットライト1では、拡散体6の入射面61又は出射面62に形成されたドーナツ型突起63のつなぎ目64の形状が、照射面に投影されて光ムラを生じることがあった。例えば、図3(b)に示される拡散体6を用いたとき、照射面に同心円状の形成された凸部のつなぎ目64の形状が強く映り込むことがあり、特に、照射範囲を狭くしたときに顕著な映り込みがあった。それに対し、本実施形態では、複数のR状の凸部又は凹部のつなぎ目64もR状に形成されているので、つなぎ目64の形状の映り込みが抑制され、照射面に投影される光ムラがより低減される。
【0035】
次に、本発明の第4の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトについて、図5(a)(b)を参照して説明する。本実施形態のスポットライト1は、上記第1の実施形態における拡散体6が、光源4から出射された光の入射面61又は出射面62に、六角形又は四角形で区切られたR状の凸部又は凹部から成る複数の突起65が形成されているものである。その他の構成は上記第2の実施形態と同様である。なお、図5(a)は、六角形で区切られたR状の凸部から成る複数の突起65が形成された拡散体6の例を示している。
【0036】
上述した第2又は第3の実施形態のスポットライト1では、入射面61又は出射面62に形成されたドーナツ型突起63と同じ同心円形状に映し出される光ムラ、例えば、楕円反射鏡5の縁の形状が映し出されることによる光ムラを低減することが困難であった。それに対し、本実施形態では、入射面61又は出射面62に形成された六角形又は四角形で区切られたR状の凸部又は凹部から成る複数の突起65により、これらの同心円状に映し出される光ムラも軽減することができる。
【0037】
次に、本発明の第5の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトについて、図6及び図7(a)(b)を参照して説明する。本実施形態のスポットライト1は、光源4にハロゲンランプ40が用いられ、拡散体6は、光源4の光軸Xが交差する部分が拡散性を有するように形成されているものである。すなわち、本実施形態の拡散体6は、透明ガラス又は透光性樹脂に拡散粒子6aを混ぜ合わせ、拡散体6の略中心部において拡散粒子6aの濃度が高くなるように形成される。また、拡散体6の入射面61又は出射面62の略中心部に、上記第2乃至第4の実施形態に示したようなドーナツ型突起等を設けてもよい。なお、拡散体6の側面部の内周面60は、上記第1の実施形態と同様に、拡散反射面又は光吸収面として形成され、光源4及び拡散体6以外の構成は上記第1の実施形態と同様である。
【0038】
一般に、舞台照明用のハロゲンランプの多くは、製造の都合上、ランプ頭頂部に突起があり、この突起により上記の光軸X近傍の光量が多くなり、例えば、照射面の略中心部近傍が明るく照らし出され、照射面において光ムラを生じることがある。本実施形態の拡散体6は、その略中心部の拡散性が高くなるように形成されているので、光軸X近傍を透過する光を効果的に拡散させて、照射面全体を光ムラなく均質な光で照射することができる。
【0039】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、光源4と拡散体6との間に小型のレンズ(図示せず)を設けて、光源4からの直射光L1の一部を楕円反射鏡5の第2焦点F2に集光することにより、直射光L1と反射光L2との配光が近似するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】(a)は本発明の第1の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトにおける照射範囲を狭くしたときの側断面図、(b)は同スポットライトにおける照射範囲を広くしたときの側断面図。
【図2】(a)は同上スポットライトに用いられ、側面部の内周面が拡散反射面として形成された拡散体の斜視図、(b)は同拡散体の側断面図、(c)は側面部の内周面が光吸収面として形成された拡散体の斜視図、(d)は同拡散体の側断面図。
【図3】(a)は本発明の第2の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトに用いられる拡散体の正面図、(b)は同拡散体の側断面図。
【図4】(a)は本発明の第3の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトに用いられる拡散体の正面図、(b)は同拡散体の側断面図。
【図5】(a)は本発明の第4の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトに用いられる拡散体の正面図、(b)は同拡散体の側断面図。
【図6】本発明の第5の実施形態に係る照射範囲可変スポットライトの側断面図。
【図7】(a)は同上スポットライトに用いられ、光源の光軸と交差する部分が拡散性を有する拡散体の斜視図、(b)は同拡散体の側断面図。
【図8】従来の照射範囲可変スポットライトの側断面図。
【図9】従来の照射範囲可変スポットライトにおいて、拡散体を設けた例を示す側断面図。
【符号の説明】
【0041】
1 照射範囲可変スポットライト
2 配光制御部材
3 光源ユニット
31 筐体
4 光源
40 ハロゲンランプ
5 楕円反射鏡
6 拡散体
6a 拡散粒子
60 拡散体の側面部の内周面
61 入射面
62 出射面
63 ドーナツ型突起
64 つなぎ目
65 突起
F1 第1焦点
F2 第2焦点

【特許請求の範囲】
【請求項1】
配光制御部材と、該配光制御部材との距離を遠近自在に据え付けられる光源ユニットと、を備えた照射範囲可変スポットライトにおいて、
前記光源ユニットは、
光源と、
前記光源からの光を前記配光制御部材の方向へ反射させる楕円反射鏡と、
前記光源及び楕円反射鏡を収納する筐体と、
前記筐体に設けられ、前記光源から出射した光及び前記楕円反射鏡により反射された光を拡散させて前記配光制御部材の方向へ出射する拡散体と、を備え、
前記拡散体と光源とは、夫々前記楕円反射鏡の第2焦点、第1焦点に設置され、
前記拡散体の側面部の内周面は、拡散反射面又は光吸収面とされていることを特徴とする照射範囲可変スポットライト。
【請求項2】
前記拡散体は、透光性材料に拡散粒子を含有して成ることを特徴とする請求項1に記載の照射範囲可変スポットライト。
【請求項3】
前記拡散体は、光源から出射された光の入射面又は出射面に、同心円状に複数のR状凸部又は凹部を形成したドーナツ型突起が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の照射範囲可変スポットライト。
【請求項4】
前記ドーナツ型突起において、複数のR状の凸部又は凹部のつなぎ目がR状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の照射範囲可変スポットライト。
【請求項5】
前記拡散体は、光源から出射された光の入射面又は出射面に、六角形又は四角形で区切られたR状の凸部又は凹部から成る複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照射範囲可変スポットライト。
【請求項6】
前記光源はハロゲンランプであり、前記拡散体は、光源の光軸が交差する部分に拡散部を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の照射範囲可変スポットライト。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2008−243602(P2008−243602A)
【公開日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−82561(P2007−82561)
【出願日】平成19年3月27日(2007.3.27)
【出願人】(000005832)松下電工株式会社 (17,916)
【Fターム(参考)】