説明

照明装置、及び、レンズ体

【課題】複数の光源の光を有効利用することができる照明装置を提供する。
【解決手段】中心部、及び、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズ12を有するレンズ体10と、前記楕円体レンズ12ごとに設けられており、該楕円体レンズ12に入射させる光を発光する光源20と、前記各光源から前記各楕円体レンズそれぞれに入射し前記共通の焦点から照射される光を反射する反射面31を有する反射板30と、を備えることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の光源を有する照明装置に関し、特に複数の光源の光を有効利用することができる照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、LED等の複数の光源が発する光を複数の反射面を用いて反射させて照明する灯具(例えば特許文献1)が知られている。
【特許文献1】特開2001−216814号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、特許文献1に記載の灯具では、複数の光源の光を有効に利用するには、個々の反射面を光源(LED)ごと制御しなければならず煩雑であるという問題がある。
【0004】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、個々の反射面を光源ごとに制御することなく、複数の光源の光を有効利用することができる照明装置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】
【0005】
本発明は上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、中心部、及び、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズを有するレンズ体と、前記楕円体レンズごとに設けられており、該楕円体レンズに入射させる光を発光する光源と、前記各光源から前記各楕円体レンズそれぞれに入射し前記共通の焦点から照射される光を反射する反射面を有する反射板と、を備えることを特徴とする。
【0006】
請求項1に記載の発明によれば、複数の光源を用いているが、レンズ体の中心部(共通の焦点)には複数の光源それぞれから各楕円体レンズに入射した光が集まり、このレンズ体の中心部から照射される。このため、レンズ体の中心部を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板を用いた従来と同様の手法により配光等を極めて容易に制御することが可能である。すなわち、本発明によれば、従来のように個々の反射面を光源ごとに制御することなく、複数の光源の光を有効利用することが可能となる。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、前記屈曲部には前記光源から前記楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明によれば、楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部に全反射面を備えているので、入射光を楕円体レンズ内で全反射させることができ、照明装置の高さを低くすることが可能となる。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記楕円体レンズは直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズを有しており、前記個別楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、前記屈曲部には前記光源から前記個別楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明によれば、各個別楕円体レンズごとに少なくとも一つの屈曲部を有しているので、各楕円体レンズ(個別楕円体レンズ)の自由端側を略垂直方向に配置することが可能となり、これにより各光源を平面基板上に配置することが可能となる(光源等のレイアウトをし易くなる)。これにより作業性、生産性も向上する。
【0011】
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記反射板の反射面は、前記共通の焦点を焦点とする回転放物面であることを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の発明によれば、反射板の反射面は各光源と共通の焦点を焦点とする回転放物面であるので、この反射面による反射光を略平行光とすることが可能となる。
【0013】
請求項5に記載の発明は、中心部と、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズと、を備えることを特徴とする。
【0014】
これは、請求項1に記載の発明等に用いられる楕円体レンズ自体を特定したものである。請求項5に記載の発明によれば、複数の光源が発した光を各楕円体レンズによりレンズ体の中心部(共通の焦点)に集めてこの中心部から照射することが可能となる。すなわち、複数の光源から従来の白熱電球等の単一光源と同様の単一光源を作り出すことが可能となる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、個々の反射面を光源ごとに制御することなく、複数の光源の光を有効利用することができる照明装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
〈第1実施形態〉
以下、本発明の第1実施形態である照明装置について図面を参照しながら説明する。
【0017】
図1は、本発明の第1実施形態である照明装置の側面図である。図2は、第1実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。
【0018】
図1に示すように、本実施形態の照明装置100は、車両用灯具、遊技機用灯具又は、一般照明用灯具等として利用し得る照明装置であり、複数の楕円体レンズ12を有するレンズ体10、楕円体レンズ12に入射させる光を発光する複数の光源20、楕円体レンズ12から照射される光を反射する反射板30、及び、これらを収容する筐体40等を備えている。
【0019】
図1、図2に示すように、レンズ体10は、略球形状の中心部11、及び、この中心部11から水平面Hに対して所定角度α傾斜した方向に放射状に延びておりかつこの中心部11に共通の焦点F2(2次焦点)が設定された複数の楕円体レンズ12を備えている。レンズ体10は、例えば、アクリル等の透明又は半透明材料により一体的に形成されている。
【0020】
楕円体レンズ12は、回転楕円体形状(楕円を長軸回りに回転させたときに形成される立体形状。なお、楕円の長軸と短軸の関係は、光源20からレンズ12に入射された光が全反射する角度を維持する関係とする。)のレンズである。楕円体レンズ12はレンズ体10の中心部11とは反対側の端(1次焦点F1を含む自由端)が切断された形状に形成されており、その1次焦点F1に対応する位置には、単色又は多色(例えばRGBの三色)LED等の光源20が配置されている。なお、照明装置100を車両等の移動体に設ける場合には、各楕円体レンズ12と各光源20との間に間隔(数ミリ程度)を設けるのが好ましい。このようにすれば、移動体の移動等に伴って照明装置100が振動しても、楕円体レンズ12と光源20が接触し一方が他方を削る等の不具合を防止できる。
【0021】
レンズ体10の中心部11(共通の焦点F2)には、図1に示すように、複数の光源20それぞれから各楕円体レンズ12に入射した光が各楕円体レンズ12内で反射(略全反射)して集まり、このレンズ体10の中心部11から屈折することなくレンズ体10の外側に照射される。このように、複数の光源20を用いながら単一の共通の焦点F2に集光するため、この焦点F2にあたるレンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できる。
【0022】
レンズ体10下方には反射板30が配置されているので、レンズ体10の中心部11から照射された光は、反射板30の反射面31により図1中上方に反射される。反射板30の反射面31は共通の焦点F2を焦点とする回転放物面に形成されているので、反射面31による反射光は略平行光となる。
【0023】
上記のようにレンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できるので、単一の反射板30を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源20の光を有効利用することが可能となる。例えば、反射板30の反射面31に配光制御を行ういわゆるエーミング面等を設定することにより、自動車用信号灯の配光規格等に適した光の広がりを付与することが可能である。
【0024】
なお、図2に示す光源20Aから楕円体レンズ12に入射した光は、その対称位置に位置する反射板30の反射面31A(図2中斜線で示した扇形領域)により反射される。同様に、他の光源20から楕円体レンズ12に入射した光も、それぞれの対称位置に位置する反射面31(扇形領域)により反射される。本実施形態では、楕円体レンズ12の数を奇数本(9本を例示)としたので、各光源20の対称位置に位置する反射面31(扇形領域)を確保することが可能となっている。
【0025】
なお、図2に点線で例示するように、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12のうち、隣接する楕円体レンズ12同士を補強アームAで連結することで、レンズ体10の強度を向上させてもよい。
【0026】
以上説明したように、本実施形態の照明装置100によれば、複数の光源20を用いているが、レンズ体10の中心部11(共通の焦点F2)には複数の光源20それぞれから各楕円体レンズ12に入射した光が集まり、このレンズ体10の中心部11から照射される。このため、レンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板30を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源20の光を有効利用することが可能となる。なお、光源20として多色LEDを用いれば、異なる色が混在したもの、あるいは中心部11で複数色を混色させたもの等、視覚的に好適な照明を得ることが可能となる。
【0027】
〈第2実施形態〉
次に、本発明の第2実施形態である照明装置について図面を参照しながら説明する。
【0028】
図3は、本発明の第2実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。図4は、第2実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。図5は、第2実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。
【0029】
図3、図4に示すように、本実施形態の照明装置200は、第1実施形態と異なり、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12が少なくとも一つの屈曲部13を有している。他の構成については、第1実施形態と同様であるので同一の符号を付す。
【0030】
図3、図4、図5に示すように、レンズ体10は、略球形状の中心部11、及び、この中心部11から水平面Hに対して所定角度α傾斜した方向に放射状に延びておりかつこの中心部11に共通の焦点F2(2次焦点)が設定された複数の楕円体レンズ12を備えている。レンズ体10は、例えば、アクリル等の透明又は半透明材料により一体的に形成されている。
【0031】
楕円体レンズ12は、回転楕円体形状のレンズであり、途中に屈曲部13を有している。この屈曲部13を設けたことにより、本実施形態の照明装置200の高さを、第1実施形態と比較して低くすることが可能となる。この屈曲部13の外側には光源20から楕円体レンズ12に入射した光を全反射するための全反射面13a(例えば、楕円体レンズ12の1次焦点F1と屈曲後の2次焦点F2を結んだ直線を軸とする円筒の外周面の一部。以下円筒面13aという)が形成されている。楕円体レンズ12はレンズ体10の中心部11とは反対側の端(1次焦点F1を含む自由端)が切断された形状に形成されており、その1次焦点F1に対応する位置には、単色又は多色(例えばRGBの三色)LED等の光源20が配置されている。なお、照明装置100を車両等の移動体に設ける場合には、各楕円体レンズ12と各光源20との間に間隔(数ミリ程度)を設けるのが好ましい。このようにすれば、移動体の移動等に伴って照明装置100が振動しても、楕円体レンズ12と光源20が接触し一方が他方を削る等の不具合を防止できる。
【0032】
レンズ体10の中心部11(共通の焦点F2)には、図4に示すように、複数の光源20それぞれから各楕円体レンズ12に入射した光が各楕円体レンズ12内(円筒面13aを含む)で反射(略全反射)して集まり、このレンズ体10の中心部11から屈折することなくレンズ体10の外側に照射される。このように、複数の光源20を用いながら単一の焦点F2に集光するため、この焦点F2にあたるレンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できる。
【0033】
レンズ体10下方には反射板30が配置されているので、レンズ体10の中心部11から照射された光は、反射板30の反射面31により図4中上方に反射される。反射板30の反射面31は共通の焦点F2を焦点とする回転放物面に形成されているので、反射面31による反射光は略平行光となる。
【0034】
上記のようにレンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できるので、単一の反射板30を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源20の光を有効利用することが可能となる。例えば、反射板30の反射面31にエーミング面等を設定することにより、自動車用信号灯の配光規格等に適した光の広がりを付与することが可能である。
【0035】
なお、各光源20から楕円体レンズ12に入射した光は、各光源20の対称位置に位置する反射板30の反射面31(扇形領域)により反射される。例えば、図5に示す光源20Aから楕円体レンズ12に入射した光は、その対称位置に位置する反射板30の反射面31A(図5中斜線で示した扇形領域)により反射される。同様に、他の光源20から楕円体レンズ12に入射した光も、それぞれの対称位置に位置する反射面31(扇形領域)により反射される。本実施形態では、楕円体レンズ12の数を奇数本(9本を例示)としたので、各光源20の対称位置に位置する反射面31(扇形領域)を確保することが可能となっている。
【0036】
なお、第1実施形態と同様、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12のうち、隣接する楕円体レンズ12同士を補強アームで連結することで、レンズ体10の強度を向上させてもよい。
【0037】
以上説明したように、本実施形態の照明装置200によれば、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12は少なくとも一つの屈曲部13を有しているので、照明装置200の高さを、第1実施形態と比較して低くすることが可能となる。
【0038】
また、本実施形態の照明装置200によれば、複数の光源20を用いているが、レンズ体10の中心部11(共通の焦点F2)には複数の光源20それぞれから各楕円体レンズ12に入射した光が集まり、このレンズ体10の中心部11から照射される。このため、レンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板30を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源20の光を有効利用することが可能となる。なお、光源20として多色LEDを用いれば、異なる色が混在したもの、あるいは中心部11で複数色を混色させたもの等、視覚的に好適な照明を得ることが可能となる。
【0039】
〈第3実施形態〉
次に、本発明の第3実施形態である照明装置について図面を参照しながら説明する。
【0040】
図6は、本発明の第3実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。図7は、第3実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。
【0041】
図6、図7に示すように、本実施形態の照明装置300は、第1実施形態と異なり、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12が直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズ12a、12bを有しており、かつ、個別楕円体レンズ12a、12bが少なくとも一つの屈曲部13を有している。他の構成については、第1実施形態と同様であるので同一の符号を付す。
【0042】
図6、図7に示すように、レンズ体10は、略球形状の中心部11、及び、この中心部11から水平面Hに対して所定角度α傾斜した方向に放射状に延びておりかつこの中心部11に共通の焦点F3(3次焦点)が設定された複数の楕円体レンズ12を備えている。レンズ体10は、例えば、アクリル等の透明又は半透明材料により一体的に形成されている。
【0043】
楕円体レンズ12は、連結部12cを介して直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズ12a、12bを有している。個別楕円体レンズ12a、12bは、連結部12cに共通の焦点F2(2次焦点)が設定された回転楕円体形状のレンズであり、途中に屈曲部13を有している。この屈曲部13を設けたことにより、各楕円対レンズ12(個別楕円体レンズ12b)の自由端側を略垂直方向に配置することが可能となり、これにより各光源20を平面基板上に配置することが可能となる(光源20等のレイアウトをし易くなる)。これにより作業性、生産性も向上する。また、この屈曲部13を設けたことにより、本実施形態の照明装置300の高さを、第1実施形態と比較して低くすることが可能となる。
【0044】
この屈曲部13の外側には光源20から楕円体レンズ12に入射した光を全反射するための全反射面13a(例えば第2実施形態と同様の円筒面。以下円筒面13aという)が形成されている。楕円体レンズ12(個別楕円体レンズ12b)はレンズ体10の中心部11とは反対側の端(1次焦点F1を含む自由端)が切断された形状に形成されており、その1次焦点F1に対応する位置には、単色又は多色(例えばRGBの三色)LED等の光源20が配置されている。なお、照明装置100を車両等の移動体に設ける場合には、各楕円体レンズ12と各光源20との間に間隔(数ミリ程度)を設けるのが好ましい。このようにすれば、移動体の移動等に伴って照明装置100が振動しても、楕円体レンズ12と光源20が接触し一方が他方を削る等の不具合を防止できる。
【0045】
レンズ体10の中心部11(共通の焦点F3)には、図7に示すように、複数の光源20それぞれから各楕円体レンズ12に入射した光が各楕円体レンズ12内(円筒面13aを含む)で反射(略全反射)して集まり、このレンズ体10の中心部11から屈折することなくレンズ体10の外側に照射される。このため、複数の光源を用いながら単一の共通の焦点F3に集光するため、この焦点F3にあたるレンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できる。
【0046】
レンズ体10下方には反射板30が配置されているので、レンズ体10の中心部11から照射された光は、反射板30の反射面31により図7中上方に反射される。反射板30の反射面31は共通の焦点F3を焦点とする回転放物面に形成されているので、反射面31による反射光は略平行光となる。
【0047】
上記のようにレンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できるので、単一の反射板30を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源20の光を有効利用することが可能となる。例えば、反射板30の反射面31にエーミング面等を設定することにより、自動車用信号灯の配光規格等に適した光の広がりを付与することが可能である。
【0048】
なお、各光源20から楕円体レンズ12に入射した光が、各光源20の対称位置に位置する反射板30の反射面31(扇形領域)により反射されるのは、第2実施形態と同様である。
【0049】
次に、レンズ体10を含むレンズユニットの構成例について説明する。
【0050】
図8は、第3実施形態のレンズ体10を含むレンズユニットの構成例を説明するための図である。
【0051】
図8に示すように、例えば、反射板30の周縁に環状のフランジ部32を設け、このフランジ部32に各楕円体レンズ12の数と同じ数の開口32aを形成する。そして、この各開口32aに各楕円体レンズ12(個別楕円体レンズ12b)端部をそれぞれ嵌合させる。これにより、レンズ体10と反射板30を固定する。なお、楕円体レンズ12端部に抜け止め防止爪12dを設けるのが好ましい。また、環状の平面基板21上に各光源20を各楕円体レンズ12端部に対向するように配置し、この各光源20が配置された基板21及び反射板30を支持アーム22両端面それぞれにネジ止め等する。これにより、反射板30と光源20(基板21)を固定する。以上のようにして、レンズユニットを構成する。
【0052】
なお、第1及び第2実施形態のレンズ体10についても、同様の方法でレンズユニットを構成することが可能である。
【0053】
なお、第1実施形態と同様、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12のうち、隣接する楕円体レンズ12同士を補強アームで連結することで、レンズ体10の強度を向上させてもよい。
【0054】
以上説明したように、本実施形態の照明装置300によれば、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12(個別楕円体レンズ12a、12b)は少なくとも一つの屈曲部13を有しているので、各楕円体レンズ12(個別楕円体レンズ12b)の自由端側を略垂直方向に配置することが可能となり、これにより各光源20を平面基板(例えば環状の平面基板21)上に配置することが可能となる(光源20等のレイアウトをし易くなる)。これにより作業性、生産性も向上する。
【0055】
また、本実施形態の照明装置300によれば、レンズ体10を構成する楕円体レンズ12は少なくとも一つの屈曲部13を有しているので、照明装置200の高さを、第1実施形態と比較して低くすることが可能となる。
【0056】
さらに、本実施形態の照明装置300によれば、複数の光源20を用いているが、レンズ体10の中心部11(共通の焦点F2)には複数の光源20それぞれから各楕円体レンズ12に入射した光が集まり、このレンズ体10の中心部11から照射される。このため、レンズ体10の中心部11を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板30を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源20の光を有効利用することが可能となる。なお、光源20として多色LEDを用いれば、異なる色が混在したもの、あるいは中心部11で複数色を混色させたもの等、視覚的に好適な照明を得ることが可能となる。
【0057】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明の第1実施形態である照明装置の側面図である。
【図2】第1実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。
【図3】本発明の第2実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。
【図4】第2実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。
【図5】第2実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。
【図6】本発明の第3実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。
【図7】第3実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。
【図8】第3実施形態で用いられるレンズ体を含むレンズユニットの構成例である。
【符号の説明】
【0059】
100、200、300…照明装置、10…レンズ体、11…中心部、12…楕円体レンズ、12a…個別楕円体レンズ、12b…個別楕円体レンズ、12c…連結部、12d…防止爪、13…屈曲部、13a…全反射面(円筒面)、20…光源、21…平面基板、22…支持アーム、30…反射板、31…反射面、32…フランジ部、32a…開口、40…筐体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心部、及び、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズを有するレンズ体と、
前記楕円体レンズごとに設けられており、該楕円体レンズに入射させる光を発光する光源と、
前記各光源から前記各楕円体レンズそれぞれに入射し前記共通の焦点から照射される光を反射する反射面を有する反射板と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、
前記屈曲部には前記光源から前記楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
【請求項3】
前記楕円体レンズは直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズを有しており、
前記個別楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、
前記屈曲部には前記光源から前記個別楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
【請求項4】
前記反射板の反射面は、前記共通の焦点を焦点とする回転放物面であることを特徴とする請求項1又は2に記載の照明装置。
【請求項5】
中心部と、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズと、を備えることを特徴とするレンズ体。

【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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