照明装置
【課題】 高出力且つ均斉度の高い照明光を照射することができる照明装置を提供する。
【解決手段】 HIDランプ12からの出射光をリフレクタ11で反射させ、所定の指向性を持たせた状態でコリメーションレンズ23に入射させる。これにより、HIDランプ12のように発光部12aを点光源として扱うことが困難な場合にも、コリメーションレンズ23で高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このような平行光をフライアイレンズ24,25に入射させることにより、高出力且つ均斉度の高い照明光を得ることができる。
【解決手段】 HIDランプ12からの出射光をリフレクタ11で反射させ、所定の指向性を持たせた状態でコリメーションレンズ23に入射させる。これにより、HIDランプ12のように発光部12aを点光源として扱うことが困難な場合にも、コリメーションレンズ23で高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このような平行光をフライアイレンズ24,25に入射させることにより、高出力且つ均斉度の高い照明光を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定の照射領域を均一照度で照射する照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、照明装置としては、例えば、特許文献1に開示されているように、光源から出射された光を、コリメーションレンズを用いて平行光に変換してフライアイレンズの各セルレンズ(レンズ部)に入射させ、各セルレンズから出射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域を均一照度で照射する技術が知られている。
【0003】
ところで、この種の技術において、均斉度の高い照明光を形成するには、コリメーションレンズによって高い平行度の平行光を生成することが重要となる。従って、この種の技術は、特に、発光部を十分に小さな点光源として扱うことが可能な発光ダイオード(LED)を用いた照明装置に好適に適用される。
【特許文献1】特開2005−190954公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、LEDを用いた照明装置は、一般に、HIDランプ(High Intensity Discharge Lamp)等の光源バルブを用いたものよりも光量の面で不利となるため、その用途がある程度限られたものとなる。
【0005】
その一方で、高出力なHIDランプ等の光源バルブを用いた場合、発光部を点光源として扱うことが困難な場合が多く、上述の特許文献1の技術では、十分に均斉度の高い照明光を得ることが困難となる虞がある。
【0006】
本発明は、高出力且つ均斉度の高い照明光を照射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】
【0007】
本発明は、光源バルブと、前記光源バルブから出射する光を反射凹面で反射して設定方向に指向させるリフレクタと、前記リフレクタで反射された光を入射して平行光に変換するコリメーションレンズと、マトリクス状に配列する複数のレンズ部を有し、前記コリメーションレンズで平行光に変換された光を前記各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射するフライアイレンズとを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の照明装置によれば、高出力且つ均斉度の高い照明光を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】
【0009】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1乃至図3は本発明の第1の実施形態に係わり、図1は照明装置の分解斜視図、図2は照明装置の要部断面図、図3(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表である。
【0010】
図1,2において符号1は、照明装置を示す。本実施形態において、この照明装置1は、比較的高出力な照明光を出射可能な照明装置であり、例えば、店舗等の照明に好適に用いられるものである。この照明装置1は、例えば、高出力な光源バルブである高輝度放電ランプ(High Intensity Discharge Lamp;以下、HIDランプと称す)12を光源とする光源ユニット10と、この光源ユニット10に冠設するレンズ光学系ユニット20とを有する。
【0011】
光源ユニット10は、リフレクタ11を有する。本実施形態において、リフレクタ11は反射凹面11aが回転楕円の一部形状をなす楕円リフレクタであり、このため、リフレクタ11は、第1焦点F1と第2焦点F2とからなる2つの焦点を光軸上に有する。また、リフレクタ11は、反射凹面11aの基部にバルブ挿通孔11bを有する。このバルブ挿通孔11bにはHIDランプ12が挿入され、HIDランプ12は、その発光部12aが第1焦点F1に位置決めされた状態でリフレクタ11に保持される。これにより、HIDランプ12の発光部12aから出射されて反射凹面11aで反射された光は、第2焦点F2に集光される。
【0012】
レンズ光学系ユニット20は、レンズ筐体21と、このレンズ筐体21に収容保持される遮光板22、コリメーションレンズ23、及び、一対のフライアイレンズ(第1,第2のフライアイレンズ24,25)を有する。
【0013】
図1に示すように、本実施形態において、レンズ筐体21は、略角筒形状をなし、その光軸方向の一端に入射口30が開口している。また、レンズ筐体21の光軸方向の他端には、入射口30に対向する位置に、照明光の出射口31が開口している。そして、図2に示すように、レンズ筐体21が光源ユニット10に冠設した際に、レンズ筐体21には入射口30を通じて反射凹面11aが臨まされ、レンズ筐体21内の光軸上にリフレクタ11の第2焦点F2が位置する。
【0014】
また、レンズ筐体21は、一側に開口するレンズ挿入口33を有し、このレンズ挿入口33に隣接する各側壁の内面に、入射口30側から順に、互いに対向する遮光板保持溝35、コリメーションレンズ保持溝36、第1のフライアイレンズ保持溝37、及び、第2のフライアイレンズ保持溝38を有する。
【0015】
遮光板22は、例えば、遮光板保持溝35に挿入保持される平面略矩形形状の平板部材で構成されている。ここで遮光板保持溝35は、第2焦点F2のレンズ筐体21内での位置に対応して設定される。これにより、遮光板22は、第2焦点F2と一致する光軸上の位置でリフレクタ11に対向配置され、光軸に垂直な遮光面をレンズ筐体21内に形成する。さらに、遮光板22には、第2焦点F2と一致する位置にピンホール22aが開口されている。これにより、遮光板22は、第2焦点F2に集光された光のみを出射口31側に通過させ、それ以外の光を遮光する。
【0016】
コリメーションレンズ23は、例えば、コリメーションレンズ保持溝37に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板23aの出射側に、レンズ部23bが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ23は、ピンホール22aを通過した光を入射し、レンズ部23bで略平行光に変換して出射する。
【0017】
第1のフライアイレンズ24は、例えば、第1のフライアイレンズ保持溝37に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板24a上に、下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数(例えば、5×5個)のレンズ部24bがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。
【0018】
同様に、第2のフライアイレンズ25は、例えば、第2のフライアイレンズ保持溝38に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板25a上に、下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数(例えば、5×5個)のレンズ部25bがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。
【0019】
ここで、図2に示すように、第1,第2のフライアイレンズ24,25の各レンズ部24a,25aは、各々が1対1に対応付けて正対されている。また、第1,第2のフライアイレンズ24,25の光軸方向の相対距離は、レンズ部24aの入射面で入射した平行光が対応するレンズ部25bの出射面上で集光される距離に設定されている。そして、各レンズ部25bの出射面で集光された光が互いに重畳する位置に出射されることにより、特定の照射領域A(図3参照)を均一照度で照射する光束が形成される。
【0020】
なお、図中符号40は側板であり、この側板40は、遮光板22、コリメーションレンズ23、及び、第1,第2のフライアイレンズ24,25をレンズ筐体21内に収容後にレンズ挿入口33を閉塞する。
【0021】
このような実施形態によれば、HIDランプ12からの出射光をリフレクタ11で反射させ、所定の指向性を持たせた状態でコリメーションレンズ23に入射させることにより、HIDランプ12のように発光部12aを点光源として扱うことが困難な場合にも、コリメーションレンズ23で高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このような平行光をフライアイレンズ24,25に入射させることにより、高出力且つ均斉度の高い照明光を得ることができる。
【0022】
この場合、特に、リフレクタ11を楕円リフレクタで構成し、楕円リフレクタに設定される第1焦点F1にHIDランプ12の発光部12aを配置して反射光を第2焦点F2に集光させるとともに、第2焦点と一致する位置にピンホール22aが開口する遮光板22を配置することにより、不要な光がコリメーションレンズ23に入射することを的確に防止することができ、さらに高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このように平行度の高い平行光をフライアイレンズ24,25に入射させることにより、図3に示すように、所望の照射領域Aを高い均斉度で照射することができる。
【0023】
また、第1,第2のフライアイレンズ24,25の組み合わせによって均一照度の光束を形成することにより、各フライアイレンズの厚さを薄型化することができ、照明装置1の軽量化を図ることができる。
【0024】
次に、図4乃至図9は本発明の第2の実施形態に係わり、図4は照明装置の分解斜視図、図5は照明装置の要部断面図、図6は遮光マスクの平面図、図7(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表、図8は照明装置の変形例を示す分解斜視図、図9は照明装置の変形例を示す要部断面図である。なお、本実施形態では、コリメーションレンズ23と第1のフライアイレンズ24との間に各レンズ部24aに入射する光を制限する遮光手段を介装した点が上述の第1の実施形態と異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【0025】
図4,5に示すように、本実施形態の照明装置1において、レンズ筐体21には、コリメーションレンズ保持溝36と第1のフライアイレンズ保持溝37との間に、遮光マスク保持溝45が設けられ、この遮光マスク保持溝45に、遮光手段としての遮光マスク46が保持されている。
【0026】
遮光マスク46は、例えば、遮光マスク保持溝45に挿入保持される平面略矩形形状の光透過性基板46aと、この光透過性基板46aに形成される遮光部(遮光膜)46bとを有する。遮光マスク46は第1のフライアイレンズ24の入射面に近接して対向しており、遮光部46bには、第1のフライアイレンズ24の各レンズ部24bにそれぞれ対応する位置に、光透過部46cが開口している。すなわち、遮光部46bは光透過性基板46a上に光透過部46cを画成することで、コリメーションレンズ23から第1のフライアイレンズ24の各レンズ部24aに入射する光を制限する。
【0027】
本実施形態において、各光透過部46cは、例えば、図6に示すように、矢印模様に開口されており、従って、照明装置1は、矢印模様の照射領域A’を均一照度で照射する(図7参照)。
【0028】
このような実施形態によれば、遮光マスク46を用いて各レンズ部24aへの光の入射を制限し、照射像によって模様を形成することにより、例えば、店頭等において照明装置1を使用する場合の機能性を向上することができるという効果を奏する。
【0029】
ここで、コリメーションレンズ23と第1のフライアイレンズ24との間に介装される遮光手段としては、上述の遮光マスク46に代えて、例えば、図8,9に示すように、光透過型の液晶パネル48を用いることも可能である。
【0030】
この場合、レンズ筐体21には、コリメーション保持溝36と第1のフライアイレンズ保持溝37との間に、遮光マスク保持溝45に代えて液晶パネル保持溝47が設けられる。
【0031】
そして、液晶パネル保持溝47に液晶パネル48を挿入保持し、任意の形状の遮光部を各レンズ部24bに対応付けて表示部48aに可変表示させることにより、照明装置1の更なる機能性の向上を実現できる。
【0032】
なお、上述の第1,第2の実施形態においては、照明装置1の軽量化を図るため、薄型に形成した第1,第2のフライアイレンズ24,25によりフライアイレンズを分割して構成しているが、これらのフライアイレンズ24,25を単一のフライアイレンズに置換することも可能である。この場合、フライアイレンズは、入射した平行光を自身の出射面上で集光させるよう各レンズ部の光学特性が設定されていることが望ましい。
【0033】
次に、図10乃至図13は本発明の第3の実施形態に係わり、図10は照明装置の要部断面図、図11(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離にあるときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表、図12(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも近接しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表、図13(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも離間しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表である。なお、本実施形態では、上述の第1の実施形態に対し、第1,第2のフライアイレンズ24,25の相対距離を可変に調整するレンズ移動手段を設けた点が異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【0034】
図10に示すように、本実施形態において、レンズ筐体21には、第2のフライアイレンズ保持溝38に代えて、レンズ基板25aの板厚よりも光軸方向に十分に長尺な溝部からなり、第2のフライアイレンズ25が光軸方向に移動可能に遊挿されるガイド溝138が形成されている。
【0035】
また、レンズ筐体21の適所には、ガイド溝138内を光軸方向に貫通する複数のガイドバー150が設けられている。さらに、レンズ筐体21には、雄ネジ部151aをガイド溝138内に露呈するネジ機構151が設けられている。このネジ機構151において、雄ネジ部151aは、例えば、レンズ筐体21の前端面に配設されたローレット151bに連結されており、このローレット151と一体的に回動されるようになっている。
【0036】
一方、フライアイレンズ25のレンズ基板25a適所には、各ガイドバー150が貫通する孔部25cが穿設されているとともに、ネジ機構151の雄ネジ部151aが螺合するネジ孔25dが穿設されている。
【0037】
そして、これらの構成により、本実施形態では、第1,第2のフライアイレンズ24,25の相対距離を可変に調整するレンズ移動手段としての機能が実現される。すなわち、本実施形態において、ローレット151bの回動に連動して雄ネジ部151aが回動すると、雄ネジ部151a上でのネジ孔25dの噛合位置が変化することにより、第2のフライアイレンズ25が第1のフライアイレンズ24に対して光軸方向に相対移動する。その際、レンズ基板25aの要所にガイドバー150が貫通されていることにより、第1のフライアイレンズ24に対する第2のフライアイレンズ25の平行状態が維持される。
【0038】
ここで、2枚のフライアイレンズ24,25の適切な相対距離は、各レンズ部24b,25bの設計値及びコリメーションレンズ23で形成される略平行光の広がり角等によって決定される。この場合の適正な距離とは、例えば、図11(a)に示すように、各レンズ部24bの入射面から入射した光を各レンズ部25bの出射面上で集光させる合焦距離d0である。そして、図11(b),(c)に示すように、この距離d0において、照射パターンA(d0)の均斉度が最も高くなる。なお、本実施形態において、合焦距離d0は、例えば、14.5mmである。
【0039】
その一方で、仮に、均斉度や照度をそれほど重要視しないアプリケーションに使用する場合、合焦距離d0を基準として、第1,第2のフライアイレンズ24,25の相対距離を適宜変更することが可能である。この場合、合焦距離d0よりも近づけると照射範囲が広がり、遠ざけると照射範囲が狭まる。但し、一般に、フライアイレンズ24,25を近づけすぎた場合、照度の均斉度は低下し、また、照射パターンの4辺が除々に湾曲していく。逆に、フライアイレンズ24,25を遠ざけすぎた場合、対応するレンズ部24b,25b間で光線の伝達が十分に行われず、光漏れがおこり照射パターンの品位が低下する。
【0040】
なお、図12は、フライアイレンズ24,25間の距離が合焦距離d0よりも近接した距離d1(例えば、d1=8.5mm)に設定された場合の照射パターンA(d1)を示し、図13は、フライアイレンズ24,25間の距離が合焦距離d0よりも離間した距離d2(例えば、d2=17.5mm)に設定された場合の照射パターンA(d2)を示す。
【0041】
このような実施形態によれば、使用目的に応じて許容される範囲内で、フライアイレンズ24,25の相対距離を可変に設定することにより、照明装置1の機能性を向上することができるという効果を奏する。
【0042】
なお、本実施形態においては、第1のフライアイレンズ24に対して第2のフライアイレンズ25を相対移動させる構成一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第2のフライアイレンズ25に対して第1のフライアイレンズ24を相対移動させてもよいことは勿論である。また、レンズ移動手段の構成は上述のものに限定されないことは勿論である。
【0043】
ここで、上述の各実施形態において、コリメーションレンズ23及び各フライアイレンズ24,25の各表面に、例えば、タンタル(Ta)膜とシリカ(Si)膜とを交互に積層することにより反射防止膜を形成することも可能である。このように構成すれば、各レンズの表面反射による光量のロスを的確に抑制することができる。
【0044】
なお、上述の各実施形態においては、リフレクタ11を楕円リフレクタで構成する一例について説明したが、この楕円リフレクタに代えて、反射凹面が回転放物線形状をなす放物線リフレクタを用い、HIDランプ12からの出射光を光軸に対して略平行に指向させてコリメーションレンズ23に入射させることも可能である。この場合、リフレクタによる反射光は集光されないので、遮光板22の構成は省略される。
【0045】
また、上述の各実施形態においては、第1,第2のフライアイレンズ24,25の各レンズ部24a,25aを何れも両凸レンズで構成しているが、例えば、第1のフライアイレンズ24の各レンズ部24aを入射面側のみにレンズ曲面が形成された片凸のレンズ部で構成し、第2のフライアイレンズ25の各レンズ部25bを出射面側のみにレンズ曲面が形成された片凸のレンズ部で構成することも可能である。
【0046】
また、本発明に適用可能な光源バルブは、HIDランプに限定されないことは、勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わり、照明装置の分解斜視図
【図2】同上、照明装置の要部断面図
【図3】同上、(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表
【図4】本発明の第2の実施形態に係わり、照明装置の分解斜視図
【図5】同上、照明装置の要部断面図
【図6】同上、遮光マスクの平面図
【図7】同上、(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表
【図8】同上、照明装置の変形例を示す分解斜視図
【図9】同上、照明装置の変形例を示す要部断面図
【図10】本発明の第3の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図
【図11】(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離にあるときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表
【図12】(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも近接しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表
【図13】(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも離間しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表
【符号の説明】
【0048】
1…照明装置、10…光源ユニット、11…リフレクタ、11a…反射凹面、12…高輝度放電ランプ(光源バルブ)、12a…発光部、20…レンズ光学系ユニット、22…遮光板、22a…ピンホール、23…コリメーションレンズ、24…第1のフライアイレンズ(フライアイレンズ)、24b…レンズ部、25…第2のフライアイレンズ(フライアイレンズ)、25b…レンズ部、25c…孔部(レンズ移動手段)、25d…ネジ孔(レンズ移動手段)46…遮光マスク(遮光手段)、48…液晶パネル(遮光手段)、48a…表示部、F1…第1焦点、F2…第2焦点、138…ガイド溝(レンズ移動手段)、151…ネジ機構(レンズ移動手段)
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定の照射領域を均一照度で照射する照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、照明装置としては、例えば、特許文献1に開示されているように、光源から出射された光を、コリメーションレンズを用いて平行光に変換してフライアイレンズの各セルレンズ(レンズ部)に入射させ、各セルレンズから出射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域を均一照度で照射する技術が知られている。
【0003】
ところで、この種の技術において、均斉度の高い照明光を形成するには、コリメーションレンズによって高い平行度の平行光を生成することが重要となる。従って、この種の技術は、特に、発光部を十分に小さな点光源として扱うことが可能な発光ダイオード(LED)を用いた照明装置に好適に適用される。
【特許文献1】特開2005−190954公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、LEDを用いた照明装置は、一般に、HIDランプ(High Intensity Discharge Lamp)等の光源バルブを用いたものよりも光量の面で不利となるため、その用途がある程度限られたものとなる。
【0005】
その一方で、高出力なHIDランプ等の光源バルブを用いた場合、発光部を点光源として扱うことが困難な場合が多く、上述の特許文献1の技術では、十分に均斉度の高い照明光を得ることが困難となる虞がある。
【0006】
本発明は、高出力且つ均斉度の高い照明光を照射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】
【0007】
本発明は、光源バルブと、前記光源バルブから出射する光を反射凹面で反射して設定方向に指向させるリフレクタと、前記リフレクタで反射された光を入射して平行光に変換するコリメーションレンズと、マトリクス状に配列する複数のレンズ部を有し、前記コリメーションレンズで平行光に変換された光を前記各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射するフライアイレンズとを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明の照明装置によれば、高出力且つ均斉度の高い照明光を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】
【0009】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1乃至図3は本発明の第1の実施形態に係わり、図1は照明装置の分解斜視図、図2は照明装置の要部断面図、図3(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表である。
【0010】
図1,2において符号1は、照明装置を示す。本実施形態において、この照明装置1は、比較的高出力な照明光を出射可能な照明装置であり、例えば、店舗等の照明に好適に用いられるものである。この照明装置1は、例えば、高出力な光源バルブである高輝度放電ランプ(High Intensity Discharge Lamp;以下、HIDランプと称す)12を光源とする光源ユニット10と、この光源ユニット10に冠設するレンズ光学系ユニット20とを有する。
【0011】
光源ユニット10は、リフレクタ11を有する。本実施形態において、リフレクタ11は反射凹面11aが回転楕円の一部形状をなす楕円リフレクタであり、このため、リフレクタ11は、第1焦点F1と第2焦点F2とからなる2つの焦点を光軸上に有する。また、リフレクタ11は、反射凹面11aの基部にバルブ挿通孔11bを有する。このバルブ挿通孔11bにはHIDランプ12が挿入され、HIDランプ12は、その発光部12aが第1焦点F1に位置決めされた状態でリフレクタ11に保持される。これにより、HIDランプ12の発光部12aから出射されて反射凹面11aで反射された光は、第2焦点F2に集光される。
【0012】
レンズ光学系ユニット20は、レンズ筐体21と、このレンズ筐体21に収容保持される遮光板22、コリメーションレンズ23、及び、一対のフライアイレンズ(第1,第2のフライアイレンズ24,25)を有する。
【0013】
図1に示すように、本実施形態において、レンズ筐体21は、略角筒形状をなし、その光軸方向の一端に入射口30が開口している。また、レンズ筐体21の光軸方向の他端には、入射口30に対向する位置に、照明光の出射口31が開口している。そして、図2に示すように、レンズ筐体21が光源ユニット10に冠設した際に、レンズ筐体21には入射口30を通じて反射凹面11aが臨まされ、レンズ筐体21内の光軸上にリフレクタ11の第2焦点F2が位置する。
【0014】
また、レンズ筐体21は、一側に開口するレンズ挿入口33を有し、このレンズ挿入口33に隣接する各側壁の内面に、入射口30側から順に、互いに対向する遮光板保持溝35、コリメーションレンズ保持溝36、第1のフライアイレンズ保持溝37、及び、第2のフライアイレンズ保持溝38を有する。
【0015】
遮光板22は、例えば、遮光板保持溝35に挿入保持される平面略矩形形状の平板部材で構成されている。ここで遮光板保持溝35は、第2焦点F2のレンズ筐体21内での位置に対応して設定される。これにより、遮光板22は、第2焦点F2と一致する光軸上の位置でリフレクタ11に対向配置され、光軸に垂直な遮光面をレンズ筐体21内に形成する。さらに、遮光板22には、第2焦点F2と一致する位置にピンホール22aが開口されている。これにより、遮光板22は、第2焦点F2に集光された光のみを出射口31側に通過させ、それ以外の光を遮光する。
【0016】
コリメーションレンズ23は、例えば、コリメーションレンズ保持溝37に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板23aの出射側に、レンズ部23bが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ23は、ピンホール22aを通過した光を入射し、レンズ部23bで略平行光に変換して出射する。
【0017】
第1のフライアイレンズ24は、例えば、第1のフライアイレンズ保持溝37に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板24a上に、下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数(例えば、5×5個)のレンズ部24bがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。
【0018】
同様に、第2のフライアイレンズ25は、例えば、第2のフライアイレンズ保持溝38に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板25a上に、下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数(例えば、5×5個)のレンズ部25bがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。
【0019】
ここで、図2に示すように、第1,第2のフライアイレンズ24,25の各レンズ部24a,25aは、各々が1対1に対応付けて正対されている。また、第1,第2のフライアイレンズ24,25の光軸方向の相対距離は、レンズ部24aの入射面で入射した平行光が対応するレンズ部25bの出射面上で集光される距離に設定されている。そして、各レンズ部25bの出射面で集光された光が互いに重畳する位置に出射されることにより、特定の照射領域A(図3参照)を均一照度で照射する光束が形成される。
【0020】
なお、図中符号40は側板であり、この側板40は、遮光板22、コリメーションレンズ23、及び、第1,第2のフライアイレンズ24,25をレンズ筐体21内に収容後にレンズ挿入口33を閉塞する。
【0021】
このような実施形態によれば、HIDランプ12からの出射光をリフレクタ11で反射させ、所定の指向性を持たせた状態でコリメーションレンズ23に入射させることにより、HIDランプ12のように発光部12aを点光源として扱うことが困難な場合にも、コリメーションレンズ23で高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このような平行光をフライアイレンズ24,25に入射させることにより、高出力且つ均斉度の高い照明光を得ることができる。
【0022】
この場合、特に、リフレクタ11を楕円リフレクタで構成し、楕円リフレクタに設定される第1焦点F1にHIDランプ12の発光部12aを配置して反射光を第2焦点F2に集光させるとともに、第2焦点と一致する位置にピンホール22aが開口する遮光板22を配置することにより、不要な光がコリメーションレンズ23に入射することを的確に防止することができ、さらに高い平行度の平行光を生成することが可能となる。そして、このように平行度の高い平行光をフライアイレンズ24,25に入射させることにより、図3に示すように、所望の照射領域Aを高い均斉度で照射することができる。
【0023】
また、第1,第2のフライアイレンズ24,25の組み合わせによって均一照度の光束を形成することにより、各フライアイレンズの厚さを薄型化することができ、照明装置1の軽量化を図ることができる。
【0024】
次に、図4乃至図9は本発明の第2の実施形態に係わり、図4は照明装置の分解斜視図、図5は照明装置の要部断面図、図6は遮光マスクの平面図、図7(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表、図8は照明装置の変形例を示す分解斜視図、図9は照明装置の変形例を示す要部断面図である。なお、本実施形態では、コリメーションレンズ23と第1のフライアイレンズ24との間に各レンズ部24aに入射する光を制限する遮光手段を介装した点が上述の第1の実施形態と異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【0025】
図4,5に示すように、本実施形態の照明装置1において、レンズ筐体21には、コリメーションレンズ保持溝36と第1のフライアイレンズ保持溝37との間に、遮光マスク保持溝45が設けられ、この遮光マスク保持溝45に、遮光手段としての遮光マスク46が保持されている。
【0026】
遮光マスク46は、例えば、遮光マスク保持溝45に挿入保持される平面略矩形形状の光透過性基板46aと、この光透過性基板46aに形成される遮光部(遮光膜)46bとを有する。遮光マスク46は第1のフライアイレンズ24の入射面に近接して対向しており、遮光部46bには、第1のフライアイレンズ24の各レンズ部24bにそれぞれ対応する位置に、光透過部46cが開口している。すなわち、遮光部46bは光透過性基板46a上に光透過部46cを画成することで、コリメーションレンズ23から第1のフライアイレンズ24の各レンズ部24aに入射する光を制限する。
【0027】
本実施形態において、各光透過部46cは、例えば、図6に示すように、矢印模様に開口されており、従って、照明装置1は、矢印模様の照射領域A’を均一照度で照射する(図7参照)。
【0028】
このような実施形態によれば、遮光マスク46を用いて各レンズ部24aへの光の入射を制限し、照射像によって模様を形成することにより、例えば、店頭等において照明装置1を使用する場合の機能性を向上することができるという効果を奏する。
【0029】
ここで、コリメーションレンズ23と第1のフライアイレンズ24との間に介装される遮光手段としては、上述の遮光マスク46に代えて、例えば、図8,9に示すように、光透過型の液晶パネル48を用いることも可能である。
【0030】
この場合、レンズ筐体21には、コリメーション保持溝36と第1のフライアイレンズ保持溝37との間に、遮光マスク保持溝45に代えて液晶パネル保持溝47が設けられる。
【0031】
そして、液晶パネル保持溝47に液晶パネル48を挿入保持し、任意の形状の遮光部を各レンズ部24bに対応付けて表示部48aに可変表示させることにより、照明装置1の更なる機能性の向上を実現できる。
【0032】
なお、上述の第1,第2の実施形態においては、照明装置1の軽量化を図るため、薄型に形成した第1,第2のフライアイレンズ24,25によりフライアイレンズを分割して構成しているが、これらのフライアイレンズ24,25を単一のフライアイレンズに置換することも可能である。この場合、フライアイレンズは、入射した平行光を自身の出射面上で集光させるよう各レンズ部の光学特性が設定されていることが望ましい。
【0033】
次に、図10乃至図13は本発明の第3の実施形態に係わり、図10は照明装置の要部断面図、図11(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離にあるときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表、図12(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも近接しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表、図13(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも離間しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表である。なお、本実施形態では、上述の第1の実施形態に対し、第1,第2のフライアイレンズ24,25の相対距離を可変に調整するレンズ移動手段を設けた点が異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【0034】
図10に示すように、本実施形態において、レンズ筐体21には、第2のフライアイレンズ保持溝38に代えて、レンズ基板25aの板厚よりも光軸方向に十分に長尺な溝部からなり、第2のフライアイレンズ25が光軸方向に移動可能に遊挿されるガイド溝138が形成されている。
【0035】
また、レンズ筐体21の適所には、ガイド溝138内を光軸方向に貫通する複数のガイドバー150が設けられている。さらに、レンズ筐体21には、雄ネジ部151aをガイド溝138内に露呈するネジ機構151が設けられている。このネジ機構151において、雄ネジ部151aは、例えば、レンズ筐体21の前端面に配設されたローレット151bに連結されており、このローレット151と一体的に回動されるようになっている。
【0036】
一方、フライアイレンズ25のレンズ基板25a適所には、各ガイドバー150が貫通する孔部25cが穿設されているとともに、ネジ機構151の雄ネジ部151aが螺合するネジ孔25dが穿設されている。
【0037】
そして、これらの構成により、本実施形態では、第1,第2のフライアイレンズ24,25の相対距離を可変に調整するレンズ移動手段としての機能が実現される。すなわち、本実施形態において、ローレット151bの回動に連動して雄ネジ部151aが回動すると、雄ネジ部151a上でのネジ孔25dの噛合位置が変化することにより、第2のフライアイレンズ25が第1のフライアイレンズ24に対して光軸方向に相対移動する。その際、レンズ基板25aの要所にガイドバー150が貫通されていることにより、第1のフライアイレンズ24に対する第2のフライアイレンズ25の平行状態が維持される。
【0038】
ここで、2枚のフライアイレンズ24,25の適切な相対距離は、各レンズ部24b,25bの設計値及びコリメーションレンズ23で形成される略平行光の広がり角等によって決定される。この場合の適正な距離とは、例えば、図11(a)に示すように、各レンズ部24bの入射面から入射した光を各レンズ部25bの出射面上で集光させる合焦距離d0である。そして、図11(b),(c)に示すように、この距離d0において、照射パターンA(d0)の均斉度が最も高くなる。なお、本実施形態において、合焦距離d0は、例えば、14.5mmである。
【0039】
その一方で、仮に、均斉度や照度をそれほど重要視しないアプリケーションに使用する場合、合焦距離d0を基準として、第1,第2のフライアイレンズ24,25の相対距離を適宜変更することが可能である。この場合、合焦距離d0よりも近づけると照射範囲が広がり、遠ざけると照射範囲が狭まる。但し、一般に、フライアイレンズ24,25を近づけすぎた場合、照度の均斉度は低下し、また、照射パターンの4辺が除々に湾曲していく。逆に、フライアイレンズ24,25を遠ざけすぎた場合、対応するレンズ部24b,25b間で光線の伝達が十分に行われず、光漏れがおこり照射パターンの品位が低下する。
【0040】
なお、図12は、フライアイレンズ24,25間の距離が合焦距離d0よりも近接した距離d1(例えば、d1=8.5mm)に設定された場合の照射パターンA(d1)を示し、図13は、フライアイレンズ24,25間の距離が合焦距離d0よりも離間した距離d2(例えば、d2=17.5mm)に設定された場合の照射パターンA(d2)を示す。
【0041】
このような実施形態によれば、使用目的に応じて許容される範囲内で、フライアイレンズ24,25の相対距離を可変に設定することにより、照明装置1の機能性を向上することができるという効果を奏する。
【0042】
なお、本実施形態においては、第1のフライアイレンズ24に対して第2のフライアイレンズ25を相対移動させる構成一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第2のフライアイレンズ25に対して第1のフライアイレンズ24を相対移動させてもよいことは勿論である。また、レンズ移動手段の構成は上述のものに限定されないことは勿論である。
【0043】
ここで、上述の各実施形態において、コリメーションレンズ23及び各フライアイレンズ24,25の各表面に、例えば、タンタル(Ta)膜とシリカ(Si)膜とを交互に積層することにより反射防止膜を形成することも可能である。このように構成すれば、各レンズの表面反射による光量のロスを的確に抑制することができる。
【0044】
なお、上述の各実施形態においては、リフレクタ11を楕円リフレクタで構成する一例について説明したが、この楕円リフレクタに代えて、反射凹面が回転放物線形状をなす放物線リフレクタを用い、HIDランプ12からの出射光を光軸に対して略平行に指向させてコリメーションレンズ23に入射させることも可能である。この場合、リフレクタによる反射光は集光されないので、遮光板22の構成は省略される。
【0045】
また、上述の各実施形態においては、第1,第2のフライアイレンズ24,25の各レンズ部24a,25aを何れも両凸レンズで構成しているが、例えば、第1のフライアイレンズ24の各レンズ部24aを入射面側のみにレンズ曲面が形成された片凸のレンズ部で構成し、第2のフライアイレンズ25の各レンズ部25bを出射面側のみにレンズ曲面が形成された片凸のレンズ部で構成することも可能である。
【0046】
また、本発明に適用可能な光源バルブは、HIDランプに限定されないことは、勿論である。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わり、照明装置の分解斜視図
【図2】同上、照明装置の要部断面図
【図3】同上、(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表
【図4】本発明の第2の実施形態に係わり、照明装置の分解斜視図
【図5】同上、照明装置の要部断面図
【図6】同上、遮光マスクの平面図
【図7】同上、(a)は照明光の配光パターンを示す等高線図であり(b)は照明光の照度分布を示す図表
【図8】同上、照明装置の変形例を示す分解斜視図
【図9】同上、照明装置の変形例を示す要部断面図
【図10】本発明の第3の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図
【図11】(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離にあるときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表
【図12】(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも近接しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表
【図13】(a)は第1,第2のフライアイレンズが合焦距離よりも離間しているときの説明図であり(b)はその照明光の配光パターンを示す等高線図であり(c)は照明光の照度分布を示す図表
【符号の説明】
【0048】
1…照明装置、10…光源ユニット、11…リフレクタ、11a…反射凹面、12…高輝度放電ランプ(光源バルブ)、12a…発光部、20…レンズ光学系ユニット、22…遮光板、22a…ピンホール、23…コリメーションレンズ、24…第1のフライアイレンズ(フライアイレンズ)、24b…レンズ部、25…第2のフライアイレンズ(フライアイレンズ)、25b…レンズ部、25c…孔部(レンズ移動手段)、25d…ネジ孔(レンズ移動手段)46…遮光マスク(遮光手段)、48…液晶パネル(遮光手段)、48a…表示部、F1…第1焦点、F2…第2焦点、138…ガイド溝(レンズ移動手段)、151…ネジ機構(レンズ移動手段)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源バルブと、
前記光源バルブから出射する光を反射凹面で反射して設定方向に指向させるリフレクタと、
前記リフレクタで反射された光を入射して平行光に変換するコリメーションレンズと、
マトリクス状に配列する複数のレンズ部を有し、前記コリメーションレンズで平行光に変換された光を前記各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射するフライアイレンズとを具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記リフレクタは、前記光源バルブの発光部が第1焦点に配置され、前記発光部から出射される光を前記反射凹面で反射して第2焦点に集光させる楕円リフレクタであって、
前記第2焦点と一致する位置にピンホールが開口する遮光板を前記リフレクタに対向配置し、
前記ピンホールを通過した光を前記コリメーションレンズで入射して平行光に変換することを特徴とする請求項1記載の照明装置。
【請求項3】
前記コリメーションレンズと前記フライアイレンズとの間に介装され、前記フライアイレンズの各レンズ部に入射する光を制限する遮光手段を具備したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
【請求項4】
前記遮光手段は、前記各レンズ部に対する遮光部の形状を可変表示する透過型の液晶パネルであることを特徴とする請求項3記載の照明装置。
【請求項5】
前記フライアイレンズを、光軸上で互いに対向する第1のフライアイレンズと第2のフライアイレンズとで分割して構成し、
前記第1のフライアイレンズと前記第2のフライアイレンズとの相対距離を可変に調整するレンズ移動手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の照明装置。
【請求項1】
光源バルブと、
前記光源バルブから出射する光を反射凹面で反射して設定方向に指向させるリフレクタと、
前記リフレクタで反射された光を入射して平行光に変換するコリメーションレンズと、
マトリクス状に配列する複数のレンズ部を有し、前記コリメーションレンズで平行光に変換された光を前記各レンズ部で入射して互いに重畳する位置に出射するフライアイレンズとを具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記リフレクタは、前記光源バルブの発光部が第1焦点に配置され、前記発光部から出射される光を前記反射凹面で反射して第2焦点に集光させる楕円リフレクタであって、
前記第2焦点と一致する位置にピンホールが開口する遮光板を前記リフレクタに対向配置し、
前記ピンホールを通過した光を前記コリメーションレンズで入射して平行光に変換することを特徴とする請求項1記載の照明装置。
【請求項3】
前記コリメーションレンズと前記フライアイレンズとの間に介装され、前記フライアイレンズの各レンズ部に入射する光を制限する遮光手段を具備したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
【請求項4】
前記遮光手段は、前記各レンズ部に対する遮光部の形状を可変表示する透過型の液晶パネルであることを特徴とする請求項3記載の照明装置。
【請求項5】
前記フライアイレンズを、光軸上で互いに対向する第1のフライアイレンズと第2のフライアイレンズとで分割して構成し、
前記第1のフライアイレンズと前記第2のフライアイレンズとの相対距離を可変に調整するレンズ移動手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の照明装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2007−149551(P2007−149551A)
【公開日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−344411(P2005−344411)
【出願日】平成17年11月29日(2005.11.29)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年11月29日(2005.11.29)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]