説明

照明装置

【課題】 小型化を容易に実現でき、且つ、歪みのない均一照度の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】 フライアイレンズ23を構成する各レンズ部23bを平面円形形状に形成する。これにより、各レンズ部23bの入出射面の曲率を小さく設定することができ、各レンズ部23bの焦点距離を短く設定することができる。従って、フライアイレンズ23を薄型化することができ、照明装置1の小型化を容易に実現することができる。また、各レンズ部23bを平面円形形状とすることにより、各レンズ部23bから出射する光束lの局所的な歪曲を的確に抑制することができる。また、フライアイレンズ23上のレンズ部23b以外の領域を遮光マスク24で遮光することにより、レンズ基板23aをそのまま透過した不要な光41が照射領域Alに入射することを防止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源から出射する光を、フライアイレンズを用いて照射面上に均一照度で照射する照明装置に関する
【背景技術】
【0002】
一般に、照明装置を用いて特定の照射領域を照明する場合、照射光の照度は照射領域内で均一であることが望ましい。このような照射領域に対する均一照度の光の照射は、例えば、特許文献1に開示されているように、光源からの光を、複数のレンズ部がマトリクス状に配列されたフライアイレンズに入射させることで実現が可能である。
【0003】
この場合、例えば図8に示すように、フライアイレンズ100を構成する各レンズ部101は、球面レンズ等のレンズ曲面の一部を矩形に切り出した形状のものが用いられ、このように矩形に形成することで、各レンズ部101は互いに隙間なく配列されることが一般的である。
【特許文献1】特開2001−337204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、上述のように、フライアイレンズの各レンズ部に球面レンズ等の一部を用いる構成では、各レンズ部の曲率が大きくなり、これに伴って焦点距離dが長大化する。従って、この種のフライアイレンズを用いた照明装置では、特に、光軸方向の小型化等を実現するには限界がある。
【0005】
また、各レンズ部が矩形に設定されている場合、各レンズ部のレンズ曲面による球面収差等に起因して、特に照射像の四隅が局所的に大きく歪曲して外方に延びる等の現象が発生し、ユーザに違和感を感じさせる場合がある。
【0006】
本発明は、小型化を容易に実現でき、且つ、歪みのない均一照度の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、光源と、平面円形形状をなす複数のレンズ部がレンズ基板上に配列し、前記各レンズ部で前記光源からの光を入射して特定の照射領域に重畳させて出射するフライアイレンズと、少なくとも前記レンズ基板上の前記各レンズ部以外の領域を遮光する遮光手段と、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、小型化を容易に実現でき、且つ、歪みのない均一照度の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〜図5は本発明の第1の実施形態に係わり、図1は照明装置の要部断面図、図2は照明装置の分解斜視図、図3(a)はフライアイレンズの要部を拡大して示す平面図であり図3(b)は(a)のI−I断面図、図4はフライアイレンズからの出射光と遮光マスクとの関係を示す説明図、図5は設定照射領域と各レンズ部の照射領域との関係を示す説明図である。
【0010】
図1,2において、符号1は照明装置を示し、この照明装置1は、例えば、出射平面12aに片凸レンズが固設した表面実装型の発光ダイオード(LED)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、LED基板11を有する。LED基板11は、その略中央部に半田付け等によってLED12を保持し、さらに、保持したLED12を図示しない電源回路と電気的に接続する。ここで、LED12の発光効率を向上するため、LED基板11の裏面には、放熱フィン13が固着している。
【0012】
また、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に収容保持されるコリメーションレンズ22、及び、フライアイレンズ23を有する。さらに、レンズ光学系ユニット20は、レンズ筐体21内でフライアイレンズ23に対向する遮光手段としての遮光マスク24を有する。
【0013】
図2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LED挿入口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、LED挿入口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1に示すように、レンズ筐体21は、光源ユニット10に冠設した際に、LED挿入口30を通じてLED12を内部に露呈させ、LED12の出射平面12aを出射口31に対向させる。
【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、LED挿入口30側から順に、互いに対向するコリメーションレンズ保持溝35、フライアイレンズ保持溝36、及び、遮光マスク保持溝37を有する。
【0015】
ここで、図2中符号45は側板であり、この側板45は、各レンズ22,23及び遮光マスク24をレンズ筐体21内に収容後に、例えば粘着テープ等による貼着によってレンズ筐体21のレンズ挿入口33を閉塞する。
【0016】
コリメーションレンズ22は、例えば、コリメーションレンズ保持溝35に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板22aの出射側に、レンズ部22b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22は、LED12から入射する光を、レンズ部22bで略並行光に変換して出射する。
【0017】
フライアイレンズ23は、例えば、フライアイレンズ保持溝36に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板23a上に、例えば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、5×7個)のレンズ部23bがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。ここで、図3に示すように、本実施形態において、各レンズ部23bは、例えば、入射面及び出射面がそれぞれ半球状に形成された平面円形形状をなすレンズ部で構成され、互いの縁部が外接するようレンズ基板23a上に配列されている。そして、各レンズ部23bは、コリメーションレンズ22からそれぞれ入射する光を、予め設定された照射領域Al上で互いに重畳させる。すなわち、図5に示すように、本実施形態において、フライアイレンズ23の照射領域Alは円形に設定されており、各レンズ部23bは、コリメーションレンズ22から入射する光を、照射領域Alを含む円形の光束lに変換してそれぞれ出射する。
【0018】
遮光マスク24は、例えば、遮光マスク保持溝37に挿入保持される平面略矩形形状の光透過性基板24aと、この光透過性基板24aに形成される遮光部(遮光膜)24bとを有する。本実施形態において、遮光マスク24はフライアイレンズ23の出射面に近接して対向しており、遮光部24bには、フライアイレンズ23の各レンズ部23bにそれぞれ対応する位置に、光透過部24cが開口している。そして、遮光マスク24は、少なくとも、各レンズ部23b以外の領域を遮光する。
【0019】
具体的に説明すると、各光透過部24cは、フライアイレンズ23の各レンズ部23bに並行光は入射した際に形成される光束のみの通過を許容する円形の孔部で構成されている。これにより、図4に示すように、遮光マスク24は、各レンズ部23bの間隙を透過した光41を遮光する。また、例えば、レンズ部23bに対して所定の角度を有して入射した一部の光42、換言すれば、並行光に対してレンズ部23bが規定する光路から外れた挙動を示す一部の光42も遮光する。なお、図4に示すフライアイレンズ23の断面は、マトリクス状に配列する各レンズ部23bの対角線方向に沿う断面(すなわち、図3のIII−III線に沿う断面)を示すものである。
【0020】
このような実施形態によれば、フライアイレンズ23を構成する各レンズ部23bを平面円形形状に形成することにより、各レンズ部23bの入出射面に例えば半球状のレンズ曲面等をそのまま利用することができる。これにより、各レンズ部23bの入出射面の曲率を小さく設定することができ、各レンズ部23bの焦点距離dを短く設定することができる。従って、フライアイレンズ23を薄型化することができ、照明装置1の小型化を容易に実現することができる。
【0021】
また、各レンズ部23bを平面円形形状とすることにより、各レンズ部23bから出射する光束lの局所的な歪曲を的確に抑制することができ、照射面に対して歪みのない照射像を照射することができる。
【0022】
その際、フライアイレンズ23では、各レンズ部23bの間に間隙が形成されるが、このようなレンズ部23b以外の領域を遮光マスク24で遮光することにより、レンズ基板23aをそのまま透過した不要な光41が照射領域Alに入射することを防止して、均斉度の高い照明光を照射することができる。
【0023】
この場合、特に、遮光マスク24をフライアイレンズ23の出射側に配設することにより、レンズ部23bに対して所定の角度を有して入射した一部の不要な光42も遮光することができ、照射領域Al内の均斉度をより向上することができる。
【0024】
なお、上述の実施形態においては、遮光マスク24をフライアイレンズ23の出射側に配設した一例について説明したが、遮光マスク24をフライアイレンズ23の入射側に配設してもよく、さらに、フライアイレンズ23の入射側及び出射側に配設してもよいことは勿論である。
【0025】
次に、図6,7は本発明の第2の実施形態に係わり、図6は照明装置の分解斜視図、図7はフライアイレンズからの出射光を示す説明図である。なお、本実施形態では、遮光マスク24に代えて、フライアイレンズ23のレンズ基板23aに微細な凹凸加工を施した点が上述の第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。
【0026】
すなわち、図6に示すように、本実施形態において、フライアイレンズ23のレンズ基板23aには、例えば、各レンズ部23bを除く出射側の面上に、サンドブラスト加工等によって微細な凹凸加工面23cが形成されている。そして、フライアイレンズ23は、この凹凸加工面23cによって、レンズ部23b以外のレンズ基板23a上の領域を透過する光を乱反射、散乱等させる。これらレンズ部23bを透過することなくレンズ基板23aを透過する光のうち、例えば、図7中に破線の矢印で示すように乱反射、散乱等する光は、照射領域Alから外れるため、照明光としては無効な光となる。その一方で、例えば、図7中に実線の矢印で示すように乱反射等する光は照射領域Alに到達するが、当該光は、凹凸加工面23cによって規則性を失っているため、照射領域Al上の一部の領域に集中することを的確に防止でき、均斉度の高い照明光を照射することが可能となる。
【0027】
このような実施形態によれば、上述の第1の実施形態で得られる効果に加え、遮光マスクを省略することにより、照明装置1を光軸方向により小型化することができ、さらに、照明装置1の構造をより簡素化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図
【図2】同上、照明装置の分解斜視図
【図3】同上、(a)はフライアイレンズの要部を拡大して示す平面図であり(b)は(a)のI−I断面図
【図4】同上、フライアイレンズからの出射光と遮光マスクとの関係を示す説明図
【図5】同上、設定照射領域と各レンズ部の照射領域との関係を示す説明図
【図6】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7】同上、フライアイレンズからの出射光を示す説明図
【図8】(a)は各レンズ部を平面矩形形状に設定したフライアイレンズの要部を拡大して示す平面図であり(b)は(a)のII−II断面図
【符号の説明】
【0029】
1…照明装置、10…光源ユニット、12…発光ダイオード、20…レンズ光学系ユニット、23…フライアイレンズ、23a…レンズ基板、23b…レンズ部、23c…凹凸加工面、24…遮光マスク、24a…光透過性基板、24b…遮光部、24c…光透過部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
平面円形形状をなす複数のレンズ部がレンズ基板上に配列し、前記各レンズ部で前記光源からの光を入射して特定の照射領域に重畳させて出射するフライアイレンズと、
少なくとも前記レンズ基板上の前記各レンズ部以外の領域を遮光する遮光手段と、を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記遮光手段を、前記フライアイレンズの出射側に配設したことを特徴とする請求項1記載の照明装置。
【請求項3】
光源と、
平面円形形状をなす複数のレンズ部がレンズ基板上に配列し、前記各レンズ部で前記光源からの光を入射して特定の照射領域に重畳させて出射するフライアイレンズと、を具備し、
前記レンズ基板上の前記各レンズ部以外の領域に微細な凹凸加工を施したことを特徴とする照明装置。

【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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【公開番号】特開2007−34071(P2007−34071A)
【公開日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−219456(P2005−219456)
【出願日】平成17年7月28日(2005.7.28)
【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)】