JP2005135904A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単に且つ効果的方法により、輝度比、及び、消灯された装置と点灯された装置との間のコントラスト、が低下するのを防止できる、照明装置を提供すること。
【解決手段】 例えば道路標識用ライトパネルの形態や自動車用ライトの形態、を有する照明装置であり、該装置は、ＬＥＤのような光源１のアレイを備えている。光源１に面する平らな第１面２Ａを有する平凸タイプの屈折レンズからなる光学システム２が、各光源１に結合されている。第１面２Ａには、屈折又は回折マイクロ光学タイプのディフューザが組み込まれている。
【選択図】図８

Description

本発明は、照明装置の分野に関するものであり、特に、道路標識や公衆情報のためのライトパネルや、自動車用ライト、に関するものである。

本発明は、特に、パネルと光学手段とからなるタイプの照明装置に関するものである。該照明装置において、パネルは、光源のアレイ又は光源群のアレイを支持している。光源は、例えばＬＥＤである。光学手段は、上記光源から出力される光線を制御する。上述したタイプの照明装置は、例えば、以下の特許文献１に示されている。特許文献１では、外部から入射してくる太陽光から光源を保護するための遮光板型手段が、各光源群に結合されている。

米国特許番号５７１５６１９

ところで、上述のタイプの装置においては、実際には、次のような問題があった。すなわち、装置が外部光放射（例えば、日光、自動車のプロジェクターからの光線）を反射してしまうことによって、装置の輝度比や、消灯された装置と点灯された装置との間のコントラスト、が低下していた。なお、輝度比は、下式（数１）の通り定義される。

Ｌａは、外側から照らされ且つ点灯された装置で測定された輝度であり、Ｌｂは、外側から照らされ且つ消灯された装置で測定された輝度である。

上述の問題は、出力される光線を制御するための光学システムが各光源の前に置かれる場合に、顕在化する。そのような光学システムは、実際、外側からの光放射に関してもレンズやミラーとして機能する傾向があり、また、上記光放射を反射する傾向もあるので、上述した輝度比を、コントラストと同様に、低下させてしまう。

本発明の目的は、上述の問題を、簡単に且つ効果的方法により、解決することができる、照明装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、添付の請求項１に示す特徴を有する照明装置である。上記装置の好ましい実施形態は、従属請求項の主要部分を構成する。

すなわち、主たる本発明の照明装置は、光源と、光源から出力される光線を制御するオフアクシス屈折レンズ又はオフアクシスフレネルレンズ（光学システム）と、からなり、該レンズが、光源に面した平らな第１面と、その反対側の第２面と、を有しており、第１面に、屈折又は回折マイクロ光学タイプのディフューザが組み込まれているものである。

また、従たる本発明の照明装置の一つは、第２面の表面に、拡散性ストリップが組み込まれているものである。

更に、従たる本発明の照明装置の別の一つは、太陽光を吸収するための例えば筒状部材が、光源とレンズとの間に設けられているものである。

上記主たる本発明によれば、レンズの第１面にディフューザを有しているので、光源から出力される光線を均質にさせることができ、また、外から来て上記レンズに入射する太陽光の焦点を再び合わせる新たなバーチャル光源の形成を阻止することができる。したがって、照明装置の輝度比、及び、消灯された装置と点灯された装置との間のコントラスト、が低下するのを防止できる。

上記従たる本発明の照明装置の一つによれば、第２面に入射する太陽光を更に拡散させることができるので、輝度比を向上させることができ、反射された太陽光の影響を低減できる。

上記従たる本発明の照明装置の別の一つによれば、レンズの第２面に当たる太陽光を、レンズによって屈折させて軸から外して筒状部材の内壁に当てるようにできるので、太陽光が光源に到達して反射されるのを、防止できる。

以下、本発明の実施形態を、添付の図面に基づいて、説明する。但し、本発明は、これらの図面の実施形態に限定されるものではない。

図１〜図６は、本発明の第１〜第６実施形態に係る照明装置を示す。これらの照明装置の各々は、例えば無機ＬＥＤからなる光源１と、光源１の放射を制御するための光学システム（すなわち、レンズ）２と、からなっている。光学システム２は、光源１に面する第１面２Ａと、外側に面する第２面２Ｂと、を備えている。なお、図１〜図６に示されているタイプの、光学システム群又は個々の光学システムは、例えば図９に示されるような配置により、照明装置の画素を形成するのに用いることができる。そのような照明装置としては、例えば、道路標識や公衆情報のためのライトパネルや、自動車用ライトがある。図９に示されているように、照明装置は、支持パネル３を備えており、レンズ２が支持部材３Ａに取り付けられているのと同様に、光源１が支持パネル３に取り付けられている。

図１は第１実施形態を示す。図１では、光学システム２が、平凸タイプの屈折レンズで構成されている。該レンズにおいて、第１面２Ａは平面であり、第１面２Ａ上には、ディフューザが組み込まれている。ディフューザは、屈折マイクロ光学タイプ又は回折マイクロ光学タイプのものである。例えば、第１面２Ａは、円筒状マイクロレンズ１０のアレイが組み込まれている。図７には、該アレイが、拡大されて目視できるように示されている。図７に示すように、円筒状マイクロレンズ１０は、平坦部分１１と交互になっている。平坦部分１１は、装置の放射のローブの中央領域に、より高いピークを維持する働きを有している。

第１面２Ａのディフューザの効果は、光源１からの出力ビームを均質にさせること、及び、外から来てレンズ２に入射する太陽光の焦点を再び合わせる新たなバーチャル光源の形成を阻止すること、である。

要求される角度範囲に応じて光源１の放射を向けるため、レンズ２のほんの一部分が使用される。すなわち、レンズ２の該部分は、光源１をレンズの当該部分に対して中央位置に移動させ、それにより、光軸に対して焦点を下げるという効果を得ることによって、使用される。図１に示す第１実施形態では、マイクロ光学システムを支持する第１面２Ａが、光源１であるダイオードの光軸１Ａに対して垂直である。その代わり、外側の第２面２Ｂは、実質一定の曲率半径の曲面を有している。

図２は第２実施形態を示す。第２実施形態は、図１の解決手段における、光軸に対して焦点を下げるという効果、を除去可能としている。第２実施形態では、マイクロ光学システムを支持する第１面２Ａが、ダイオードの軸１Ａに対して傾斜している。したがって、第２実施形態の解決手段は、ディフューザをプリズムの傾斜面に沿って配置することによって、プリズムが第１面２Ａに組み込まれている、という点で、図１の解決手段とは異なっている。

図３は第３実施形態を示す。第３実施形態は、図１と同様であるが、レンズ２の第２面２Ｂの滑らかな凸面に拡散ストリップ４が組み込まれている、という点で、図１とは異なっている。ストリップ４の効果は、凸面に入射する太陽光を更に拡散させ、それにより、輝度比を向上させ、したがって、反射された太陽光の影響を低減できることである。もちろん、図３に示す解決手段でも、内側の第１面２Ａについては図２の形態を採用できる。

図４は第４実施形態を示す。図４の解決手段は、図１の場合とは異なっており、第２面２Ｂの凸面が、球面タイプではないが可変の曲率半径を有する非球面形状を有している。当該可変の曲率半径は、所定の垂直角度範囲に光源の放射を分散させるために、計算によって求めることができる。この場合、プリズム効果は、計算された表面の特定形状に依存して得られる。それ故、軸方向に並べられた焦点合わせの効果を得るために図２の解決手段を採用する必要はないが、第１面２Ａにとっては、平らな垂直面で十分である。また、この場合、平らな第１面２Ａには、もちろん、屈折又は回折のマイクロ光学ディフューザ部材が組み込まれる。

図５は第５実施形態を示す。第５実施形態は、第２面２Ｂを取り換えてなるものである。第２面２Ｂは、連続形状によって特徴付けられており、該連続形状は、フレネルレンズを備え、光学的見地（焦点、軸など）から同じ機能特性を有するものであり、不連続で平らな形状以外のものである。

図６は第６実施形態を示し、図８は図６の斜視図である。第６実施形態は、光源から放射される光を平行にするためのレンズ５と、一般に黒色であって光放射を吸収する機能を有する、チューブ又は均等に分配配置された隔壁６と、を備えた光学システムからなっている。レンズ２は、図１〜図５に示す解決手段のいずれか１つによって、作られている。図６の場合では、外部放射は、レンズ２によって、軸から外れて、吸収性部材６の壁に至る。光源からの光線は、Ｌで示され、外部太陽光に因る光線は、Ｓで示される。上記配置によって、光源に到達し且つその結果として光源に反射される太陽光は、減少され又は無効にされる。更に、マイクロ光学システムは、外側からもたらされる太陽光のいかなる後方反射をも防止するものであり、また、同時に、垂直平面又は水平平面の何れかである少なくとも１つの平面からもたらされる光の分配を変更しないように作られている。

図９は、第６実施形態に示すタイプの光学システムの複数個からなるものを示し、それは、道路標識や公衆情報のためのライトパネルの構造、又は、自動車用ライトの構造、におけるものである。具体的には、直径５ｍｍのダイオードが光源１として使用されており、該ダイオードは、数ｍｍ例えば６ｍｍの高さを有するレンズ２を備えている。

なお、当然のことながら、本発明の原理、構成の詳細、及び実施形態は、実施例によってここに単に記載され且つ示されているものに対して、権利を毀損することなく、また、本発明の範囲を逸脱することなく、広く変更することができる。

本発明の第１実施形態の略斜視図である。 本発明の第２実施形態の略斜視図である。 本発明の第３実施形態の略斜視図である。 本発明の第４実施形態の略斜視図である。 本発明の第５実施形態の略斜視図である。 本発明の第６実施形態の略斜視図である。 本発明の構成要素であるディフューザの詳細を拡大して示す斜視図である。 図６の斜視図である。 第６実施形態に示されるタイプの複数の光学システムを組み込んだライトパネルの部分断面図である。

符号の説明

１ 光源 １Ａ 光軸 ２ 光学システム ２Ａ 第１面 ２Ｂ 第２面 ４ ストリップ ５ レンズ ６ システム １０ マイクロレンズ １１ 平坦部分

Claims (14)

1. 道路標識や公衆情報のためのライトパネルや、自動車用ライト、のような照明装置であって、
   パネル（３）と光学手段とからなっており、パネルが、光源（１）のアレイ又は光源（１）群を支持しており、光源が、例えばＬＥＤであり、光学手段が、光源（１）から出力される光線を制御するものである、照明装置であって、
   光源（１）による放射を制御する光学システム（２）が、各光源（１）の前に設置されており、
   光学システムが、第１面（２Ａ）及び第２面（２Ｂ）を有する、オフアクシス屈折レンズ又はオフアクシスフレネルレンズからなっており、
   第１面（２Ａ）が、平面であり、光源（１）に面して設置されており、
   第１面（２Ａ）に、該面の表面の全部又は一部を覆う、屈折又は回折マイクロ光学タイプのディフューザが組み込まれていることを特徴とする照明装置。
2. マイクロ光学タイプの上記ディフューザが、例えば円筒状マイクロレンズ（１０）のアレイのような、マイクロ光学システムのアレイからなっていることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
3. 第１面（２Ａ)が、光源（１）の光軸（１Ａ）に対して実質的に直交していることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 第１面（２Ａ)が、光源（１）の光軸（１Ａ）に対して傾斜していることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
5. 第２面（２Ｂ)の表面に、拡散性ストリップ（４）が組み込まれていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
6. 第２面（２Ｂ)が、一定の曲率半径の曲面を有していることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
7. 第２面（２Ｂ)が、非球状曲面を有していることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
8. 第２面（２Ｂ)が、オフアクシス部分を備え且つ分かれた、フレネル表面を有していることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
9. 太陽光を吸収するための、隔壁又はそれと同等な筒状部材からなるシステム（６）が、光源（１）と光学システム（２）との間に設けられており、
   太陽光は、外側から来て、光学システム（２）によってシステム（６）に伝達されるものであることを特徴とする、請求項１記載の照明装置。
10. 光源（１）からの光線を平行にするためのレンズ（５）が、光源（１）と光学システム（２）との間に、設けられていることを特徴とする、請求項９記載の照明装置。
11. マイクロ光学タイプのディフューザが、平坦部分（１１）と交互に設けられている円筒状マイクロレンズ（１０）のアレイからなっていることを特徴とする、請求項２記載の照明装置。
12. 道路標識のためのライトパネルであって、
    請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の照明装置からなることを特徴とするライトパネル。
13. 公衆情報のためのライトパネルであって、
    請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の照明装置からなることを特徴とするライトパネル。
14. 自動車用ライトであって、
    請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の照明装置からなることを特徴とする自動車用ライト。
    

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