JP2005209472A - 集光器およびこれを用いた光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】警告灯、照明装置等に利用されて光源からの光を平行光にする集光器において、小型化と、光の利用効率の向上を図る。
【解決手段】本集光器４は、透光性部材からなり、光源２からの放射光を光軸３に沿う平行光に変換するための相異なる放物面形状の複数の反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄおよびレンズ部１８を有する。反射面２１Ａは、レンズ部１８を外れる放射角範囲１９Ａの放射光を受ける。反射面２１Ｄは、光軸３に対して反射面２１Ａよりも内側に位置し、反射面２１Ａをも外れる放射角範囲１９Ｄへの放射光を受ける。反射面２１Ｂは、光軸３に対して反射面２１Ａよりも外側に位置し、反射面２１Ｄを外れる放射角範囲１９Ｂへの放射光を受ける。反射面２１Ｃは、光軸３に対して反射面２１Ｂよりも外側に位置する。設計自由度を高め、小型で且つ光の利用効率を高めることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、工事現場等に設置されて点滅光等の警告信号を発する警告灯、照明装置等に利用できる光源装置およびこのための集光器に関する。

上述の警告灯には、光源としてのＬＥＤと、このＬＥＤからの光を前方に向けて照射するための反射面を含む集光器とを有するものがある。
また、警告灯に限らず、集光器として、光源の前方に配置されるレンズ部と、レンズ部および光源の周囲に配置される反射面とを有するものがある（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２００２−１７６２０３号公報 特開昭５９−１３９０６４号公報

特許文献１，２に記載された集光器の反射面は、単一の所定の放物面形状により形成されている。通例、光源は放物面形状の焦点に配置され、光源の近くの放物面形状が光源の大きさよりも大きくされ、この放物面形状を延長して、反射面全体を形成している。その結果、反射面全体が大型化する傾向にある。
逆に、集光器を小型化しようとして、上述の所定の放物面形状の反射面を、例えば、光軸に沿って短くすると、光源からの光のうちで前方に照射される光の割合である光の利用効率が低下する。

また、上述の集光器や、この集光器と光源とを含んで構成される光源装置は、警告灯に限らず照明装置等の種々の装置や機器に利用されていて、その小型化と光の利用効率の向上が要請されている。
そこで、この発明の目的は、光の利用効率が高くて小型の集光器および光源装置を提供することである。

上述の目的を達成するために、本願発明者は、反射面の所定の放物面形状そのものを従来の放物面形状と異ならせて、例えば、放物面形状を決めるための変数としての焦点距離（回転放物面形状において、回転中心軸線および放物面の交点と、焦点との間の距離に相当する。）を小さくした放物面形状の反射面を形成することを考えた。このような焦点距離が小さな放物面形状の反射面は、その焦点から遠い側の部分を小型化しても、放射方向と光軸とのなす角度が小さい光を反射することができる。しかし、その一方で、このような反射面は、焦点に接近するので、焦点に配置した光源と互いに干渉する。干渉を避けようとして、焦点近傍にある反射面の部分を除去すると、放射方向と光軸とのなす角度が大きい光を受けることができなくなり、その結果、光の利用効率が低くなってしまうことがある。そこで、本願発明者は、単一の放物面形状の従来の反射面を、焦点距離が相異なる複数の放物面形状に形成された複数の反射面に分割しこれらを組み合わせることに想到し、さらに、鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。

本発明の集光器は、透光性部材からなり、光源から放射される光を所定の光軸に沿う平行光に集光するための集光器であって、上記光源を配置すべき位置である光源位置をほぼ焦点位置とするほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第１放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第１反射面と、上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第１反射面よりも外側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から上記第１放射角範囲よりも外側の所定の第２放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第２反射面と、上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第１反射面よりも内側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第３放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第３反射面とを含むことを特徴とする。

この発明によれば、第１、第２および第３反射面に相異なる複数の放物面形状を用いることができ、集光器の設計自由度を高めることができる結果、集光器の小型化と光の利用効率の向上とを図ることができる。例えば、外側の第２反射面で放射角（光の放射方向の光軸に対する角度）の大きい光を受け、これよりも内側の第１反射面で放射角の小さい光を受けることができるので、大型化する傾向にある第１反射面を光軸に接近配置して、広範囲に放射される光を小面積で受けることができ、光の利用効率を高めつつ小型化することができる。さらに、第１反射面を光源に接近配置する場合であっても、第１反射面よりも外側に光源を避けて第２反射面を設けることができ、光源からの光の利用効率をより一層高めることができる。また、第３反射面は、第１および第２反射面とともに用いられて小型で済むので、最も内側に配置されて光源に接近配置されるとしても、光源との干渉なしに無理なく配置が可能となる。なお、放射角範囲よりも外側または内側とは、当該放射角範囲よりも放射角が大きい側または小さい側のことである。

また、本発明において、上記第３放射角範囲は、上記第１放射角範囲と上記第２放射角範囲との間の放射角範囲である場合がある。この場合、３つの反射面のうちで最も内側にある小型の第３反射面が、これよりも外側にある第１および第２反射面をともに補うことができる。従って、光の利用効率をより一層高めることができる。
また、本発明において、上記第３放射角範囲は、上記第１放射角範囲よりも内側の放射角範囲である場合がある。この場合、大型化し易い傾向にあり放射角が小さい側の放射角範囲を、小型化し易い光軸に近い側に位置する第３反射面で受け持つので、集光器の小型化に好ましい。

また、本発明において、上記光源を収容するための光源収容凹部が上記光源位置に形成されて、この光源収容凹部内に突出した突出部によって上記第３反射面が形成されるのが好ましい。この場合には、光源収容凹部の空きスペースを有効利用して、このスペースに第３反射面を無理なく配置することができる。また、突出部であれば、透光性部材の肉厚を局部的に減少させずに済み、強度低下の発生を抑制することができる。

また、本発明において、上記光軸付近において上記光源位置から遠ざかる方向に突出した凸湾曲面を有し、上記光源から上記第１放射角範囲、第２放射角範囲および第３放射角範囲の何れよりも内側の上記光軸付近の所定の中央放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換するレンズ部をさらに含む場合がある。この場合、中央放射角範囲の光を平行光にでき、光の利用効率をより一層高めることができる。

また、本発明において、上記第１反射面の一縁と第２反射面の一縁との間を連結するように形成され、上記光軸に垂直な平坦面をさらに含む場合がある。この場合には、内側の第１反射面で放射角の小さい光を受け、外側の第２反射面で放射角の大きい光を受ける場合に、第１反射面および平坦面を、光軸と直交する方向に型抜きする成形型で成形することができる。また、第２反射面からの反射光が平坦面を透過する際に、屈折したり内面反射したりすることを抑制でき、光の利用効率を高めるのに好ましい。

また、本発明の光源装置は、光源と、この光源からの光を集光するための上記本発明の集光器とを含むことを特徴とする。この発明によれば、光源からの光の利用効率が高くて小型の光源装置を実現できる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の光源装置の概略構成を示す断面図である。
光源装置１は、光源２と、この光源２から放射される光を所定の光軸３に沿う平行光に集光するための集光器４と、光源２に電力を供給するための配線板としてのプリント配線板５とを有する。光源２からの光は集光器４を介して所定の光軸３に沿う平行光に変換されて照射される。

光源２は、発光ダイオード（ＬＥＤともいう。）を含む。ＬＥＤは、発光素子（図示せず）を有し、発光素子から放射状に光を発する。
プリント配線板５には光源２および回路部品（図示せず）が実装されていて、回路基板を構成している。また、プリント配線板５の一方の面５ａに光源２と集光器４とが配置されていて、プリント配線板５は、光源２および集光器４を支持する支持部材として機能するとともに、光源２と集光器４とを機械的に連結する連結部材として機能する。具体的には、プリント配線板５には、集光器４を係止するための複数の貫通孔６（一部のみ図示）が設けられている。また、集光器４には、係止部材として、集光器４の端面から突出する複数の脚部７（一部のみ図示）と、複数の脚部７の端部にそれぞれ設けられた鉤部８とを有する。脚部７の鉤部８が、貫通孔６を貫通し、貫通孔６の周縁部と係合して、脚部７を弾力的に抜け止めするようになっている。

集光器４は、回転体形状の透光性部材により形成されている。透光性部材としては、例えば、アクリル樹脂等の透光性の合成樹脂を利用することができ、この他、ガラス等の公知の透光性部材を利用することもできる。
集光器４の回転体形状は、放物線形状を含む所定の断面形状の輪郭を回転中心軸線としての光軸３の周りに回転させてなる。集光器４は、回転中心軸線の延びる方向についての一方の端部９と、他方の端部１０とを有する。

集光器４には、光源２を配置すべき位置である光源位置１１と、所定の光軸３とが、予め設定されている。光軸３は、光源位置１１を通り前方へ向けて延びる直線であり、集光器４から出射される平行光に平行とされ、上述の回転中心軸線に沿っている。光源位置１１は、集光器４の一方の端部９に設けられ、例えば、光軸３と一方の端部９の端面１２の延長面との交点から集光器４の他方の端部１０側へ所定距離を離れて光軸３上に位置する。

集光器４の一方の端部９は、光源２を光源位置１１に光軸３に沿う方向に位置決め状態で連結するための連結部として、プリント配線板５を挟持するための端面１２および上述の鉤部８を含み、光源２を光源位置１１に光軸３と直交する方向に位置決め状態で連結するための連結部として、プリント配線板５の貫通孔６と係合する上述の複数の脚部７を含む。プリント配線板５は、光源２と集光器４との間に介在してこれらを互いに位置決めする位置決め部材として機能し、上述の貫通孔６に対して光源２を位置決めして固定している。光源２は、当該光源２からの光が最も強い方向を光軸３に沿う方向に一致させてプリント配線板５に保持されている。また、光源位置１１には、ここに配置される光源２を収容するための光源収容凹部１３が形成されている。

光源収容凹部１３は、一方の端部９の端面１２に形成された開口の周縁部に光軸３を中心とした円筒面１３ａを介してつながる凹湾曲面としての環状の第１の球面部１４と、第１の球面部１４から光源収容凹部１３の内側へ突出し環状をなす突出部１５と、突出部１５の内側に形成された凹湾曲面としての第２の球面部１６とを有する。突出部１５は、断面略３角形形状をなし、その内側の斜面は第２の球面部１６により形成され、外側の斜面１７が放物面形状をなして第１および第２の球面部１４，１６の周縁部同士を接続している。第１および第２の球面部１４，１６は球面の一部をなし、２つの球面の中心位置は光源位置１１に位置していて、第１の球面部１４の半径は第２の球面部１６の半径よりも大きく設定されている。第１および第２の球面部１４，１６は、光源２に対向して光源２からの光の入射面として機能し、光源２からの放射状の光が透過する際に屈折しないようになっている。

集光器４は、光源２から放射される光を光軸３に沿う平行光に変換するレンズ部１８を有する。光源２から光軸３付近の所定の中央放射角範囲１９（光軸３に対する片側のみ図示。）へと放射される光が、レンズ部１８を透過するようになっている。
レンズ部１８は、光軸３付近において上記光源位置１１から遠ざかる方向に突出した凸湾曲面１８ａを有する。この凸湾曲面１８ａは、例えば、球面形状の一部をなし、出射面として機能する。レンズ部１８の中心位置は光軸３上に配置されている。レンズ部１８は、他方の端部１０の端面２０から窪んで形成されていて、中央放射角範囲１９を広く確保できるようになっている。

中央放射角範囲１９は、光軸３を挟む両側に所定角度範囲に設定され、例えば、片側において、放射角の値が０度から第１角度値Ａ１（Ａ１＞０）までの範囲（０〜Ａ１）に設定されている。ここで、放射角は、光源２から放射される光の光線と、光軸３とのなす角度であり、光が光軸３に沿って前方に放射されるときの放射角を０度とする。
集光器４は、複数、例えば、４つの反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを含む。３つの反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、集光器４の外周に形成されている。残りの反射面２１Ｄは、光源収容凹部１３内の突出部１５の斜面１７によって形成されている。

各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、光源位置１１を焦点位置とし光軸３を回転中心軸線とする回転放物面形状に形成され、光軸３の周りに全周について連続して形成され、光軸３に沿う方向について各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに対応する所定幅でそれぞれ形成されている。
反射面２１Ａは、光源２から所定の放射角範囲１９Ａへと放射される光を受けて内面反射し、光軸３に沿う平行光に変換する。放射角範囲１９Ａは、中央放射角範囲１９よりも外側、すなわち、中央放射角範囲１９よりも放射角が大きい側に隣接して設定され、放射角が第１角度値Ａ１から第２角度値Ａ２（Ａ２＞Ａ１）までの範囲（Ａ１〜Ａ２）に設定されている。

反射面２１Ｂは、光源２から所定の放射角範囲１９Ｂへと放射される光を受けて内面反射し、光軸３に沿う平行光に変換する。放射角範囲１９Ｂは、放射角範囲１９Ａよりも外側、すなわち、放射角範囲１９Ａよりも放射角が大きい側に設定され、放射角が第３角度値Ａ３（Ａ３＞Ａ２）から第４角度値Ａ４（Ａ４＞Ａ３）までの範囲（Ａ３〜Ａ４）に設定されている。

反射面２１Ｃは、光源２から所定の放射角範囲１９Ｃへと放射される光を受けて内面反射し、光軸３に沿う平行光に変換する。放射角範囲１９Ｃは、放射角範囲１９Ｂよりも外側、すなわち、放射角範囲１９Ｂよりも放射角が大きい側に設定され、放射角が第５角度値Ａ５（Ａ５＞Ａ４）から第６角度値Ａ６（Ａ６＞Ａ５）までの範囲（Ａ５〜Ａ６）に設定されている。第５角度値Ａ５は、第４角度値Ａ４とほぼ等しくて光軸３に対してほぼ直交する角度とされ、第６角度値Ａ６は、光軸３に対して鈍角をなす角度とされている。

反射面２１Ｄは、光軸３に対して反射面２１Ａよりも内側に位置し、光源２から所定の放射角範囲１９Ｄへと放射される光を受けて内面反射し、光軸３に沿う平行光に変換する。放射角範囲１９Ｄは、放射角範囲１９Ａよりも外側であり且つ放射角範囲１９Ｂよりも内側にあり、放射角範囲１９Ａ，１９Ｂの間に両放射角範囲１９Ａ，１９Ｂと隣接して設定され、例えば、放射角が第２角度値Ａ２から第３角度値Ａ３までの範囲（Ａ２〜Ａ３）に設定されている。

反射面２１Ｃは、光軸３に対して反射面２１Ｂよりも外側に位置し、この反射面２１Ｂは光軸３に対して反射面２１Ａよりも外側に位置し、この反射面２１Ａは光軸３に対して反射面２１Ｄよりも外側に位置している。すなわち、反射面２１Ｃの放物面形状の焦点距離は、反射面２１Ｂの放物面形状の焦点距離よりも大きく設定され、この反射面２１Ｂの放物面形状の焦点距離は、反射面２１Ａの放物面形状の焦点距離よりも大きく設定され、この反射面２１Ａの放物面形状の焦点距離は、反射面２１Ｄの放物面形状の焦点距離よりも大きく設定されている。

レンズ部１８および各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、光源位置１１から放射方向に見るときに互いに重なり合わないように配置され、また、光軸３に沿う方向から見るときに互いに重なり合わないように配置される。従って、各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは互いに反射光を遮ることがなく、レンズ部１８は各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄからの反射光を屈折させることがない。

反射面２１Ｂの一部と反射面２１Ｄとが、光軸３と直交する方向から見るときに互いに重なり合って配置される。これにより光軸３に沿う方向の小型化に寄与する。この効果を得るには、反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのうちの少なくとも２つの少なくとも一部同士が光軸３と直交する方向から見るときに、互いに重なり合って配置されていればよい。

集光器４の外周において光軸３に沿う方向についての中間部には、平坦面２２，２３が設けられている。また、集光器４の他方の端部１０の端面２０は、反射面２１Ａの一縁としての大径側端縁２４により取り囲まれていて、光軸３に垂直な環状の平坦面に形成されている。これらの端面２０および平坦面２２，２３は光の出射面として機能する。平坦面２２は、反射面２１Ａの一縁としての小径側端縁２５と反射面２１Ｂの一縁としての大径側端縁２６との間を連結するように形成され、光軸３に垂直な方向に延びている。平坦面２３は、反射面２１Ｂの一縁としての小径側端縁２７と反射面２１Ｃの一縁としての大径側端縁２８との間を連結するように形成され、光軸３に垂直な方向に延びている。

集光器４では、その内部が上述の入射面から出射面までの光路として機能する。光源２からの放射光のうちで中央放射角範囲１９内の放射角で放射された光は、第２の球面部１６から集光器４の内部に入射し、レンズ部１８を通り光軸３に平行な平行光に変換されて前方へ出射される。光源２から放射角範囲１９Ａ内の放射角で放射された光は、第２の球面部１６から集光器４の内部に入射し、反射面２１Ａで全反射され光軸３に平行な平行光に変換されて、端面２０を通って前方へ出射される。光源２から放射角範囲１９Ｄ内の放射角で放射された光は、第２の球面部１６から集光器４の内部に入射し、反射面２１Ｄで全反射され光軸３に平行な平行光に変換されて、端面２０を通って前方へ出射される。光源２から放射角範囲１９Ｂ内の放射角で放射された光は、第１の球面部１４から集光器４の内部に入射し、反射面２１Ｂで全反射され光軸３に平行な平行光に変換されて、平坦面２２を通って前方へ出射される。光源２から放射角範囲１９Ｃ内の放射角で放射された光は、第１の球面部１４または円筒面１３ａから集光器４の内部に入射し、反射面２１Ｃで全反射され光軸３に平行な平行光に変換され、平坦面２３を通って前方へ出射される。

このように本実施形態によれば、集光器４は、放物面形状の第１反射面としての反射面２１Ａと、この反射面２１Ａの外側に位置する放物面形状の第２反射面としての反射面２１Ｂと、反射面２１Ａの内側に位置する放物面形状の第３反射面としての反射面２１Ｄとを含むようにした。反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｄに相異なる複数の放物面形状を用いることができ、集光器４の設計自由度を高めることができ、集光器４の小型化と光の利用効率の向上とを図ることができる。この効果を光源２を小型化せずに得ることができる。

本実施形態では、光軸３に沿う方向についての反射面２１Ａの長さを、単一の放物面形状の従来の反射面に比べて、半分程度に設定でき、集光器４を格段に小型化でき、しかも全方向の略半分の放射角範囲で光を利用できている。
また、本実施形態では、外側の第２反射面としての反射面２１Ｂで放射角の大きい光を受け、第２反射面よりも内側に位置する第１反射面としての反射面２１Ａで放射角の小さい光を受けるようにしている。これにより、大型化する傾向にある反射面２１Ａを光軸３に接近配置して、広範囲に放射される光を小面積で受けることができ、光の利用効率を高めつつ小型化することができる。さらに、反射面２１Ａを光源２に接近配置する場合であっても、反射面２１Ａの外側に光源２を避けて反射面２１Ｂを設けることができ、両放射角範囲１９Ａ，１９Ｂの光を利用して、光源２からの光の利用効率をより一層高めることができる。また、反射面２１Ｄは、反射面２１Ａ，２１Ｂとともに用いられて小型で済むので、最も内側に配置されて光源２に接近配置されるとしても、光源２との干渉なしに無理なく配置することが可能となる。

また、光軸３と直交する方向に沿って並ぶ複数の反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｄにより、出射光において光源２からの光の見かけ上の大きさを確保することもできる。
特に、外側の第２反射面としての反射面２１Ｂを、光源２の側方、すなわち、光軸３と垂直な方向に沿って光源２よりも外側に配置する場合には、内側の第１反射面としての反射面２１Ａを光源２により一層接近させて小型化でき、集光器４を光軸３に沿う方向について効果的に小型化することができる。

集光器４の外周の複数、例えば、２つ、より好ましくは３つ以上の反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを順に外側に配置することにより、透光性部材の部分ごとの肉厚の最大値を例えば、従来の半分程度に抑制でき、ひいてはその肉厚の変化も抑制できる。従って、例えば、樹脂成型時の成形不良の発生を抑制でき、透光性部材を形成し易くできる。
また、本実施形態では、第３反射面としての反射面２１Ｄの外側に第１反射面としての反射面２１Ａが位置しその外側に第２反射面としての反射面２１Ｂが位置し、第３反射面の第３放射角範囲（放射角範囲１９Ｄが相当する。）が、第１反射面の第１放射角範囲（放射角範囲１９Ａが相当する。）よりも放射角が大きい側であり且つ第２反射面の第２放射角範囲（放射角範囲１９Ｂが相当する。）よりも放射角が小さい側に設定されるようにしている。この場合には、３つの反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｄのうちで最も内側にある小型の反射面２１Ｄが、外側にある反射面２１Ａ，２１Ｂをともに補うことができる。従って、光の利用効率をより一層高めることができる。

さらに、第３反射面としての反射面２１Ｄを、光源収容凹部１３内に突出した突出部１５によって形成することにより、光源収容凹部１３の空きスペースを有効利用して、このスペースに反射面２１Ｄを無理なく配置できる。また、突出部１５であれば、透光性部材の肉厚を局部的に減少させずに済み、強度低下の発生を抑制できる。また、突出部１５が斜面を含むことにより、透光性部材の成形不良の発生を抑制することができる。

また、上述の第１反射面、第２反射面および第３反射面の何れよりも外側に位置する第４反射面としての反射面２１Ｃを設けることにより、光の利用効率をより一層高めることができる。
また、レンズ部１８は、中央放射角範囲１９の光を平行光にでき、光の利用効率をより一層高めることができ、しかも小型ですむ。

そして、集光器４では、反射面２１Ｄを光軸３に沿う方向に開放し、複数、例えば、３つの反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの間に形成される複数、例えば、２つの窪み３３を、光軸３と交差する方向、例えば、直交する方向の光軸３から遠ざかる側に開放するようにしている。この場合、例えば、反射面２１Ｄを光軸３と平行な方向に型抜きする第１の成形型（図示せず）で成形することができる。平坦面２２を光軸３に垂直に形成しているので、反射面２１Ａおよび平坦面２２を光軸３と直交する方向に型抜きする第２の成形型（図示せず）で成形することができる。また、平坦面２３を光軸３に垂直な平面に沿って形成しているので、反射面２１Ｂおよび平坦面２３を上述の第２の成形型で成形することができる。また、反射面２１Ｃを、上述の第１および第２の成形型の何れかで成形することができる。

このように、複数、例えば、４つの反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのうちの一部の反射面（反射面２１Ｄが相当する）と、残りの反射面（反射面２１Ａ，２１Ｂが相当する）とを、抜き方向が互いに交差する方向である互いに異なる第１および第２の成形型で成形することができ、上述の一部の反射面と残りの反射面とのレイアウトの自由度を高めることができ、光の利用効率を高めつつ小型化するのに好ましい。

というのは、抜き方向が単一方向である成形型のみを利用して反射面を形成する場合には、その成形型を構成するために必要なスペース、例えば、強度を確保するために肉厚を必要とする部分等には、反射面を形成できないので、複数の反射面間の距離を長くすることになる結果、成形型、ひいては集光器が大型化し易い。これに対して、本実施形態のように、抜き方向が相異なる複数の成形型により成形する場合、より好ましくは抜き方向が交差して相異なる複数の成形型により成形する場合には、一方の成形型においてその成形型を構成するために必要なスペースであってその成形型では反射面を形成できないスペースであっても、他方の成形型を利用して反射面を形成することができるので、複数の反射面を接近配置できるからである。

また、光軸３に垂直な平坦面２２，２３および端面２０では、これらを透過する光が屈折したり内面反射したりすることを最小限に抑制でき、光の利用効率を高めるのに好ましい。
集光器４は、レンズ部１８と、反射面２１Ａと、反射面２１Ｂと、反射面２１Ｃと、反射面２１Ｄと、光源収容凹部１３とのうちの少なくとも２つを、より好ましくは本実施形態のように全てを一体に形成した一体成形品を含む。これにより、部品点数を削減することができる。また、一体化した部分同士を互いに高精度に位置合わせでき、平行光を得るのに好ましい。

また、集光器４の内部での光の反射回数が一回のみになるように、反射面２１Ａが光源２からの放射光を直接に受けてそのまま前方へ出射するようにしてある。これにより、光の反射による損失を抑制できる。また、反射面２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄについても同様である。
光源装置１が、光源２と、この光源２からの光を集光するための上述の集光器４とを含むことにより、光源２からの光の利用効率が高くて小型の光源装置１を実現できる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略し、図示する場合には、対応部分に同じ符号を付しておく。
例えば、上述の実施形態では、反射面２１Ｂ，２１Ｃに対応する放射角範囲１９Ｂ，１９Ｃは、互いに離れて設定されているが、互いに隣接して設定することもできる。隣接して設定する場合には、光の利用効率をより一層高めることができる。具体的には、放射角範囲１９Ｂの最大放射角である第４角度値Ａ４と、放射角範囲１９Ｃの最小放射角である第５角度値Ａ５とを等しい値、例えば、９０度とすることが考えられる。

また、上述の各実施形態では、外周に３つの反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが設けられていたが、これには限定されない。例えば、外周の反射面を４つ以上に、または２つにしてもよいし、光源収容凹部１３の内側に複数の反射面を設けて集光器４の外周の反射面を１つにしてもよい。
例えば、図２を参照して、光源装置１Ａは、集光器４に代えて集光器４Ａを含む点で、上述の光源装置１と異なる。集光器４Ａは、反射面２１Ｂ，２１Ｃに代えて、反射面２１Ｅを設けてある。また、平坦面２２は、反射面２１Ａの小径側端縁２５と反射面２１Ｅの一縁としての大径側端縁２６Ａとの間を連結するように形成されている。

反射面２１Ｅは、上述の反射面２１Ｂを光軸３に接近する側に延長して形成されてなり、その対応する放射角範囲１９Ｅは、反射面２１Ｂの放射角範囲１９Ｂよりも外側へ広く設定されている。すなわち、放射角範囲１９Ｅは、放射角範囲１９Ｄよりも外側に隣接して設定され、放射角が第３角度値Ａ３から第５角度値Ａ５までの範囲（Ａ３〜Ａ５）に設定されている。

レンズ部１８および各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｅは、光源位置１１から放射方向に見るときに互いに重なり合わないように配置され、また、光軸３に沿う方向から見るときに互いに重なり合わないように配置される。
集光器４Ａでは、第１反射面としての反射面２１Ａと、第２反射面としての反射面２１Ｅと、第３反射面としての反射面２１Ｄとを備え、上述のように小型化と光の利用効率を高めることができる。

また、上述の各実施形態では、第３反射面としての反射面２１Ｄに対応する放射角範囲１９Ｄは、第１および第２反射面に対応する２つの放射角範囲の間に、例えば、集光器４では放射角範囲１９Ａ，１９Ｂの間に設定されていたが、これには限定されない。例えば、第３反射面の第３放射角範囲を、第２反射面の第２放射角範囲よりも外側に、または次の実施形態のように第１反射面の第１放射角範囲よりも内側に設定してもよい。

図３に示す光源装置１Ｂは、集光器４に代えて集光器４Ｂを含む点で、上述の光源装置１と異なる。集光器４Ｂは、レンズ部２９と、複数、例えば、３つの反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊとを含む。
集光器４Ｂにおいても、第１反射面としての反射面２１Ｈと、第２反射面としての反射面２１Ｊと、第３反射面としての反射面２１Ｇとを含み、上述のように小型化と光の利用効率を高めることができる。

特に、集光器４Ｂでは、レンズ部２９を光軸３に沿う方向に関して光源収容凹部１３と重なり合う位置に設けてある。すなわち、光源収容凹部１３の最奥部１３ｂが、レンズ部２９の凸湾曲面２９ａの先端部よりも、光軸３に沿う方向について光源位置１１から遠くに位置している。これにより、レンズ部２９を、対応する中央放射角範囲１９Ｆの大きさを維持しつつ、小型化することができる結果、レンズ部２９に近接する反射面２１Ｇのレイアウトの自由度を高めることができている。また、第１反射面としての反射面２１Ｈと第３反射面としての反射面２１Ｇとの少なくとも一部同士を、光軸３に沿う方向と直交する方向から見るときに互いに重なり合うように配置している。これにより、第３反射面に対応する第３放射角範囲としての反射面２１Ｇの放射角範囲１９Ｇが、第１放射角範囲としての放射角範囲１９Ｈよりも内側であって、さらに中央放射角範囲１９Ｆよりも外側の放射角範囲とされている。

この場合、放射角が小さい放射角範囲の光の反射を、光軸３に接近配置される第３反射面としての反射面２１Ｇで受け持つことができるので、第１反射面としての反射面２１Ｈを小型化することができる。その結果、第１〜第３反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊをバランス良くレイアウトできて、集光器４Ｂの小型化、特に光軸３に沿う方向についての小型化に好ましい。しかも、複数の反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊにより、出射光において見かけ上の大きさを確保することができる。

具体的には、レンズ部２９の中央放射角範囲１９Ｆがレンズ部１８の中央放射角範囲１９と異なり、この点で、レンズ部２９はレンズ部１８と異なる。中央放射角範囲１９Ｆは、光軸３を挟む両側に所定角度範囲に設定され、例えば、片側において、放射角の値が０度から第７角度値Ａ７（Ａ７＞０）までの範囲（０〜Ａ７）に設定されている。また、レンズ部２９は、凸湾曲面１８ａと同様に機能する凸湾曲面２９ａを有する。

各反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊは、光源２から対応する所定の放射角範囲１９Ｇ，１９Ｈ，１９Ｊへと放射される光を受けて内面反射する。
複数、例えば、２つの反射面２１Ｈ，２１Ｊは、集光器４Ｂの外周に形成されている。また、残りの反射面２１Ｇは、光源収容凹部１３内の突出部１５の斜面１７によって形成されている。反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊは、集光器４Ａの反射面２１Ｄ，２１Ａ，２１Ｅとほぼ同様にそれぞれ機能するが、反射面２１Ｇの放射角範囲１９Ｇは反射面２１Ｄの放射角範囲１９Ｄと異なり、反射面２１Ｈの放射角範囲１９Ｈは反射面２１Ａの放射角範囲１９Ａと異なり、反射面２１Ｊの放射角範囲１９Ｊは反射面２１Ｂの放射角範囲１９Ｂと異なっている。

反射面２１Ｇの放射角範囲１９Ｇが、レンズ部２９の中央放射角範囲１９Ｆと反射面２１Ｈの放射角範囲１９Ｈとの間に設定され、中央放射角範囲１９Ｆよりも外側に隣接して設定され、放射角範囲１９Ｈよりも内側に隣接して設定され、放射角が第７角度値Ａ７から第８角度値Ａ８（Ａ８＞Ａ７）までの範囲（Ａ７〜Ａ８）に設定されている。放射角範囲１９Ｈは、放射角が第８角度値Ａ８から第９角度値Ａ９（Ａ９＞Ａ８）までの範囲（Ａ８〜Ａ９）に設定されている。放射角範囲１９Ｊは、放射角範囲１９Ｈよりも外側に設定され、放射角が第１０角度値Ａ１０（Ａ１０＞Ａ９）から第１１角度値Ａ１１（Ａ１１＞Ａ１０）までの範囲（Ａ１０〜Ａ１１）に設定されている。

反射面２１Ｊは、光軸３に対して反射面２１Ｈよりも外側に位置し、この反射面２１Ｈは光軸３に対して反射面２１Ｇよりも外側に位置している。レンズ部２９および各反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊは、光源位置１１から放射方向に見るときに互いに重なり合わないように配置され、また、光軸３に沿う方向から見るときに互いに重なり合わないように配置される。

集光器４Ｂの外周において光軸３に沿う方向についての中間部には、上述の平坦面２２と同様に機能する平坦面３０が設けられている。平坦面３０は、反射面２１Ｈの一縁としての小径側端縁３１と反射面２１Ｊの一縁としての大径側端縁３２との間を連結するように形成され、光軸３に垂直な方向に延びている。
また、集光器４Ｂでは、反射面２１Ｇを光軸３に沿う方向に開放し、複数の反射面２１Ｈ，２１Ｊの間に形成される窪み３３を、光軸３と交差する方向、例えば、直交する方向の光軸３から遠ざかる側に開放するようにしている。この場合、例えば、反射面２１Ｇは、抜き方向が光軸３に沿う方向である第１の成形型を利用して成形することができ、反射面２１Ｈは、抜き方向が光軸３と直交する方向である第２の成形型を利用して成形することができ、反射面２１Ｊは、上述の第１および第２の成形型の何れを利用しても成形することができる。このように、複数、例えば、３つの反射面２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊのうちの一部の反射面（反射面２１Ｇが相当する）と、残りの反射面（反射面２１Ｈが相当する）とを、抜き方向が互いに交差する方向である互いに異なる第１および第２の成形型で成形することができ、光の利用効率を高めつつ小型化するのに好ましい。

なお、集光器４Ｂにおいて、集光器４，４Ａの反射面２１Ｄと同様に構成されて、光源２から角度値Ａ９〜Ａ１０の所定の第４放射角範囲の光を受けて反射する第４反射面（図示せず）を設けても良い。また、この反射面については、反射面２１Ｄと同様に後述する変形例も考えられる。
また、上述の各実施形態では、反射面２１Ｄ，２１Ｇは、突出部１５により形成されていたが、これには限定されず、例えば、透光性部材の光源収容凹部１３の内部に形成される環状溝等の凹部（図示せず）により形成することも考えられる。

また、上述の各実施形態では、レンズ部１８，２９は光源２からの光を透過させて光軸３に沿う平行光に変換する機能を有していたが、これには限定されない。例えば、レンズ部１８，２９に代えて、透過させた光を光軸３に対して所定の角度で傾斜する方向に向けて屈折させる機能を有するレンズ部（図示せず）を設けることも、このレンズ部やレンズ部１８，２９を廃止することも考えられる。

また、上述の実施形態では、各放物面形状の焦点位置を光源位置１１に一致させていたが、これには限定されない。例えば、焦点位置および焦点位置の近傍を含む所定範囲内にあるほぼ焦点位置を光源位置１１に一致させることも考えられる。
また、上述の各反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊ等は、回転放物面形状に限らず、例えば、断面放物線形状をなして所定方向に延びる形状、例えば、長手方向に垂直な断面が放物面形状をなす樋形状面に形成されていてもよいし、また、ほぼ放物面形状に形成されていればよい。このほぼ放物面形状としては、光源２からの光を光軸３に沿って概ね平行光に変換可能な放物面形状に近似した凹湾曲面形状をも含むものである。

上述の各実施形態の反射面２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊの少なくとも一つの少なくとも一部に光を全反射させるための全反射部材としてのアルミニウム蒸着膜を設けてもよい。この場合、透光性部材はアルミニウム蒸着膜の担持体としても機能する。
また、図１に示す集光器４では、平坦面２２は光軸３に垂直に形成されていたが、これには限定されない。例えば、反射面２１Ｂからの反射光を対応する平坦面２２に透過させることができるように、平坦面２２を光軸３に沿う方向に対して傾斜して形成することも考えられる。同様に、反射面２１Ｃからの反射光を平坦面２３に透過させることができるように、平坦面２３を光軸３に沿う方向に対して傾斜して形成することも考えられる。また、集光器４Ａの平坦面２２、集光器４Ｂの平坦面３０についても同様に傾斜して形成することも考えられる。また、各集光器４，４Ａ，４Ｂは、窪み３３を有していたが、窪み３３を廃止することも考えられる。

上述の各実施形態の光源２として、ＬＥＤの他、例えば、ネオン管等の光源を利用することができる。
上述の各実施形態では、集光器４，４Ａ，４Ｂは光源２との連結にプリント配線板５を介在させていたが、これには限定されず、例えば、光源２を埋設状態で直接に連結することも考えられる。

上述の各実施形態では、光源２と集光器４，４Ａ，４Ｂとを含む光源装置１，１Ａ，１Ｂを説明していたが、上述の集光器４，４Ａ，４Ｂを別途設けた光源に取り付けることにより、光源装置（図示せず）を構成するようにしてもよい。
また、光源装置の用途は、上述の警告灯の他、マトリックス状に配置した多数の光源により文字等の情報を表示する表示灯、照明装置、看板等であってもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の一実施形態の光源装置の断面図である。 本発明の他の実施形態の集光器を含む光源装置の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態の集光器を含む光源装置の断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 光源装置
２ 光源
３ 光軸
４，４Ａ，４Ｂ 集光器
１１ 光源位置（第１，第２および第３反射面の焦点位置）
１３ 光源収容凹部
１５ 突出部
１８，２９ レンズ部
１８ａ，２９ａ 凸湾曲面
１９，１９Ｆ 中央放射角範囲
１９Ａ，１９Ｈ 放射角範囲（第１放射角範囲）
１９Ｂ，１９Ｅ，１９Ｊ 放射角範囲（第２放射角範囲）
１９Ｄ，１９Ｇ 放射角範囲（第３放射角範囲）
２１Ａ，２１Ｈ 反射面（第１反射面）
２１Ｂ，２１Ｅ，２１Ｊ 反射面（第２反射面）
２１Ｃ 反射面
２１Ｄ，２１Ｇ 反射面（第３反射面）
２２，３０ 平坦面（光軸に垂直な平面）
２５，３１ 小径側周縁（第１反射面の一縁）
２６，３２ 大径側周縁（第２反射面の一縁）

Claims (7)

1. 透光性部材からなり、光源から放射される光を所定の光軸に沿う平行光に集光するための集光器であって、
   上記光源を配置すべき位置である光源位置をほぼ焦点位置とするほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第１放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第１反射面と、
   上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第１反射面よりも外側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から上記第１放射角範囲よりも外側の所定の第２放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第２反射面と、
   上記光源位置をほぼ焦点位置とし、上記光軸に対して上記第１反射面よりも内側に位置するほぼ放物面形状に形成され、上記光源から所定の第３放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換する第３反射面とを含むことを特徴とする集光器。
2. 上記第３放射角範囲は、上記第１放射角範囲と上記第２放射角範囲との間の放射角範囲であることを特徴とする請求項１記載の集光器。
3. 上記第３放射角範囲は、上記第１放射角範囲よりも内側の放射角範囲であることを特徴とする請求項１記載の集光器。
4. 上記光源を収容するための光源収容凹部が上記光源位置に形成されており、この光源収容凹部内に突出した突出部によって上記第３反射面が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の集光器。
5. 上記光軸付近において上記光源位置から遠ざかる方向に突出した凸湾曲面を有し、上記光源から上記第１放射角範囲、第２放射角範囲および第３放射角範囲の何れよりも内側の上記光軸付近の所定の中央放射角範囲へと放射される光を上記光軸に沿う平行光に変換するレンズ部をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の集光器。
6. 上記第１反射面の一縁と第２反射面の一縁との間を連結するように形成され、上記光軸に垂直な平坦面をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の集光器。
7. 光源と、
   この光源からの光を集光するための上記請求項１から６のいずれかに記載の集光器とを含むことを特徴とする光源装置。

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