JP2007149551A - Illumination device - Google Patents

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慶暁 松葉
Yuji Azuma
祐二 我妻
Hideo Inoue
英夫 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device irradiating illumination light of high output and good balance. <P>SOLUTION: The light irradiated from an HID lamp 12 is reflected at a reflector 11, and incident on a collimation lens 23 in a state of having a prescribed orientation. By this, the light with high parallelism can be generated at the collimation lens 23 even in the case that a light emission part 12a like the HID lamp 12 is difficult to handle as a point light source. Thus, the illumination light of high output and good balance is obtained by making such a parallel light incident on fly-eye lenses 24, 25. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to an illumination device that irradiates a specific irradiation area with uniform illuminance.

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。   Conventionally, as an illuminating device, for example, as disclosed in Patent Document 1, light emitted from a light source is converted into parallel light using a collimation lens, and each cell lens (lens unit) of a fly-eye lens is converted. ) And irradiating a specific irradiation region with uniform illuminance by superimposing light emitted from each cell lens on each other.

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。
特開2005−190954公報
By the way, in this type of technology, in order to form illumination light with high uniformity, it is important to generate parallel light with high parallelism by a collimation lens. Therefore, this type of technology is preferably applied particularly to an illumination device using a light emitting diode (LED) that can handle the light emitting unit as a sufficiently small point light source.
JP 2005-190954 A

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。   However, since an illumination device using LEDs is generally more disadvantageous in terms of light intensity than that using a light source bulb such as an HID lamp (High Intensity Discharge Lamp), its use is limited to some extent.

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。   On the other hand, when a light source bulb such as a high-power HID lamp is used, it is often difficult to treat the light-emitting portion as a point light source, and the above-mentioned technique of Patent Document 1 has sufficiently high illumination light. May be difficult to obtain.

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。   An object of this invention is to provide the illuminating device which can irradiate illumination light with high output and high uniformity.

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。   The present invention includes a light source bulb, a reflector that reflects light emitted from the light source bulb on a reflective concave surface and directs it in a setting direction, a collimation lens that enters the light reflected by the reflector and converts it into parallel light, A fly-eye lens having a plurality of lens portions arranged in a matrix and emitting the light converted into parallel light by the collimation lens to the positions where they are incident on the respective lens portions and overlap each other; And

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。   According to the illumination device of the present invention, illumination light with high output and high uniformity can be irradiated.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view of the illumination device, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the illumination device, and FIG. 3A is a light distribution pattern of illumination light. (B) is a chart showing the illuminance distribution of illumination light.

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。   1 and 2, reference numeral 1 denotes a lighting device. In the present embodiment, the illuminating device 1 is an illuminating device that can emit relatively high-power illuminating light. For example, the illuminating device 1 is suitably used for lighting in a store or the like. The illuminating device 1 includes, for example, a light source unit 10 that uses a high intensity discharge lamp (hereinafter referred to as an HID lamp) 12 that is a high output light source bulb as a light source, and the light source unit 10 is crowned. Lens optical system unit 20.

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。   The light source unit 10 includes a reflector 11. In the present embodiment, the reflector 11 is an elliptical reflector in which the reflecting concave surface 11a forms a part of a spheroid. For this reason, the reflector 11 has two focal points including the first focal point F1 and the second focal point F2 as optical axes. Have on. The reflector 11 has a valve insertion hole 11b at the base of the reflective concave surface 11a. An HID lamp 12 is inserted into the bulb insertion hole 11b, and the HID lamp 12 is held by the reflector 11 with the light emitting portion 12a positioned at the first focal point F1. Thereby, the light emitted from the light emitting portion 12a of the HID lamp 12 and reflected by the reflecting concave surface 11a is condensed at the second focal point F2.

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。   The lens optical system unit 20 includes a lens housing 21, a light shielding plate 22 accommodated and held in the lens housing 21, a collimation lens 23, and a pair of fly-eye lenses (first and second fly-eye lenses 24, 25).

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。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the lens housing 21 has a substantially rectangular tube shape, and an incident port 30 is opened at one end in the optical axis direction. Further, at the other end of the lens housing 21 in the optical axis direction, an illumination light exit 31 is opened at a position facing the entrance 30. As shown in FIG. 2, when the lens housing 21 is crowned on the light source unit 10, the lens housing 21 has a reflective concave surface 11 a facing through the entrance 30, and on the optical axis in the lens housing 21. The second focal point F2 of the reflector 11 is located at

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。   The lens housing 21 has a lens insertion opening 33 that opens to one side, and the light shielding plate holding grooves 35 that face each other in order from the incident opening 30 side on the inner surface of each side wall adjacent to the lens insertion opening 33. A collimation lens holding groove 36, a first fly eye lens holding groove 37, and a second fly eye lens holding groove 38.

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。   The light shielding plate 22 is constituted by, for example, a flat plate member having a substantially rectangular shape that is inserted and held in the light shielding plate holding groove 35. Here, the light shielding plate holding groove 35 is set corresponding to the position of the second focal point F2 in the lens housing 21. As a result, the light shielding plate 22 is disposed opposite to the reflector 11 at a position on the optical axis that coincides with the second focal point F2, and a light shielding surface perpendicular to the optical axis is formed in the lens housing 21. Furthermore, a pinhole 22a is opened in the light shielding plate 22 at a position coinciding with the second focal point F2. Thereby, the light-shielding plate 22 allows only the light condensed at the second focal point F2 to pass to the exit 31 side, and shields other light.

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。   The collimation lens 23 is, for example, a lens member in which a lens portion 23b is integrally formed on the exit side of a substantially rectangular planar lens substrate 23a inserted and held in the collimation lens holding groove 37. And the collimation lens 23 injects the light which passed through the pinhole 22a, converts it into substantially parallel light with the lens part 23b, and radiate | emits it.

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。   The first fly-eye lens 24 includes, for example, an incident surface projecting downward and an exit surface projecting upward on a planar substantially rectangular lens substrate 24a inserted and held in the first fly-eye lens retaining groove 37. Is a lens member in which a plurality of (for example, 5 × 5) lens portions 24b are integrally formed in a matrix.

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。   Similarly, for example, the second fly-eye lens 25 protrudes upward and protrudes downward on a planar substantially rectangular lens substrate 25a inserted and held in the second fly-eye lens holding groove 38. A lens member in which a plurality of (for example, 5 × 5) lens portions 25b having an emission surface are integrally formed in a matrix.

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。   Here, as shown in FIG. 2, the lens portions 24a and 25a of the first and second fly-eye lenses 24 and 25 are directly opposed in a one-to-one correspondence. The relative distance in the optical axis direction of the first and second fly-eye lenses 24 and 25 is the distance that the parallel light incident on the incident surface of the lens portion 24a is collected on the corresponding exit surface of the lens portion 25b. Is set to And the light condensed on the emission surface of each lens part 25b is emitted to a position where they overlap each other, thereby forming a light beam that irradiates a specific irradiation area A (see FIG. 3) with uniform illuminance.

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。   In the figure, reference numeral 40 denotes a side plate. The side plate 40 has a lens insertion opening after the light shielding plate 22, the collimation lens 23, and the first and second fly-eye lenses 24 and 25 are accommodated in the lens housing 21. 33 is closed.

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。   According to such an embodiment, the light emitted from the HID lamp 12 is reflected by the reflector 11 and is incident on the collimation lens 23 in a state having a predetermined directivity, so that a light emitting unit is formed like the HID lamp 12. Even when it is difficult to handle 12a as a point light source, the collimation lens 23 can generate parallel light with high parallelism. Then, by making such parallel light enter the fly-eye lenses 24 and 25, it is possible to obtain illumination light with high output and high uniformity.

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。   In this case, in particular, the reflector 11 is composed of an elliptical reflector, the light emitting part 12a of the HID lamp 12 is arranged at the first focal point F1 set to the elliptical reflector, and the reflected light is condensed at the second focal point F2, and By disposing the light shielding plate 22 with the pinhole 22a opened at a position coincident with the two focal points, unnecessary light can be prevented from entering the collimation lens 23 accurately, and parallel light with higher parallelism can be obtained. Can be generated. Then, by making parallel light having a high degree of parallelism incident on the fly-eye lenses 24 and 25 in this way, it is possible to irradiate a desired irradiation area A with high uniformity as shown in FIG.

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。   Further, by forming a luminous flux with uniform illuminance by combining the first and second fly-eye lenses 24 and 25, the thickness of each fly-eye lens can be reduced, and the lighting device 1 can be reduced in weight. be able to.

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。   Next, FIGS. 4 to 9 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of the illumination device, FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the illumination device, and FIG. FIG. 7A is a contour diagram showing a light distribution pattern of illumination light, FIG. 7B is a diagram showing illumination distribution of illumination light, FIG. 8 is an exploded perspective view showing a modification of the illumination device, and FIG. 9 is an illumination device. It is principal part sectional drawing which shows this modification. In the present embodiment, a point that a light shielding means for limiting light incident on each lens portion 24a is interposed between the collimation lens 23 and the first fly-eye lens 24 is different from the above-described first embodiment. . In addition, about the same structure, a same sign is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

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。   As shown in FIGS. 4 and 5, in the illumination device 1 of the present embodiment, the light shielding mask holding groove 45 is provided in the lens housing 21 between the collimation lens holding groove 36 and the first fly-eye lens holding groove 37. The light shielding mask 46 as a light shielding means is held in the light shielding mask holding groove 45.

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。   The light shielding mask 46 includes, for example, a light-transmitting substrate 46a having a substantially rectangular shape inserted and held in the light-shielding mask holding groove 45, and a light shielding portion (light shielding film) 46b formed on the light transmitting substrate 46a. The light-shielding mask 46 is opposed to the incident surface of the first fly-eye lens 24 in the vicinity, and the light-shielding portion 46b transmits light at positions corresponding to the lens portions 24b of the first fly-eye lens 24, respectively. The part 46c is opened. That is, the light-shielding part 46b limits the light that enters the lens parts 24a of the first fly-eye lens 24 from the collimation lens 23 by defining the light-transmissive part 46c on the light-transmissive substrate 46a.

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)。   In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 6, each light transmission portion 46 c is opened in an arrow pattern, and thus the illumination device 1 irradiates the irradiation area A ′ in the arrow pattern with a uniform illuminance ( (See FIG. 7).

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。   According to such an embodiment, when the illumination device 1 is used, for example, at a storefront or the like by limiting the incidence of light to each lens unit 24a using the light shielding mask 46 and forming a pattern with the irradiated image. There is an effect that the functionality can be improved.

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。   Here, as a light-shielding means interposed between the collimation lens 23 and the first fly-eye lens 24, for example, as shown in FIGS. It is also possible to use the liquid crystal panel 48.

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。   In this case, the lens housing 21 is provided with a liquid crystal panel holding groove 47 instead of the light shielding mask holding groove 45 between the collimation holding groove 36 and the first fly-eye lens holding groove 37.

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。   Then, the liquid crystal panel 48 is inserted and held in the liquid crystal panel holding groove 47, and a light-shielding portion having an arbitrary shape is variably displayed on the display portion 48a in association with each lens portion 24b, thereby further improving the functionality of the lighting device 1. Improvements can be realized.

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。   In the first and second embodiments described above, the fly-eye lens is divided by the first and second fly-eye lenses 24 and 25 formed to be thin in order to reduce the weight of the lighting device 1. However, it is also possible to replace these fly eye lenses 24 and 25 with a single fly eye lens. In this case, it is desirable that the fly-eye lens has optical characteristics of each lens unit so that incident parallel light is condensed on its exit surface.

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。   Next, FIGS. 10 to 13 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the illumination device, and FIG. 11A is a focusing distance between the first and second fly-eye lenses. (B) is a contour diagram showing the light distribution pattern of the illumination light, (c) is a chart showing the illuminance distribution of the illumination light, and FIG. 12 (a) is the first and second diagrams. It is explanatory drawing when a fly eye lens is nearer than a focusing distance, (b) is a contour map which shows the light distribution pattern of the illumination light, (c) is a chart and figure which show the illumination intensity distribution of illumination light 13A is an explanatory diagram when the first and second fly-eye lenses are separated from the in-focus distance, and FIG. 13B is a contour diagram showing a light distribution pattern of the illumination light. Is a chart showing an illuminance distribution of illumination light. The present embodiment is different from the first embodiment described above in that lens moving means for variably adjusting the relative distance between the first and second fly-eye lenses 24 and 25 is provided. In addition, about the same structure, a same sign is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

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。   As shown in FIG. 10, in this embodiment, the lens casing 21 has a groove portion that is sufficiently longer in the optical axis direction than the thickness of the lens substrate 25a, instead of the second fly-eye lens holding groove 38. A guide groove 138 is formed in which the second fly-eye lens 25 is loosely inserted so as to be movable in the optical axis direction.

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。   In addition, a plurality of guide bars 150 penetrating through the guide groove 138 in the optical axis direction are provided at appropriate positions of the lens housing 21. Further, the lens housing 21 is provided with a screw mechanism 151 that exposes the male screw portion 151 a in the guide groove 138. In the screw mechanism 151, the male screw portion 151 a is connected to, for example, a knurled 151 b disposed on the front end surface of the lens housing 21, and is rotated integrally with the knurled 151. .

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。   On the other hand, a hole 25c through which each guide bar 150 passes and a screw hole 25d into which the male screw 151a of the screw mechanism 151 is screwed are formed at appropriate positions on the lens substrate 25a of the fly-eye lens 25. Has been.

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。   With this configuration, in this embodiment, a function as a lens moving unit that variably adjusts the relative distance between the first and second fly-eye lenses 24 and 25 is realized. That is, in the present embodiment, when the male screw portion 151a rotates in conjunction with the rotation of the knurled 151b, the meshing position of the screw hole 25d on the male screw portion 151a changes, whereby the second fly-eye lens. 25 moves relative to the first fly-eye lens 24 in the optical axis direction. At this time, since the guide bar 150 is penetrated through the main part of the lens substrate 25a, the parallel state of the second fly-eye lens 25 with respect to the first fly-eye lens 24 is maintained.

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。   Here, the appropriate relative distance between the two fly-eye lenses 24 and 25 is determined by the design values of the lens portions 24b and 25b, the spread angle of substantially parallel light formed by the collimation lens 23, and the like. The appropriate distance in this case is, for example, a focusing distance d0 for condensing the light incident from the incident surface of each lens unit 24b on the output surface of each lens unit 25b, as shown in FIG. is there. Then, as shown in FIGS. 11B and 11C, the uniformity of the irradiation pattern A (d0) becomes the highest at this distance d0. In the present embodiment, the focusing distance d0 is 14.5 mm, for example.

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。   On the other hand, if it is used for an application in which uniformity and illuminance are not so important, the relative distance between the first and second fly-eye lenses 24 and 25 may be changed as appropriate with the focus distance d0 as a reference. Is possible. In this case, the irradiation range expands when the distance is closer than the focusing distance d0, and the irradiation range decreases when the distance is farther away. However, in general, when the fly-eye lenses 24 and 25 are brought too close, the uniformity of the illuminance decreases, and the four sides of the irradiation pattern gradually curve. On the other hand, if the fly-eye lenses 24 and 25 are moved too far away, the light is not sufficiently transmitted between the corresponding lens portions 24b and 25b, light leakage occurs and the quality of the irradiation pattern is lowered.

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。   FIG. 12 shows an irradiation pattern A (d1) when the distance between the fly-eye lenses 24 and 25 is set to a distance d1 (for example, d1 = 8.5 mm) closer to the focusing distance d0. FIG. 13 shows an irradiation pattern A (d2) when the distance between the fly-eye lenses 24 and 25 is set to a distance d2 (for example, d2 = 17.5 mm) that is separated from the focusing distance d0.

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。   According to such an embodiment, the functionality of the lighting device 1 can be improved by variably setting the relative distance between the fly-eye lenses 24 and 25 within a range allowed according to the purpose of use. There is an effect.

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。   In the present embodiment, the configuration example in which the second fly-eye lens 25 is relatively moved with respect to the first fly-eye lens 24 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, Of course, the first fly-eye lens 24 may be moved relative to the second fly-eye lens 25. Of course, the configuration of the lens moving means is not limited to that described above.

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。   Here, in each of the above-described embodiments, for example, a tantalum (Ta) film and a silica (Si) film are alternately laminated on each surface of the collimation lens 23 and the fly-eye lenses 24 and 25, thereby preventing the antireflection film. It is also possible to form If comprised in this way, the loss of the light quantity by the surface reflection of each lens can be suppressed exactly.

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。   In each of the above-described embodiments, an example in which the reflector 11 is configured by an elliptical reflector has been described. However, instead of the elliptical reflector, a parabolic reflector whose reflecting concave surface forms a rotational parabolic shape is used, and the output from the HID lamp 12 is performed. It is also possible to direct the incident light to the collimation lens 23 while being directed substantially parallel to the optical axis. In this case, since the light reflected by the reflector is not collected, the configuration of the light shielding plate 22 is omitted.

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。   In each of the above-described embodiments, each of the lens portions 24a and 25a of the first and second fly-eye lenses 24 and 25 is a biconvex lens. For example, the first fly-eye lens 24 is used. Each lens portion 24a is composed of a single convex lens portion having a lens curved surface formed only on the incident surface side, and each lens portion 25b of the second fly-eye lens 25 is formed with a lens curved surface only on the exit surface side. It is also possible to configure with a single convex lens part.

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。   Of course, the light source bulb applicable to the present invention is not limited to the HID lamp.

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An exploded perspective view of a lighting device according to the first embodiment of the present invention. 同上、照明装置の要部断面図Same as above, main part sectional view of the lighting device 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Same as the above, (a) is a contour map showing the light distribution pattern of the illumination light, and (b) is a chart showing the illuminance distribution of the illumination light. 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An exploded perspective view of a lighting device according to a second embodiment of the present invention. 同上、照明装置の要部断面図Same as above, main part sectional view of the lighting device 同上、遮光マスクの平面図Same as above, top view of shading mask 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Same as the above, (a) is a contour map showing the light distribution pattern of the illumination light, and (b) is a chart showing the illuminance distribution of the illumination light. 同上、照明装置の変形例を示す分解斜視図As above, an exploded perspective view showing a modification of the lighting device 同上、照明装置の変形例を示す要部断面図Same as above, main part sectional view showing a modification of the lighting device 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Sectional drawing of the principal part of an illuminating device in connection with the 3rd Embodiment of this invention. (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(A) is explanatory drawing when the 1st, 2nd fly-eye lens is in focus distance, (b) is a contour map which shows the light distribution pattern of the illumination light, (c) is the illumination intensity of illumination light Chart showing distribution (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(A) is explanatory drawing when the 1st, 2nd fly-eye lens is nearer than a focusing distance, (b) is a contour map which shows the light distribution pattern of the illumination light, (c) is Chart showing illuminance distribution of illumination light (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(A) is explanatory drawing when the 1st, 2nd fly-eye lens is spaced apart from a focusing distance, (b) is a contour map which shows the light distribution pattern of the illumination light, (c) is Chart showing illuminance distribution of illumination light

符号の説明Explanation of symbols

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)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 10 ... Light source unit, 11 ... Reflector, 11a ... Reflection concave surface, 12 ... High-intensity discharge lamp (light source bulb), 12a ... Light emission part, 20 ... Lens optical system unit, 22 ... Light-shielding plate, 22a ... Pin Hall, 23 ... collimation lens, 24 ... first fly eye lens (fly eye lens), 24b ... lens part, 25 ... second fly eye lens (fly eye lens), 25b ... lens part, 25c ... hole part ( Lens moving means), 25d ... Screw hole (lens moving means) 46 ... Light shielding mask (light shielding means), 48 ... Liquid crystal panel (light shielding means), 48a ... Display unit, F1 ... First focus, F2 ... Second focus, 138 ... Guide groove (lens moving means), 151 ... Screw mechanism (lens moving means)

Claims (5)

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。
A light source bulb,
A reflector that reflects light emitted from the light source bulb on a reflecting concave surface and directs it in a setting direction;
A collimation lens for converting the light reflected by the reflector into parallel light, and
A plurality of lens portions arranged in a matrix, and a fly-eye lens that emits light converted into parallel light by the collimation lens and is emitted from the respective lens portions to be superposed on each other. A lighting device.
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。
The reflector is an elliptical reflector in which a light emitting part of the light source bulb is disposed at a first focal point, and the light emitted from the light emitting part is reflected by the reflecting concave surface to be condensed at a second focal point,
A light-shielding plate having a pinhole opened at a position coinciding with the second focal point is disposed opposite the reflector;
The illumination device according to claim 1, wherein the light that has passed through the pinhole is incident on the collimation lens and converted into parallel light.
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。   3. The light shielding device according to claim 1, further comprising a light shielding unit that is interposed between the collimation lens and the fly eye lens and restricts light incident on each lens portion of the fly eye lens. Lighting device. 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。   4. The illumination device according to claim 3, wherein the light shielding means is a transmissive liquid crystal panel that variably displays the shape of the light shielding portion with respect to each of the lens portions. 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。
The fly-eye lens is divided into a first fly-eye lens and a second fly-eye lens facing each other on the optical axis,
5. The lens moving device according to claim 1, further comprising a lens moving unit that variably adjusts a relative distance between the first fly-eye lens and the second fly-eye lens. Lighting device.
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