JP2008225365A

JP2008225365A - 照明装置

Info

Publication number: JP2008225365A
Application number: JP2007067256A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsuba; 慶暁松葉; Yuji Azuma; 祐二我妻; Daisuke Hirata; 大輔平田; Hideo Inoue; 英夫井上
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: JP5005399B2

Abstract

【課題】安価な構成で、高品質な照射像を投射することができる照明装置を提供する。
【解決手段】コリメーションレンズ２１と、投射レンズ２２とを、導光部２３を介して予め一体に連結してレンズ光学系ユニット２０を構成する。各光学部材２１，２２，２３をユニットの状態で、筐体５内に収容させることにより、筐体５内において各光学部材２１，２３，２２の相対的な位置決めを行うことなく、各光学部材２１，２３，２２を精度よく配置することができ、安価な構成で、高品質な照射像を投射することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望形状の図柄等の照明光を投射する照明装置に関する。

一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、消費電力が小さく長寿命であるという利点を有する。しかも、ＬＥＤは、点光源として扱うことができるため、リフレクタ等を特に必要としない。そこで、近年では、ＬＥＤの高出力化に伴い、各種照明装置の光源としてＬＥＤを適用することが期待されている。

この種の照明装置として、例えば、特許文献１には、ＬＥＤを光源とする照明ユニットと、第１，第２凸レンズが装着された鏡筒との間に、図案が印刷されたフィルムを配設することにより、所望の図案の照明光を投写する携帯用の投影式表示装置（照明装置）が開示されている。
実用新案登録第３１１８６８１号公報

ところで、この種の照明装置において、特に、携帯用に適した小型の照明装置等では、各光学部材の僅かな位置ズレ等（光軸距離のズレ等）が照射像の品質に大きな影響を及ぼす。これに対処し、各光学部材や筐体の寸法等を高精度に形成すると、製造コストの高騰等を招く虞がある。

本発明は、安価な構成で、高品質な照射像を投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。

本発明は、光源からの出射光を平行光に変換する全反射型のコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズで平行光に変換された光を投射する投射レンズと、前記コリメーションレンズと前記投射レンズとの間に介在する導光部と、が一体に連結されたレンズ光学系ユニットを具備したことを特徴とする。

本発明の照明装置によれば、安価な構成で高品質な照射像を投射することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、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はコリメーションレンズに入射する光の挙動を示す説明図、図４は照明装置の変形例を示す要部断面図である。

図１，２に示すように、本実施形態の照明装置１は、例えば、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に連設するレンズ光学系ユニット２０と、が筐体５内に収容されて要部が構成されている。

本実施形態において、筐体５は、例えば、一端側が閉塞された有底の略円筒部材で構成されている。この筐体５の他端側（開放端側）の外周には、後述する環状のストッパ６を螺合するための雄ネジ部５ａが刻設されている。

光源ユニット１０は、例えば、筐体５の内周に摺接する円盤状のＬＥＤ基板１１を有し、このＬＥＤ基板１１の略中央部には、出射平面１２ａに片凸レンズ１３が固設されたＬＥＤ１２が半田付け等によって実装されている。この光源ユニット１０は、筐体５の開放端側から挿入され、筐体５の底部に配設される。

レンズ光学系ユニット２０は、ＬＥＤ１２からの出射光を平行光に変換する全反射型のコリメーションレンズ２１と、コリメーションレンズ２１で平行光に変換された光を投射する投射レンズ２２と、これらコリメーションレンズ２１と投射レンズ２２との間に介在する導光部２３とを有する。

コリメーションレンズ２１は、例えば、ＬＥＤ１２の光軸Ｏ上に配設されたレンズ部３０と、このレンズ部３０の周部に配設されたリフレクタ部３１とが光透過性の樹脂成型品で一体形成された光学部材で構成されている。

本実施形態において、レンズ部３０は、例えば、入射面（第１の入射面）３０ａが球面で形成されるとともに、出射面（第１の出射面）３０ｂが平面で形成された片凸レンズで構成されている。このレンズ部３０の入射面３０ａは、ＬＥＤ１２の発光部に片凸レンズ１３を介して正対されており、この入射面３０ａには、ＬＥＤ１２からの出射光のうち、放射角の小さい光線が入射される。

また、リフレクタ部３１は、例えば、レンズ部３０の入射面３０ａの周部でＬＥＤ１２の発光部を囲繞する入射面（第２の入射面）３１ａと、この入射面３１ａからの入射光を反射する反射面３１ｂと、反射面３１ｂからの反射光を出射する出射面（第２の出射面）３１ｃとを有する。

入射面３１ａは、例えば、前端部がレンズ部３０の入射面３０ａの周部に連続するとともに、基部がＬＥＤ基板１１に当接する先細りの円筒形状をなす曲面で構成され、ＬＥＤ１２からの出射光のうち、放射角の大きい光線が入射される。また、反射面３１ｂは、例えば、光軸Ｏを中心とする略回転放物線形状をなす曲面で構成され、入射面３１ａからの入射光を光軸Ｏ方向に全反射する。また、出射面３１ｃは、例えば、レンズ部３０の出射面３０ｂと面一の平面で形成されている。

そして、このような構成のコリメーションレンズ２１において、例えば、図３に示すように、レンズ部３０は、入射面３０ａからの入射光を、光軸Ｏ方向に屈折させて略平行光を形成し、出射面３０ｂから出射する。また、リフレクタ部３１は、入射面３１ａからの入射光を、反射面３１ｂで光軸Ｏ方向に反射させて略平行光を形成し、出射面３１ｃから出射する。

導光部２３は、例えば、筐体５の内周に摺接する略円柱形状をなす光透光性の樹脂成型品で構成されている。この導光部２３の入射面は、例えば、コリメーションレンズ２１の出射面（出射面３０ｂ，３１ｃ）に、透明接着剤を介して接着されている。

また、導光部２３の周面にはスリット２３ａが開口されており、このスリット２３ａには、コリメーションレンズ２１から投射レンズ２２に入射する光を制限するための遮光マスク３３が挿入されている。本実施形態において、遮光マスク３３は、例えば、所望の図柄等に対応する開口部３３ａ（例えば、星形の開口部）が開口された遮光性フィルムで構成され、コリメーションレンズ２１で平行光に変換された光を開口部３３ａ内のみ通過させる。

投射レンズ２２は、例えば、筐体５の内周に摺接する環状のフランジ部３５の内側にレンズ部３６が一体形成された光透過性の樹脂成型品で構成されている。レンズ部３６は、入射面３６ａがフランジ部３５と面一の平面で形成されているとともに、出射面３６ｂが球面で形成された片凸レンズで構成されている。この投射レンズ２２は、入射面３６ａ側が、例えば、導光部２３の出射面に透明接着剤を介して接着され、遮光マスク３３の開口部３３ａを介してコリメーションレンズ２１から入射される平行光を投射する。

ここで、コリメーションレンズ２１、導光部２３、投射レンズ２２には、互いに異なる光学材料を適宜用いることが可能である。例えば、コリメーションレンズ２１と導光部２３とを異なる光学材料で構成し、コリメーションレンズ２１の出射面３０ｂ，３１ｃにおける屈折率を高めることにより、コリメーションレンズ２１によって精度の高い平行光を生成することが可能となる。また、例えば、導光部２３と投射レンズ２２とを異なる光学部材で構成し、投射レンズ２２の入射側の合焦位置等を調整することにより、レンズ光学系ユニット２０の全長の短縮化等を効率的に図ることが可能となる。

これらコリメーションレンズ２１、導光部２３、及び、投射レンズ２２は、例えば、組立装置のマシーン設定等が厳格に行われることにより、互いに高精度に位置決めされた状態で接着されている。そして、このように各部材が予め高精度に位置決めされたレンズ光学系ユニット２０は、筐体５の開放端側から挿入される。これにより、筐体５内において、レンズ光学系ユニット２０は光源ユニット１０に連設され、コリメーションレンズ２１の各入射面３０ａ，３１ａで形成された空間内にはＬＥＤ１２が収容される。

さらに、筐体５内には、投射レンズ２２のフランジ部３５に当接する環状の弾性体からなるスペーサ３８が挿入され、このスペーサ３８が、筐体５に螺合するストッパ６によって押圧される。これにより、レンズ光学系ユニット２０は、光源ユニット１０側に弾性的に付勢され、各光学部材２１，２３，２２がＬＥＤ１２に対してそれぞれ高精度に位置決めされた状態で筐体５内に保持される。

このような実施形態によれば、コリメーションレンズ２１と、投射レンズ２２とを、導光部２３を介して予め一体に連結してレンズ光学系ユニット２０を構成した状態で、筐体５内に収容させることにより、筐体５内において各光学部材２１，２３，２２の相対的な位置決めを行うことなく、各光学部材２１，２３，２２を精度よく配置することができ、安価な構成で、高品質な照射像を投射することができる。この場合において、コリメーションレンズ２１を全反射型のコリメーションレンズで構成することにより、出射面（出射面３０ｂ，３１ｃ）を面一の平面とした場合にも十分な平行光を形成することができる。そして、このようにコリメーションレンズ２１の出射面を平面に形成することにより、導光部２３との連結の際の位置決めを、高精度且つ容易に実現することができる。同様に、投射レンズ２２のレンズ部３６についても、入射面３６ａが平面で形成された片凸レンズを採用することにより、導光部２３との連結の際の位置決めを、高精度且つ容易に実現することができる。

また、導光部２３にスリット２３ａを形成することにより、レンズ光学系ユニット２０を予め一体に連結した場合にも、任意の遮光マスク３３をレンズ光学系ユニット２０に挿脱することができ、任意の図柄等の照射像の投射を容易に実現することができる。

また、各光学部材２１，２２，２３をそれぞれ個別の部材で構成して連結することにより、レンズ光学系ユニット２０を樹脂成型品で構成する場合にも、成型時に発生する歪み等を抑制することができ、高精度なレンズ光学系ユニット２０を実現することができる。

ここで、樹脂成型品の組み合わせからなる上述のレンズ光学系ユニット２０に代えて、例えば、図４に示すように、成型時の歪みが小さいガラス材料等によって、コリメーションレンズ２１、導光部２３、及び投射レンズ２２を一体形成したレンズ光学系ユニット１２０を採用することも可能である。

照明装置の要部断面図照明装置の分解斜視図コリメーションレンズに入射する光の挙動を示す説明図照明装置の変形例を示す要部断面図

符号の説明

１…照明装置、５…筐体、５ａ…雄ネジ部、６…ストッパ、１０…光源ユニット、１１…ＬＥＤ基板、１２…発光ダイオード（光源）、１２ａ…出射平面、１３…片凸レンズ、２０…レンズ光学系ユニット、２１…コリメーションレンズ、２２…投射レンズ、２３ａ…スリット、２３…導光部、３０…レンズ部、３０ａ…入射面、３０ｂ…出射面、３１…リフレクタ部、３１ａ…入射面、３１ｂ…反射面、３１ｃ…出射面、３３…遮光マスク、３３ａ…開口部、３５…フランジ部、３６…レンズ部、３６ａ…入射面、３６ｂ…出射面、３８…スペーサ、１２０…レンズ光学系ユニット

Claims

光源からの出射光を平行光に変換する全反射型のコリメーションレンズと、
前記コリメーションレンズで平行光に変換された光を投射する投射レンズと、
前記コリメーションレンズと前記投射レンズとの間に介在する導光部と、が一体に連結されたレンズ光学系ユニットを具備したことを特徴とする照明装置。
前記導光部は、前記コリメーションレンズから前記投射レンズに入射する光を制限する遮光マスクを挿入するためのスリットが周面に開口していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記コリメーションレンズ、前記投射レンズ、或いは、前記導光部の少なくとも何れか一つを、他の部材とは異なる屈折率の光学材料で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明装置。