JP2008293797A - 照明装置、及び、レンズ体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源の光を有効利用することができる照明装置を提供する。
【解決手段】中心部、及び、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズ１２を有するレンズ体１０と、前記楕円体レンズ１２ごとに設けられており、該楕円体レンズ１２に入射させる光を発光する光源２０と、前記各光源から前記各楕円体レンズそれぞれに入射し前記共通の焦点から照射される光を反射する反射面３１を有する反射板３０と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の光源を有する照明装置に関し、特に複数の光源の光を有効利用することができる照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ等の複数の光源が発する光を複数の反射面を用いて反射させて照明する灯具（例えば特許文献１）が知られている。
特開２００１−２１６８１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の灯具では、複数の光源の光を有効に利用するには、個々の反射面を光源（ＬＥＤ）ごと制御しなければならず煩雑であるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、個々の反射面を光源ごとに制御することなく、複数の光源の光を有効利用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。

本発明は上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、中心部、及び、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズを有するレンズ体と、前記楕円体レンズごとに設けられており、該楕円体レンズに入射させる光を発光する光源と、前記各光源から前記各楕円体レンズそれぞれに入射し前記共通の焦点から照射される光を反射する反射面を有する反射板と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複数の光源を用いているが、レンズ体の中心部（共通の焦点）には複数の光源それぞれから各楕円体レンズに入射した光が集まり、このレンズ体の中心部から照射される。このため、レンズ体の中心部を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板を用いた従来と同様の手法により配光等を極めて容易に制御することが可能である。すなわち、本発明によれば、従来のように個々の反射面を光源ごとに制御することなく、複数の光源の光を有効利用することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、前記屈曲部には前記光源から前記楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部に全反射面を備えているので、入射光を楕円体レンズ内で全反射させることができ、照明装置の高さを低くすることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記楕円体レンズは直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズを有しており、前記個別楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、前記屈曲部には前記光源から前記個別楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、各個別楕円体レンズごとに少なくとも一つの屈曲部を有しているので、各楕円体レンズ（個別楕円体レンズ）の自由端側を略垂直方向に配置することが可能となり、これにより各光源を平面基板上に配置することが可能となる（光源等のレイアウトをし易くなる）。これにより作業性、生産性も向上する。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記反射板の反射面は、前記共通の焦点を焦点とする回転放物面であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、反射板の反射面は各光源と共通の焦点を焦点とする回転放物面であるので、この反射面による反射光を略平行光とすることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、中心部と、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズと、を備えることを特徴とする。

これは、請求項１に記載の発明等に用いられる楕円体レンズ自体を特定したものである。請求項５に記載の発明によれば、複数の光源が発した光を各楕円体レンズによりレンズ体の中心部（共通の焦点）に集めてこの中心部から照射することが可能となる。すなわち、複数の光源から従来の白熱電球等の単一光源と同様の単一光源を作り出すことが可能となる。

本発明によれば、個々の反射面を光源ごとに制御することなく、複数の光源の光を有効利用することができる照明装置を提供することが可能となる。

〈第１実施形態〉
以下、本発明の第１実施形態である照明装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である照明装置の側面図である。図２は、第１実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。

図１に示すように、本実施形態の照明装置１００は、車両用灯具、遊技機用灯具又は、一般照明用灯具等として利用し得る照明装置であり、複数の楕円体レンズ１２を有するレンズ体１０、楕円体レンズ１２に入射させる光を発光する複数の光源２０、楕円体レンズ１２から照射される光を反射する反射板３０、及び、これらを収容する筐体４０等を備えている。

図１、図２に示すように、レンズ体１０は、略球形状の中心部１１、及び、この中心部１１から水平面Ｈに対して所定角度α傾斜した方向に放射状に延びておりかつこの中心部１１に共通の焦点Ｆ２（２次焦点）が設定された複数の楕円体レンズ１２を備えている。レンズ体１０は、例えば、アクリル等の透明又は半透明材料により一体的に形成されている。

楕円体レンズ１２は、回転楕円体形状（楕円を長軸回りに回転させたときに形成される立体形状。なお、楕円の長軸と短軸の関係は、光源２０からレンズ１２に入射された光が全反射する角度を維持する関係とする。）のレンズである。楕円体レンズ１２はレンズ体１０の中心部１１とは反対側の端（１次焦点Ｆ１を含む自由端）が切断された形状に形成されており、その１次焦点Ｆ１に対応する位置には、単色又は多色（例えばＲＧＢの三色）ＬＥＤ等の光源２０が配置されている。なお、照明装置１００を車両等の移動体に設ける場合には、各楕円体レンズ１２と各光源２０との間に間隔（数ミリ程度）を設けるのが好ましい。このようにすれば、移動体の移動等に伴って照明装置１００が振動しても、楕円体レンズ１２と光源２０が接触し一方が他方を削る等の不具合を防止できる。

レンズ体１０の中心部１１（共通の焦点Ｆ２）には、図１に示すように、複数の光源２０それぞれから各楕円体レンズ１２に入射した光が各楕円体レンズ１２内で反射（略全反射）して集まり、このレンズ体１０の中心部１１から屈折することなくレンズ体１０の外側に照射される。このように、複数の光源２０を用いながら単一の共通の焦点Ｆ２に集光するため、この焦点Ｆ２にあたるレンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できる。

レンズ体１０下方には反射板３０が配置されているので、レンズ体１０の中心部１１から照射された光は、反射板３０の反射面３１により図１中上方に反射される。反射板３０の反射面３１は共通の焦点Ｆ２を焦点とする回転放物面に形成されているので、反射面３１による反射光は略平行光となる。

上記のようにレンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できるので、単一の反射板３０を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源２０の光を有効利用することが可能となる。例えば、反射板３０の反射面３１に配光制御を行ういわゆるエーミング面等を設定することにより、自動車用信号灯の配光規格等に適した光の広がりを付与することが可能である。

なお、図２に示す光源２０Ａから楕円体レンズ１２に入射した光は、その対称位置に位置する反射板３０の反射面３１Ａ（図２中斜線で示した扇形領域）により反射される。同様に、他の光源２０から楕円体レンズ１２に入射した光も、それぞれの対称位置に位置する反射面３１（扇形領域）により反射される。本実施形態では、楕円体レンズ１２の数を奇数本（９本を例示）としたので、各光源２０の対称位置に位置する反射面３１（扇形領域）を確保することが可能となっている。

なお、図２に点線で例示するように、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２のうち、隣接する楕円体レンズ１２同士を補強アームＡで連結することで、レンズ体１０の強度を向上させてもよい。

以上説明したように、本実施形態の照明装置１００によれば、複数の光源２０を用いているが、レンズ体１０の中心部１１（共通の焦点Ｆ２）には複数の光源２０それぞれから各楕円体レンズ１２に入射した光が集まり、このレンズ体１０の中心部１１から照射される。このため、レンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板３０を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源２０の光を有効利用することが可能となる。なお、光源２０として多色ＬＥＤを用いれば、異なる色が混在したもの、あるいは中心部１１で複数色を混色させたもの等、視覚的に好適な照明を得ることが可能となる。

〈第２実施形態〉
次に、本発明の第２実施形態である照明装置について図面を参照しながら説明する。

図３は、本発明の第２実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。図４は、第２実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。図５は、第２実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。

図３、図４に示すように、本実施形態の照明装置２００は、第１実施形態と異なり、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２が少なくとも一つの屈曲部１３を有している。他の構成については、第１実施形態と同様であるので同一の符号を付す。

図３、図４、図５に示すように、レンズ体１０は、略球形状の中心部１１、及び、この中心部１１から水平面Ｈに対して所定角度α傾斜した方向に放射状に延びておりかつこの中心部１１に共通の焦点Ｆ２（２次焦点）が設定された複数の楕円体レンズ１２を備えている。レンズ体１０は、例えば、アクリル等の透明又は半透明材料により一体的に形成されている。

楕円体レンズ１２は、回転楕円体形状のレンズであり、途中に屈曲部１３を有している。この屈曲部１３を設けたことにより、本実施形態の照明装置２００の高さを、第１実施形態と比較して低くすることが可能となる。この屈曲部１３の外側には光源２０から楕円体レンズ１２に入射した光を全反射するための全反射面１３ａ（例えば、楕円体レンズ１２の１次焦点Ｆ１と屈曲後の２次焦点Ｆ２を結んだ直線を軸とする円筒の外周面の一部。以下円筒面１３ａという）が形成されている。楕円体レンズ１２はレンズ体１０の中心部１１とは反対側の端（１次焦点Ｆ１を含む自由端）が切断された形状に形成されており、その１次焦点Ｆ１に対応する位置には、単色又は多色（例えばＲＧＢの三色）ＬＥＤ等の光源２０が配置されている。なお、照明装置１００を車両等の移動体に設ける場合には、各楕円体レンズ１２と各光源２０との間に間隔（数ミリ程度）を設けるのが好ましい。このようにすれば、移動体の移動等に伴って照明装置１００が振動しても、楕円体レンズ１２と光源２０が接触し一方が他方を削る等の不具合を防止できる。

レンズ体１０の中心部１１（共通の焦点Ｆ２）には、図４に示すように、複数の光源２０それぞれから各楕円体レンズ１２に入射した光が各楕円体レンズ１２内（円筒面１３ａを含む）で反射（略全反射）して集まり、このレンズ体１０の中心部１１から屈折することなくレンズ体１０の外側に照射される。このように、複数の光源２０を用いながら単一の焦点Ｆ２に集光するため、この焦点Ｆ２にあたるレンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できる。

レンズ体１０下方には反射板３０が配置されているので、レンズ体１０の中心部１１から照射された光は、反射板３０の反射面３１により図４中上方に反射される。反射板３０の反射面３１は共通の焦点Ｆ２を焦点とする回転放物面に形成されているので、反射面３１による反射光は略平行光となる。

上記のようにレンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できるので、単一の反射板３０を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源２０の光を有効利用することが可能となる。例えば、反射板３０の反射面３１にエーミング面等を設定することにより、自動車用信号灯の配光規格等に適した光の広がりを付与することが可能である。

なお、各光源２０から楕円体レンズ１２に入射した光は、各光源２０の対称位置に位置する反射板３０の反射面３１（扇形領域）により反射される。例えば、図５に示す光源２０Ａから楕円体レンズ１２に入射した光は、その対称位置に位置する反射板３０の反射面３１Ａ（図５中斜線で示した扇形領域）により反射される。同様に、他の光源２０から楕円体レンズ１２に入射した光も、それぞれの対称位置に位置する反射面３１（扇形領域）により反射される。本実施形態では、楕円体レンズ１２の数を奇数本（９本を例示）としたので、各光源２０の対称位置に位置する反射面３１（扇形領域）を確保することが可能となっている。

なお、第１実施形態と同様、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２のうち、隣接する楕円体レンズ１２同士を補強アームで連結することで、レンズ体１０の強度を向上させてもよい。

以上説明したように、本実施形態の照明装置２００によれば、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２は少なくとも一つの屈曲部１３を有しているので、照明装置２００の高さを、第１実施形態と比較して低くすることが可能となる。

また、本実施形態の照明装置２００によれば、複数の光源２０を用いているが、レンズ体１０の中心部１１（共通の焦点Ｆ２）には複数の光源２０それぞれから各楕円体レンズ１２に入射した光が集まり、このレンズ体１０の中心部１１から照射される。このため、レンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板３０を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源２０の光を有効利用することが可能となる。なお、光源２０として多色ＬＥＤを用いれば、異なる色が混在したもの、あるいは中心部１１で複数色を混色させたもの等、視覚的に好適な照明を得ることが可能となる。

〈第３実施形態〉
次に、本発明の第３実施形態である照明装置について図面を参照しながら説明する。

図６は、本発明の第３実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。図７は、第３実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。

図６、図７に示すように、本実施形態の照明装置３００は、第１実施形態と異なり、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２が直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズ１２ａ、１２ｂを有しており、かつ、個別楕円体レンズ１２ａ、１２ｂが少なくとも一つの屈曲部１３を有している。他の構成については、第１実施形態と同様であるので同一の符号を付す。

図６、図７に示すように、レンズ体１０は、略球形状の中心部１１、及び、この中心部１１から水平面Ｈに対して所定角度α傾斜した方向に放射状に延びておりかつこの中心部１１に共通の焦点Ｆ３（３次焦点）が設定された複数の楕円体レンズ１２を備えている。レンズ体１０は、例えば、アクリル等の透明又は半透明材料により一体的に形成されている。

楕円体レンズ１２は、連結部１２ｃを介して直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズ１２ａ、１２ｂを有している。個別楕円体レンズ１２ａ、１２ｂは、連結部１２ｃに共通の焦点Ｆ２（２次焦点）が設定された回転楕円体形状のレンズであり、途中に屈曲部１３を有している。この屈曲部１３を設けたことにより、各楕円対レンズ１２（個別楕円体レンズ１２ｂ）の自由端側を略垂直方向に配置することが可能となり、これにより各光源２０を平面基板上に配置することが可能となる（光源２０等のレイアウトをし易くなる）。これにより作業性、生産性も向上する。また、この屈曲部１３を設けたことにより、本実施形態の照明装置３００の高さを、第１実施形態と比較して低くすることが可能となる。

この屈曲部１３の外側には光源２０から楕円体レンズ１２に入射した光を全反射するための全反射面１３ａ（例えば第２実施形態と同様の円筒面。以下円筒面１３ａという）が形成されている。楕円体レンズ１２（個別楕円体レンズ１２ｂ）はレンズ体１０の中心部１１とは反対側の端（１次焦点Ｆ１を含む自由端）が切断された形状に形成されており、その１次焦点Ｆ１に対応する位置には、単色又は多色（例えばＲＧＢの三色）ＬＥＤ等の光源２０が配置されている。なお、照明装置１００を車両等の移動体に設ける場合には、各楕円体レンズ１２と各光源２０との間に間隔（数ミリ程度）を設けるのが好ましい。このようにすれば、移動体の移動等に伴って照明装置１００が振動しても、楕円体レンズ１２と光源２０が接触し一方が他方を削る等の不具合を防止できる。

レンズ体１０の中心部１１（共通の焦点Ｆ３）には、図７に示すように、複数の光源２０それぞれから各楕円体レンズ１２に入射した光が各楕円体レンズ１２内（円筒面１３ａを含む）で反射（略全反射）して集まり、このレンズ体１０の中心部１１から屈折することなくレンズ体１０の外側に照射される。このため、複数の光源を用いながら単一の共通の焦点Ｆ３に集光するため、この焦点Ｆ３にあたるレンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できる。

レンズ体１０下方には反射板３０が配置されているので、レンズ体１０の中心部１１から照射された光は、反射板３０の反射面３１により図７中上方に反射される。反射板３０の反射面３１は共通の焦点Ｆ３を焦点とする回転放物面に形成されているので、反射面３１による反射光は略平行光となる。

上記のようにレンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視できるので、単一の反射板３０を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源２０の光を有効利用することが可能となる。例えば、反射板３０の反射面３１にエーミング面等を設定することにより、自動車用信号灯の配光規格等に適した光の広がりを付与することが可能である。

なお、各光源２０から楕円体レンズ１２に入射した光が、各光源２０の対称位置に位置する反射板３０の反射面３１（扇形領域）により反射されるのは、第２実施形態と同様である。

次に、レンズ体１０を含むレンズユニットの構成例について説明する。

図８は、第３実施形態のレンズ体１０を含むレンズユニットの構成例を説明するための図である。

図８に示すように、例えば、反射板３０の周縁に環状のフランジ部３２を設け、このフランジ部３２に各楕円体レンズ１２の数と同じ数の開口３２ａを形成する。そして、この各開口３２ａに各楕円体レンズ１２（個別楕円体レンズ１２ｂ）端部をそれぞれ嵌合させる。これにより、レンズ体１０と反射板３０を固定する。なお、楕円体レンズ１２端部に抜け止め防止爪１２ｄを設けるのが好ましい。また、環状の平面基板２１上に各光源２０を各楕円体レンズ１２端部に対向するように配置し、この各光源２０が配置された基板２１及び反射板３０を支持アーム２２両端面それぞれにネジ止め等する。これにより、反射板３０と光源２０（基板２１）を固定する。以上のようにして、レンズユニットを構成する。

なお、第１及び第２実施形態のレンズ体１０についても、同様の方法でレンズユニットを構成することが可能である。

なお、第１実施形態と同様、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２のうち、隣接する楕円体レンズ１２同士を補強アームで連結することで、レンズ体１０の強度を向上させてもよい。

以上説明したように、本実施形態の照明装置３００によれば、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２（個別楕円体レンズ１２ａ、１２ｂ）は少なくとも一つの屈曲部１３を有しているので、各楕円体レンズ１２（個別楕円体レンズ１２ｂ）の自由端側を略垂直方向に配置することが可能となり、これにより各光源２０を平面基板（例えば環状の平面基板２１）上に配置することが可能となる（光源２０等のレイアウトをし易くなる）。これにより作業性、生産性も向上する。

また、本実施形態の照明装置３００によれば、レンズ体１０を構成する楕円体レンズ１２は少なくとも一つの屈曲部１３を有しているので、照明装置２００の高さを、第１実施形態と比較して低くすることが可能となる。

さらに、本実施形態の照明装置３００によれば、複数の光源２０を用いているが、レンズ体１０の中心部１１（共通の焦点Ｆ２）には複数の光源２０それぞれから各楕円体レンズ１２に入射した光が集まり、このレンズ体１０の中心部１１から照射される。このため、レンズ体１０の中心部１１を従来の白熱電球等の単一光源と略同視でき、単一の反射板３０を用いた従来と同様の手法により配光等を制御することが可能である。これにより、複数の光源２０の光を有効利用することが可能となる。なお、光源２０として多色ＬＥＤを用いれば、異なる色が混在したもの、あるいは中心部１１で複数色を混色させたもの等、視覚的に好適な照明を得ることが可能となる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

本発明の第１実施形態である照明装置の側面図である。 第１実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。 本発明の第２実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。 第２実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。 第２実施形態で用いられるレンズ体の平面図である。 本発明の第３実施形態である照明装置に用いられるレンズ体の斜視図である。 第３実施形態で用いられるレンズ体の一部側面図である。 第３実施形態で用いられるレンズ体を含むレンズユニットの構成例である。

符号の説明

１００、２００、３００…照明装置、１０…レンズ体、１１…中心部、１２…楕円体レンズ、１２ａ…個別楕円体レンズ、１２ｂ…個別楕円体レンズ、１２ｃ…連結部、１２ｄ…防止爪、１３…屈曲部、１３ａ…全反射面（円筒面）、２０…光源、２１…平面基板、２２…支持アーム、３０…反射板、３１…反射面、３２…フランジ部、３２ａ…開口、４０…筐体

Claims (5)

1. 中心部、及び、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズを有するレンズ体と、
   前記楕円体レンズごとに設けられており、該楕円体レンズに入射させる光を発光する光源と、
   前記各光源から前記各楕円体レンズそれぞれに入射し前記共通の焦点から照射される光を反射する反射面を有する反射板と、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、
   前記屈曲部には前記光源から前記楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記楕円体レンズは直列に接続された少なくとも二つの個別楕円体レンズを有しており、
   前記個別楕円体レンズは少なくとも一つの屈曲部を備えており、
   前記屈曲部には前記光源から前記個別楕円体レンズに入射した光を全反射するための全反射面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記反射板の反射面は、前記共通の焦点を焦点とする回転放物面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
5. 中心部と、該中心部から放射状に延びておりかつ該中心部に共通の焦点が設定された複数の楕円体レンズと、を備えることを特徴とするレンズ体。

Images