JP2009099493A - 照明光学系 - Google Patents

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Abstract

【課題】所定幅で伸延する照明領域をLED素子からなる光源を用いて十分な輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明する。
【解決手段】光源ユニット1からの拡散光束を照明領域の幅方向Yについて照明領域幅に応じた角度領域に集光することにより、照明領域の長手方向Xに拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズ2と、このサブレンズ2で集光された集光光束を全体として照明領域へ向けて出射するとともに、その一部を長手方向に沿って屈折させて照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズ3とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、照明技術に関し、特に所定幅で伸延する照明領域を照明する技術に関する。
近年、高輝度で白色のLED素子が安価に提供されつつあり、このようなLED素子を照明光源として用いる照明装置が提案されている(例えば、特許文献1など参照)。この種の照明装置は、LED素子の周囲にフレネルレンズなどの配光レンズを配置して、円形あるいは楕円形の照明領域を照明している。
また、このようなLED素子のモールド樹脂に形成されたレンズに加え、LED素子の周囲に反射鏡やプリズムを設け、これらLED素子をマトリクス状に配置することにより、照明領域を照明するものも提案されている(例えば、特許文献2など参照)。
特開2005−196983号公報 特開2004−253478号公報
しかしながら、このような従来技術では、円形、楕円形、あるいは矩形の照明領域を照明することを目的としているため、所定幅で伸延する照明領域を効率よく照明できないという問題点があった。
この種の白色LED素子は、輝度が大幅に改善されたとはいえ、従来の照明用光源、例えば蛍光ランプ、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、ナトリウムランプなどのランプに比較して光量が少ないため、照明領域を十分な照度で照明することは難しい。したがって、LED素子からの光束を所望の照明領域に効率よく配光することが必要となる。
従来技術では、2次元的な拡がりを持つ円形あるいは楕円形の照明領域を有しているため、所定幅で伸延する照明領域に適用した場合、照明領域の幅方向に余分な光が出射されるため、所望の照明領域の照度が低下する。また、従来技術では、円形あるいは楕円形の照明領域に対して光が均一に出射されるため、照明領域の周縁部における照度が低下する。したがって、特に所定幅で伸延する照明領域では、その遠端領域の照度が不足することから、照明領域内においてムラのない輝度、すなわち良好な輝度均斉度を得ることができない。。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、所定幅で伸延する照明領域をLED素子からなる光源を用いて十分な輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明することが可能な照明光学系を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる照明光学系は、所定幅で伸延する照明領域を、この照明領域の長手方向に並ぶ複数のLED素子からなる光源からの拡散光束で照明する照明光学系であって、光源からの拡散光束を照明領域の幅方向について照明領域幅に応じた角度領域に集光することにより、照明領域の長手方向に拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズと、このサブレンズで集光された集光光束を全体として照明領域へ向けて出射するとともに、その一部を長手方向に沿って照明領域内の遠端領域の方向へ屈折させて出射するメインレンズとを備えている。
この際、メインレンズとして、幅方向に伸延するとともに長手方向に沿って湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分の底部と端部との間に、集光光束のうち入射された光を屈折させて照明領域へ出射する1つ以上の部分レンズが形成されてレンズを用いてもよい。
この際、メインレンズの部分レンズとして、照明領域の遠端領域の方向に光軸を有する凸レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、照明領域の中央領域の方向に光軸を有する凹レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域と遠端領域との間の中間領域へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを用いてもよい。
また、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域へ向けて照射された光の一部を、中央領域と遠端領域の間の中間領域、または遠端領域へ向けて出射する凹レンズを用いてもよい。
また、メインレンズは、幅方向に伸延するとともに長手方向に沿って湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその底部から当該底部と端部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成してもよい。
また、メインレンズは、幅方向に伸延するとともに長手方向に沿って湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその端部から当該端部と底部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成してもよい。
本発明によれば、光源ユニットのLED素子から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズにより、照明領域の長手方向に沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズにより、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向に沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。
したがって、光源ユニットのLED素子から拡散光束を、所定幅で伸延する所望の照明領域内に効率よく集光でき、中央領域に比較して照度が不足する遠端領域においても、十分な照度を得ることができる。このため、光源としてLED素子を用いた場合でも、照明領域全域にわたり十分な路面輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[照明光学系]
まず、図1〜図4を参照して、本発明の一実施の形態にかかる照明光学系について説明する。図1は、本発明の一実施の形態にかかる照明光学系を示す構成図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、光源ユニットを斜め下方から見た斜視図である。図4は、サブレンズを斜め下方から見た斜視図である。図5は、メインレンズを斜め下方から見た斜視図である。
照明光学系は、所定幅で伸延する照明領域を、この照明領域の長手方向に並ぶ複数のLED素子からなる光源からの拡散光束で照明する光学系である。この照明光学系は、例えば、車道や歩道などの道路を照明する場合、道路から8m〜12mの高さ位置に設置され、35m間隔で道路に沿って等間隔に配置される。
本実施の形態は、光源ユニット1からの拡散光束を照明領域の幅方向について当該照明領域幅に応じた角度領域に集光することにより、照明領域の長手方向に拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズ2と、このサブレンズ2で集光された集光光束を全体として照明領域へ向けて出射するとともに、その一部を長手方向に沿って屈折させて照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズ3とを備えている。
次に、照明光学系の構成について詳細に説明する。以下では、理解を容易とするため、照明領域をその上方に配置した照明光学系を用いて照明する場合を例として説明する。また、照明領域が伸延する長手方向を長手方向Xと定義し、この長手方向Xと直交して照明領域を横断する幅員方向を幅方向Yと定義し、これら長手方向Xおよび幅方向Yと直交して照明光学系から照明領域へ向かう方向を下方向Zと定義する。また照明光学系を照明領域の反対側から見た面を照明光学系の正面とする。
光源ユニット1は、図3に示すように、平面視長方形状の基板11と、この基板11の底面12に複数のLED素子14が一列に実装されてなる発光部13から構成されている。各LED素子は表面実装型のLEDチップからなり、LED素子から四方へ拡散する拡散光束が出射される。この発光部13の長手方向Xおよび幅方向Yの中心位置を発光中心点15という。
サブレンズ2は、全体としてガラスや透明樹脂からなり、図4に示すように、光源ユニット1の発光部13に沿って長尺の、下方へ凸の蒲鉾形状をなすシリンドリカルレンズなどのレンズ部21と、隣接するレンズ部21の上側端部間を連結する連結部22とから構成されている。この連結部22により、光源ユニット1の発光部13の配置ピッチに応じて各レンズ部21が並行配列されて一体化されている。各レンズ部21の長手方向Xおよび幅方向Yの中心位置を光中心位置23という。
メインレンズ3は、全体としてガラスや透明樹脂からなり、図5に示すように、幅方向Yに沿って伸延するとともに、下方へ湾曲する樋形状をなすレンズ部31から構成されている。また、レンズ部31は、光中心位置Pを中心として長手方向Xに沿った俯角方向において、その湾曲部分の左右の端部3Aから底部3Bまでの間に、機能の異なる部分レンズ31R,32R,33Rと部分レンズ31L,32L,33Lがそれぞれ連接形成されている。このうち、部分レンズ31R,32Rは1つの部分レンズ(凸レンズ)34Rと見なすことができ、部分レンズ31L,32Lを1つの部分レンズ(凸レンズ)34Lと見なすことができ、部分レンズ33R,33Lを1つの部分レンズ(凹レンズ)33と見なすことができる。
このようにして、光源ユニット1の発光部13は、その長尺方向が長手方向Xと並行して複数並列配置され、サブレンズ2は、これら発光部13の下方位置に、その長尺方向が発光部13に並行してそれぞれ配置される。また、メインレンズ3は、これらサブレンズ2の下方位置に、その長尺方向がこれら発光部13およびサブレンズ2とは直交する幅方向Yと並行して配置される。
図1および図2に示すように、レンズ部31は、湾曲内側上部位置に所望の照明領域が得られる共役点として、レンズ部31の長手方向Xにおける左右中央位置であって、レンズ部31の湾曲部分の左右の端部3Aから僅かに上方の位置に、光中心位置(光中心線)Pが設計されている。光源ユニット1は、発光部13の発光中心点15がメインレンズ3の光中心位置Pと一致するよう配置される。また、サブレンズ2は、レンズ部21の光中心位置23が、発光中心点15と光中心位置Pを通過する下方向Zに並行な光軸Q上に位置するよう、光源ユニット1とメインレンズ3との間に配置される。
これにより、光源ユニット1のLED素子14から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズ2により、長手方向Xに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズ3により、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向Xに沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。
[光学系の動作]
次に、図6〜図10を参照して、本発明の一実施の形態にかる照明光学系の光学系の動作について説明する。
図6は、本発明の一実施の形態にかかる照明光学系を示す正面図である。図7は、本発明の一実施の形態にかかる照明光学系を示す平面図である。図8は、メインレンズの光拡散特性を示す説明図である。図9は、光源ユニット単体の配光特性を示す説明図である。図10は、本発明の一実施の形態にかる照明光学系のメインレンズを用いた場合の光源ユニットの配光特性を示す説明図である。
照明領域8は、本実施の形態にかかる照明光学系を用いた照明により所定の輝度を得る領域であり、略長方形をなしている。レンズ部31の光中心位置Pに配置された発光部13からの拡散光束は、サブレンズ2により、長手方向Xに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、レンズ部31へ導かれる。
この集光光束は、幅方向Yにおいて少なくとも照明領域8の幅に応じた角度の拡がりを有している。このため、照明光学系から照明領域8までの距離が長い場合、図2に示したように、幅方向Yにおいてほぼ並行な光線をなしており、レンズ部31では、幅方向Yにおいて集光光束に対してほとんど作用しない。したがって、ここでは幅方向Yに関する配光機能の説明は省略し、長手方向Xに沿った俯角方向におけるメインレンズ3の配光機能について説明する。
なお、以下では、光中心位置Pすなわち光源ユニット1の発光部13の左右中心から出射された集光光束に関するメインレンズ3の配光特性を説明するが、図1に示すように、光源ユニット1の発光部13は、長手方向Xに沿ってある程度の長さを有している。したがって、実際には、発光部13の左右中心から出射された集光光束により形成された照明領域8に重なるように、この照明領域8に対して長手方向Xに沿って僅かにずれた照明領域が、発光部13の左右端部から出射された集光光束に基づいてメインレンズ3により形成される。
レンズ部31は、図8に示すように、光中心位置Pを中心として長手方向Xに沿った俯角方向において、湾曲部分の左右の端部3Aから底部3Bまでの角度方向に設けた3つの角度領域θ1、θ2、θ3のそれぞれに対応して、機能の異なる部分レンズが連接形成された複合レンズから構成されている。
以下では、光中心位置Pから見て、角度領域θ1と角度領域θ2の境目方向を角度方向θAと定義し、光中心位置Pから見て、角度領域θ2と角度領域θ3の境目方向を角度方向θBと定義し、光中心位置Pから見て、真下の方向を真下方向θCと定義する。これら角度領域θ1,θ2,θ3および角度方向θA,θBは、光中心位置Pと真下方向θCを結ぶ線、すなわち光軸Qを中心として左右対称である。
端部3Aから始まる角度領域θ1に設けられた部分レンズ31R,31Lは、端部3Aから角度方向θAに向けて、その湾曲部分の厚さが徐々に厚くなる凸レンズから構成されている。
すなわち、これら部分レンズ31R,31Lは、集光光束のうち照明領域8の遠端領域8Aより遠方へ向けて出射された光の一部を、長手方向Xに沿って屈折させることにより、遠端領域8Aへ向けて出射する凸レンズである。
これにより、サブレンズ2からの集光光束のうち長手方向Xにおいて照明領域8より遠方方向ここでは角度領域θ1へ出射された光41R,41Lは、部分レンズ31R,31Lにより当初の進路方向より斜め下方へ屈折して、光51R,51Lとして照明領域8の遠端領域8Aへ出射される。
したがって、凸レンズという比較的簡素な構成の部分レンズ31R,31Lにより、照明領域8内において比較的不足している遠端領域8Aの照度を、照明領域8より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域8を効率よく均等に照明することができる。
角度領域θ1に続いて始まる角度領域θ2に設けられた部分レンズ32R,32Lは、角度方向θBから角度方向θAに向けて、その湾曲部分の厚さが徐々に厚くなる凸レンズから構成されている。
すなわち、これら部分レンズ32R,32Lは、集光光束のうち照明領域8の中央領域8Cと遠端領域8Aとの間の中間領域8Bへ向けて出射された光の一部を、長手方向Xに沿って屈折させることにより、遠端領域8Aへ向けて出射する凸レンズである。
これにより、サブレンズ2からの集光光束のうち長手方向Xにおいて斜め下方向ここでは角度領域θ2へ出射された光42R,42Lは、部分レンズ32R,32Lにより当初の進路方向より斜め上方へ屈折して、光52R,52Lとして照明領域8の遠端領域8Aへ出射される。
したがって、凸レンズという比較的簡素な構成の部分レンズ32R,32Lにより、照明領域8内において比較的不足している遠端領域8Aの照度を、照度が十分な照度の中間領域8Bへ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域8を効率よく均等に照明することができる。
一方、角度領域θ2に続いて始まる角度領域θ3に設けられた部分レンズ33R,33Lは、角度方向θBから底部3B方向に向けて、その湾曲部分の厚さが徐々に薄くなる凹レンズから構成されている。
すなわち、これら部分レンズ33R,33Lは、集光光束のうち照明領域の中央領域へ向けて照射された光の一部を、長手方向Xに沿って屈折させることにより、中間領域8Bまたは遠端領域8Aへ向けて出射する凹レンズである。
これにより、サブレンズ2からの集光光束のうち長手方向Xにおいて中央領域8C方向ここでは角度領域θ3へ出射された光43R,43Lは、部分レンズ33R,33Lにより当初の進路方向より斜め上方へ屈折して、光53R,53Lとして照明領域8の中間領域8Bさらには遠端領域8Aへ出射される。
したがって、凹レンズという比較的簡素な構成の部分レンズ33R,33Lにより、照明領域8内において比較的不足している中間領域8Bや遠端領域8Aの照度を、照度が過剰な中央領域8Cへ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域8を効率よく均等に照明することができる。
部分レンズのうち、互いに隣接する部分レンズ31R,32Rや部分レンズ31L,32Lは、いずれも凸レンズであることから、これらを一体の部分レンズとして捉えることができる。すなわち、部分レンズ31R,32Rは、遠端領域8Aの方向すなわち角度方向θAに光軸を有する凸レンズ34Rから形成してもよい。
これにより、集光光束のうち長手方向Xにおいて照明領域8より遠方方向ここでは角度領域θ1へ出射された光41Rと、斜め下方向ここでは角度領域θ2へ出射された光42Rとが、凸レンズ34Rにより屈折して、光51R,52Rとして照明領域8の遠端領域8Aへ出射される。
同じく、部分レンズ31L,32Lは、遠端領域8Aの方向すなわち角度方向θAに光軸を有する凸レンズ34Lから形成してもよい。
これにより、集光光束のうち長手方向Xにおいて照明領域8より遠方方向ここでは角度領域θ1へ出射された71Lと、斜め下方向ここでは角度領域θ2へ出射された光42Lとが、凸レンズ34Lにより屈折して、光51L,52Lとして照明領域8の遠端領域8Aへ出射される。
また、部分レンズのうち、互いに隣接する部分レンズ33R,33Lは、いずれも凹レンズであることから、これらを一体の部分レンズとして捉えることができる。すなわち、部分レンズ33R,33Lは、中央領域8Cの方向すなわち光軸Q上の真下方向θCに光軸を有する凹レンズ33から形成してもよい。
これにより、集光光束のうち中央領域8C方向ここでは角度領域θ3へ出射された光43R,43Lが、凹レンズ33により屈折して、光53R,53Lとして照明領域8の中間領域8Bおよび遠端領域8Aへ出射される。
図10に示すメインレンズ3の配光特性によれば、図9の光源ユニット単体の配光特性と比較して、照明領域8の遠端領域8Aの方向、ここでは真下方向θC(光軸Q)から長手方向Xにおいて約60°の角度方向に高い光度が得られていることがわかる。
角度方向θAや角度領域θ1については、照明光学系の設置高さと照明領域8の遠端領域8Aとの角度位置関係により決定すればよい。また、角度方向θBや角度領域θ2、θ3については、照明領域8の全域にわたり照度分布が所望の範囲内に納まるような角度、例えば真下方向θCから長手方向Xにおいて約40°の角度方向を選択すればよい。
[本実施の形態の効果]
このように本実施の形態は、光源ユニットからの拡散光束を照明領域の幅方向について照明領域幅に応じた角度領域に集光することにより、照明領域の長手方向に拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズと、このサブレンズで集光された集光光束を全体として照明領域へ向けて出射するとともに、その一部を長手方向に沿って屈折させて照明領域内の遠端領域の方向へ出射するメインレンズとを備えている。
これにより、光源ユニットのLED素子から下方へ出射された拡散光束が、サブレンズにより、長手方向Xに沿って拡がる扇形の集光光束に集光された後、メインレンズにより、照明領域全体へ向けて出射されるとともに、集光光束の一部が長手方向Xに沿って屈折して照明領域内の遠端領域の方向へ出射される。
したがって、光源ユニットのLED素子から拡散光束を、所定幅で伸延する所望の照明領域内に効率よく集光でき、中央領域に比較して照度が不足する遠端領域においても、十分な照度を得ることができる。このため、光源としてLED素子を用いた場合でも、照明領域全体にわたり十分な輝度と良好な輝度均斉度で効率よく照明することが可能となる。
また、本実施の形態では、メインレンズとして、幅方向Yに伸延するとともに長手方向Xに沿って下方へ湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分の底部と端部との間に、集光光束のうち入射された光を屈折させて照明領域へ出射する1つ以上の部分レンズが形成されたレンズを用いるようにしたので、長手方向Xに沿って拡がる扇形の集光光束について、長手方向Xに沿った俯角方向において所望の配光特性を容易に得ることができる。
また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち斜め下方向へ照射される光を屈折させて、照明領域の遠端領域へ出射する凸レンズを用いるようにしたので、凸レンズという比較的簡素な構成のレンズにより、遠端領域の照度不足を、照度が十分な中間領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。
また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ照射される光を屈折させて、照明領域の遠端領域へ出射する凸レンズを用いるようにしたので、凸レンズという比較的簡素な構成のレンズより、遠端領域の照度不足を、照明領域より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。また、遠方方向へ出射される光が低減されるため、道路照明の場合には走行車両のドライバーが感じる眩しさを抑制できる。
また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、照明領域の遠端領域の方向に光軸を有する凸レンズを用いるようにしたので、凸レンズという比較的簡素な構成のレンズにより、遠端領域の照度不足を、照度が十分な中間領域へ出射されていた光の一部、および照明領域より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。また、遠方方向へ出射される光が低減されるため、道路照明の場合には走行車両のドライバーが感じる眩しさを抑制できる。
また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち中央領域へ照射される光を拡散させて、照明領域のうち当該中央領域へ出射する凹レンズを用いるようにしたので、凹レンズという比較的簡素な構成のレンズより、遠端領域の照度不足を、照度が過剰な中央領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。
また、本実施の形態では、メインレンズの部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを用いるようにしたので、凹レンズという比較的簡素な構成のレンズより、遠端領域の照度不足を、照度が過剰な中央領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。
また、本実施の形態では、メインレンズが、幅方向Yに伸びかつ下方に湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分において底部から底部と端部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されているため、遠端領域の照度不足を、照度が十分な中間領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。
また、本実施の形態では、メインレンズが、幅方向Yに伸びかつ下方に湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分において端部から端部と底部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されているため、遠端領域の照度不足を、照明領域より遠方方向へ出射されていた無駄な光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。
また、本実施の形態では、メインレンズが、幅方向Yに伸びかつ下方に湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分において端部と底部の間の中間部から底部に向けて厚さが徐々に薄くなるよう形成されているため、遠端領域の照度不足を、遠端領域の照度不足を、照度が過剰な中央領域へ出射されていた光の一部で補うことができる。このため、ランプに比べて光量が少ないLED素子であっても、照明領域を効率よく均等に照明することができる。
また、本実施の形態では、幅方向Yに並列配置された光源ユニットを複数備えるとともに、これら光源ユニットごとにサブレンズを備え、メインレンズにより、これらサブレンズで集光された個々の集光光束を長手方向Xに沿った任意の俯角で屈折させて拡散するようにしたので、複数の光源ユニットでメインレンズを共用でき、製品・製造コストを削減できるとともに、各光源ユニットでばらつきのない配光特性を容易に実現することが可能となる。なお、1つの光源ユニットにより十分な光量が得られる場合、光源ユニットおよびサブレンズをメインレンズに対して1組だけ設けた構成でも、前述と同様の作用効果が得られる。
[実施の形態の拡張]
以上では、メインレンズ3が複数の部分レンズ31R,32R,33R,33L,32L,31L、あるいは部分レンズ34R,33,34Lから構成されている場合を例として説明したが、部分レンズの構成については、これに限定されるものではなく、例えばメインレンズ3のうち特定の角度領域にのみ部分レンズを形成してもよい。
例えば、図8のうち角度領域θ1にのみ部分レンズ31R,31Lを形成し、角度領域θ2,θ3については、左右の角度方向θAにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ31R,31Lによる作用のみを利用して、遠端領域8Aの照度を補うことができる。
また、図8のうち角度領域θ3にのみ部分レンズ33R,33L、すなわち部分レンズ33を形成し、角度領域θ1,θ2については、左右の角度方向θBにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ33による作用のみを利用して、中間領域8Bさらには遠端領域8Aの照度を補うことができる。
また、図8のうち角度領域θ2にのみ部分レンズ32R,32Lを形成し、角度領域θ1については、左右の角度方向θAにおける厚さで湾曲部分を形成し、角度領域θ3については、左右の角度方向θBにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ32R,32Lによる作用のみを利用して、遠端領域8Aの照度を補うことができる。
また、これら部分レンズ31R,32R,33R,33L,32L,31Lのいずれかを任意に組合せて形成してもよい。例えば、角度領域θ1,θ2については、部分レンズ31R,32R,32L,31L、すなわち部分レンズ34R,34Lを形成し、角度領域θ3については、左右の角度方向θBにおける厚さで湾曲部分を形成してもよい。これにより、部分レンズ34R,34Lによる作用のみを利用して、遠端領域8Aの照度を補うことができる。
また、これら部分レンズは、真下方向θCを中心として左右対称に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、左右非対称で上記部分レンズを形成してもよい。また、部分レンズ31R,32R,33Rと部分レンズ31L,32L,33Lは、真下方向θCを中心としてそれぞれ左右対称な配光特性を有することを前提として説明したが、これに限定されるものではなく、それぞれ左右非対称な配光特性を有する部分レンズを形成してもよい。
本発明の一実施の形態にかかる照明光学系を示す構成図である。 図1のA−A断面図である。 光源ユニットを斜め下方から見た斜視図である。 サブレンズを斜め下方から見た斜視図である。 メインレンズを斜め下方から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態にかる照明光学系の要部を示すA−A断面図である。 本発明の一実施の形態にかる照明光学系の要部を示すB−B断面図である。 メインレンズの光拡散特性を示す説明図である。 光源ユニット単体の配光特性を示す説明図である。 本発明の一実施の形態にかる照明光学系のメインレンズを用いた場合の光源ユニットの配光特性を示す説明図である。
符号の説明
1…光源ユニット、11…基板、12…底面、13…発光部、14…LED素子、15…発光中心点、2…サブレンズ、21…レンズ部、22…連結部、23…光中心位置、3…メインレンズ、31…レンズ部、3A…端部、3B…底部、31R,31L,32R,32L,33R,33L…部分レンズ、33…部分レンズ(凹レンズ)、34R,34L…部分レンズ(凸レンズ)、41R,41L,42R,42L,43R,43L…光(屈折前)、51R,51L,52R,52L,53R,53L……光(屈折後)、8…照明領域、8A…遠端領域、8B…中間領域、8C…中央領域、P…光中心位置、Q…光軸、X…長手方向、Y…幅方向、Z…下方向、θ1,θ2,θ3…角度領域、θA…角度方向(遠端領域方向)、θB…角度方向(中間領域方向)、θC…真下方向(中央領域方向)。

Claims (10)

  1. 所定幅で伸延する照明領域を、この照明領域の長手方向に並ぶ複数のLED素子からなる光源からの拡散光束で照明する照明光学系であって、
    光源からの拡散光束を照明領域の幅方向について照明領域幅に応じた角度領域に集光することにより、照明領域の長手方向に拡がる扇形の集光光束を出射するサブレンズと、
    このサブレンズで集光された集光光束を全体として照明領域へ向けて出射するとともに、その一部を前記長手方向に沿って照明領域内の遠端領域の方向へ屈折させて出射するメインレンズと
    を備えることを特徴とする照明光学系。
  2. 請求項1に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記幅方向に伸延するとともに前記長手方向に沿って湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分の底部と端部との間に、集光光束のうち入射された光を屈折させて照明領域へ出射する1つ以上の部分レンズが形成されていることを特徴とする照明光学系。
  3. 請求項2に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記部分レンズとして、照明領域の遠端領域の方向に光軸を有する凸レンズを有することを特徴とする照明光学系。
  4. 請求項2に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記部分レンズとして、照明領域の中央領域の方向に光軸を有する凹レンズを有することを特徴とする照明光学系。
  5. 請求項2に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域と遠端領域との間の中間領域へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを有することを特徴とする照明光学系。
  6. 請求項2に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記部分レンズとして、集光光束のうち照明領域より遠方へ向けて出射された光の一部を遠端領域へ向けて出射する凸レンズを有することを特徴とする照明光学系。
  7. 請求項2に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記部分レンズとして、集光光束のうち照明領域の中央領域へ向けて照射された光の一部を、中央領域と遠端領域の間の中間領域、または遠端領域へ向けて出射する凹レンズを有することを特徴とする照明光学系。
  8. 請求項1に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記幅方向に伸延するとともに前記長手方向に沿って湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその底部から当該底部と端部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されていることを特徴とする照明光学系。
  9. 請求項1に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記幅方向に伸延するとともに前記長手方向に沿って湾曲する樋形状をなし、当該湾曲部分においてその端部から当該端部と底部の間の中間部に向けて厚さが徐々に厚くなるよう形成されていることを特徴とする照明光学系。
  10. 請求項1に記載の照明光学系において、
    前記メインレンズは、前記幅方向に並列配置された複数のサブレンズにわたって前記幅方向に伸遠し、これらサブレンズからの個々の集光光束を一括して前記照明領域へ向けて出射するとともに、それぞれの一部を前記長手方向に沿って前記照明領域内の遠端領域の方向へ屈折させて出射することを特徴とする照明光学系。
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