JP2009129794A - スポットライト - Google Patents

Abstract

【課題】光源とズームレンズを有し、被照射面積を変えて照射するスポットライトにおいて、光の照射効率を良くし、小型化すると共に照射範囲を絞っても暗くならないようにする。
【解決手段】スポットライト１０は、光源２と、光源２の前方に配設されたズームレンズ３と、光源２の光が一端側から入射され、他端側が開口され、光源２の光をズームレンズ３に導光する光ガイド部４とを備える。光ガイド部４は、略正多角形状の断面を成して光源２の光を導光する筒体５と、筒体５の開口５２の断面積を、その形状を略正多角形状に保ちながら変更するアイリス部６とを備える。これにより、筒体５で光源２の光のガイドして開口５２に集光でき、光の照射効率を良くできると共に、アイリス部６により開口５２の断面積を変化させて、被照射面積を変えることができるので、ズームレンズ３の光学系を短く小型化できると共に、照射範囲を絞っても暗くならないようにできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、店舗、美術館、博物館などで用いられる照明物の大きさに応じてスポット照明するスポットライトに関する。

従来のスポットライトは、ＬＥＤなどの光源の光をマスクの開口に照射し、この開口を擬似光源面としてズームレンズにより光を被照射体に結像することにより照明していた。しかし、このようなスポットライトにおける被照射面積の調整は、ズームレンズ内の複数のレンズ間隔を調整しながら焦点調整と連動して行われるため、調整に時間が掛かると共に、被照射面積を小さくしようとするとレンズ間距離を長くする必要があるため、光学レンズ系が長くなり、スポットライトが大型化していた。

また、複数個のＬＥＤを備えた発光部からの光がアパーチャ部に入射されると共に、アパーチャ部から出射する光の遮光範囲を調節する遮光部をアパーチャ部の前に設けたスポットライトが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このスポットライトは、ＬＥＤの一部の光がアパーチャ部外に到達して、照射効率が低下することがあると共に、アパーチャ部の前に光源の光を遮る遮光部を設けているため、照射範囲を狭めると暗くなるという問題があった。
特開２００６−２６９１８２号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、光源と結像レンズとを用いて被照射面積の大きさを変えて照射するスポットライトにおいて、光源の光の照射効率を良くすると共に、小型化でき、照射範囲を絞っても暗くなることのないスポットライトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源と、前記光源の前方に配設された結像レンズと、を備えたスポットライトであって、前記光源からの光が一端側から入射され、他端側が開口され、光源の光を前記結像レンズに導光する筒状の光ガイド部を備え、
前記光ガイド部は、該光ガイド部の光軸に直交する開口の断面積を可変に構成されているものである。

請求項２の発明は、請求項１のスポットライトにおいて、前記光ガイド部は、略正多角形を成すように配設された複数の反射板と、前記反射板を各々移動させることにより、前記開口形状を略正多角形状に保ちながら変更する変更機構と、を備えたものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載のスポットライトにおいて、前記光ガイド部の隣接し合う反射板は、光軸方向の一辺が他の反射板の面に接するように配設されていて、該辺部がＲ形状に形成されているものである。

請求項４の発明は、請求項２に記載のスポットライトにおいて、前記反射板の内面は鏡面処理されているものである。

請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のスポットライトにおいて、前記光ガイド部と前記結像レンズとの間に、前記光ガイド部からの光を通すための円形状開口を有したマスク部を挿入自在に設けてなるものである。

請求項１の発明によれば、光ガイドを備えたことにより、光源の光が殆ど漏れることなく結像レンズに導光することができ、しかも光源からの光を遮光することなく開口の断面積を変えることができるので、照射効率が向上し、照射光の被照射面積を絞っても明るさが低下しないようにできる。また、結像レンズを殆ど移動させることなく被照射面積の大きさを変えることができ、光学系を短く小型化できる。

請求項２の発明によれば、光ガイド部の開口形状は、略正多角形に保たれた状態で変化するので、照射スポットの中心が分かり易く、スポット照明操作がし易い。

請求項３の発明によれば、隣接する反射板の接触が滑らかな面で行われるので、開口形状の変更をスムーズに行うことができる。

請求項４の発明によれば、筒体内部における光の反射率が良くなるので、光源の光を効率的に開口に導くことができる。

請求項５の発明によれば、光ガイド部の開口から出た正多角形状の照射パターンの光がマスク部の円形状開口を通ることにより、凹凸の少ない円形に近い照射パターンが得られる。

以下、本発明の第１の実施形態に係るスポットライトについて、図１乃至図８を参照して説明する。図１，２において、本実施形態のスポットライト１０は、一端が閉鎖され、他端が開放された矩形の筺体１と、筺体１内の閉鎖端側に配設された光源２と、光源２の前方に配設されたズームレンズ（結像レンズ）３と、光源２の光をズームレンズ３に導光する光ガイド部４とを備え、展示場等の被照射面１００にズームレンズ３からの照射光１０１を投光する。筺体１は、つや消し黒色の塗装がなされた金属又は樹脂により形成される。光ガイド部４は、略正多角形の断面を成すように配設された複数の反射板５１を有する筒体５と、光ガイド部４の開口４１の断面形状を変化させるアイリスシャッタ部（変更機構）（以下、アイリス部という）６とを備える。このアイリス部６の一端側から入射された光源の光は、筒体５を通ってその開口４１からズームレンズ３に導光される。アイリス部６は、開口４１の面積を変更するためのアイリス調整レバー６４有し、このアイリス調整レバー６４を矢印６０の方向に回転することにより、光ガイド部４の開口４１の面積が矢印４０の方向に拡大、縮小して、照射光１０１の径を変化させることができる。

光源２は、半導体素子からなる発光ダイオード（ＬＥＤ）（発光素子）２２及びＬＥＤ２２の前面に設けられた光学部材２３を有する発光体２１を複数備え、筺体１の閉鎖端近くに保持される光源基板１１に配設される。光学部材２３は、樹脂からなりＬＥＤ２２の周囲を覆う。これにより、発光体２１は、ＬＥＤ２２が樹脂で覆われた砲弾型ＬＥＤとなり、照射方向に指向性を持つ。これら発光体２１の光の光軸は、光ガイド部４の開口４１の中央部に向けられている。また、光源２は、光源基板１１により光ガイド部４のアイリス部６の一端部を覆うことにより、光ガイド部４内に収容されて、光源２の光の光軸と光ガイド部４の光軸とが、略一致するように配設される。

ズームレンズ３は、光ガイド部４の開口４１近くに配設される集光用のレンズ３１と、レンズ３１から筺体１の開口側に配設される焦点調整用のレンズ３２を有する。レンズ３１とレンズ３２は、アクリル、ポリカーボネイドなどの樹脂で形成され、それぞれ可動台３３、３４に支持され、可動台３３、３４を移動させて、レンズ間距離を調整する。また、レンズ３１とレンズ３２の各光軸は、光ガイド部４の光軸と略一致するように配設され、これらのレンズ３１、３２とにより、光源２からの光を集光し、光の焦点を被写体に結像する。このとき、開口４１の開口面積が一定の場合は、開口４１とレンズ３１間、レンズ３１とレンズ３２間の各距離を調整することにより、焦点距離を合わせながら、被照射面積を調整する。

筒体５は、図３（a）（ｂ）に示すように、複数枚（本例では８枚）の矩形の反射板５１を有し、隣接し合う反射板５１は、光ガイド部４の光軸方向の一辺が他の反射板５１の面に接するように配設されている。各反射板５１は、他の反射板５１の面に接する光軸方向の一辺側に２つの突起部５３を備え、これらの突起部５３の近傍における光軸方向と直交する位置に、突起部５３が貫通するスリット５４を有する。このスリット５４を貫通した突起部５３は、図３（ｂ）の矢印の方向に押圧される止め具５５に嵌合され、スリット５４内を移動可能とされ、かつスリット５３から抜け止めされる。８枚の反射板５１が留め具５５で互いに留めて組み合わされることにより、略正八角形の断面を有する筒体５が形成される。

複数の反射板５１による筒体５の組立ては、先ず、隣接する反射板５１の各突起部５３を、互いに相手の各スリット５４に貫通して挿入し、これら貫通された各突起部５３の先端部を、留め具５５により各突起部５３がスリット５４内で移動自由になるように順次留めて接続する。この接続された各反射板５１を、それらの突起部５３が各スリット５４中で、互いに同じ配置関係になるように、同じように移動させると、筒体５の開口５２（これは光ガイド部４の開口４１に相当）の光軸に直交する断面積が、その形状を略正多角形状に保ちながら変化する。

アイリス部６について、図４乃至図７を参照して説明する。アイリス部６は、筺体１内に固定された環状形状の固定フレーム６１と、固定フレーム６１内に回転可能に支持される環状の回転円盤６２と、固定フレーム６１と回転円盤６２との間に配設される複数の矩形を成すシャッタ羽根板６３を備えている。このシャッタ羽根板６３の両端は、それぞれ固定フレーム６１と回転円盤６２とに取り付けられ、各シャッタ羽根板６３のＡ部には、反射板５１が光の照射方向を軸として回転自在に支持され、回転円盤６２が回転することにより、筒体５の開口５２の断面積が、その形状を略正多角形状に保ちながら変更されるようになっている。

固定フレーム６１には、互いに同形を成す複数のシャッタ羽根板６３の各一端を回転可能に固定するための、周方向に複数個の支持孔６５ａが等間隔に設けられている。また、回転円盤６２には、シャッタ羽根板６３の他端を周方向に移動可能に支持するための、多数個の半径方向に長い長孔６５ｂが周方向に等間隔に設けられている。また、回転円盤６２の外周の一部には、アイリス調整レバー６４が取り付けられ、このアイリス調整レバー６４を操作して回転円盤６２を回動させることができる。

シャッタ羽根板６３は、図５に示すように、長方形状のアルミ等の金属板から成り、その両端の表裏には、突起部６６ａ、６６ｂが設けられている。これらの突起部６６ａ、６６ｂは、それぞれ固定フレーム６１の支持孔６５ａ及び回転円盤６２の長孔６５ｂに回転可能に取り付けられる。また、シャッタ羽根板６３の長手方向の中央部には、反射板５１を取り付けるための支持板部６７が、光軸方向に直角に伸延するように形成される。この支持板部６７は、各シャッタ羽根板６３を絞り込んだ状態で、各シャッタ羽根板６３が互いに重複しない部分に設けられる。

また、図６に示すように、支持板部６７には、その伸延方向の中央付近からシャッタ羽根板６３に直交するようにＬ字形に立ち上げられた光軸方向のヒンジ軸を有するヒンジ部６８が形成される。このヒンジ部６８の一端が、反射板５１の突起部５３の位置する辺と反対側の辺の角部に取り付けられて、この角部の光軸方向の辺をヒンジ軸の方向と略一致させるようにして、シャッタ羽根板６３に直交するように支持される。これにより、図７に示すように、反射板５１は、シャッタ羽根板６３に略直角に、かつ、光軸方向に平行に面しながらヒンジ軸を中心に回転自在となる。また、筒体５側と反対側のアイリス部６の端部には、光源２が配設された光源基板１１が装着され、アイリス部６の一端が閉鎖される。これにより、光源２の光は、殆ど筒体５の開口５２方向にのみ照射されるので、光の照射効率が良くなる。

上記のように構成された光ガイド部４においては、アイリス調整レバー６４を操作して回転円盤６２を回動させると、各シャッタ羽根板６３の一端は固定フレーム６１に固定されて回転し、その他端は、回転円盤６２とともに回動しながら、同時に長孔６５ｂ内を放射方向に移動する。このとき、各シャッタ羽根板６３は、回転対称になるように同じ動きをする。これにより、各シャッタ羽根板６３で囲まれた開口が、略正多角形を保ちながら変化する。従って、各シャッタ羽根板６３と連動して動く各反射板５１は、それらの反射板５１で囲んで形成した筒体５の開口５２を、同様に略正多角形を保ちながら変化させる。

このとき、図８（ａ）に示すように、アイリス調整レバー６４を矢印６０の方向に回転して、アイリス部６のシャッタ羽根板６３を絞り込んだ状態では、各反射板５１は、その突起部５３が隣接する他の反射板５１のスリット５４内を動いて、そのスリット５４の突起部５３側（ヒンジ部と反対側）にまで移動し、この状態が最小開口となる。また、シャッタ羽根板６３が開いていくと、突起部５３が他の反射板５１の嵌合するスリット５４内を移動し、筒体５の開口５２が開いて行き、突起部５３が嵌合するスリット５４内の突起部５３と反対側（ヒンジ部側）に移動したときに略最大開口となる。これにより、図８（ｂ）に示すように、光ガイド部４は、アイリス調整レバー６４を操作して、筒体５の開口５２の断面積を、その形状を略正多角形状に保ちながら変更することができる。即ち、光ガイド部４のアイリス部６を調整するだけで、略正多角形を保ちながら、簡単に被照射体の被照射面積を変えることができる。従って、被照射面積を変更させたい場合に、ズームレンズ３のレンズ３１、３２の間隔を変更させる必要はなく、アイリス部６で開口５２を変えることにより、被照射面積の変更を簡単に行える。

このように、上記実施形態のスポットライトによれば、光源２とズームレンズ３の間に光ガイド部４を設けたことにより、光源３の光を殆ど漏れることなくズームレンズ３に導光することができ、かつ光源３からの光を遮光することなく開口５２の断面積を変えることができるので、光源２の光の照射効率が向上する。これにより、照射光の被照射面積を絞っても明るさが低下しないようにできる。また、筒体５の開口５２の断面積を変えることにより、ズームレンズ３を殆ど移動させることなく被照射面積の大きさを変えることができるので、ズームレンズ３の光学系を短くでき、小型化できる。

また、光ガイド部４の筒体５内での光の多重反射により、開口５２に光源２の殆どの光が導光され、擬似光源となる開口５２の開口面が明るくなり、照射光が明るくなると共に、開口５２面における光量分布の均一性が良くなり、被照射面における照射パターンの光量の均一性が良くなる。

また、光ガイド部４の開口４１の開口形状は、略正多角形状に保たれた状態で変更されるので、照射スポットの中心が分かり易く、スポット照明操作がし易い。

次に、本発明における第２の実施形態に係るスポットライトについて、図９（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態のスポットライト１０は、光ガイド部４の隣接し合う反射板５１は、光軸方向の一辺が他の反射板５１の面に接するように配設されていて、この辺部がＲ形状に形成されている。他の構成は、前記実施形態と同様である。

本実施形態の筒体５においては、各反射板５１の光軸方向に直角の断面は、直線部５７とＲ形状のＲ部５８から成る。即ち、図９（ａ）のＢ部に示すように、筒体５における略正八多角形の断面の角部に位置する反射板５１の光軸方向の一端部には、その光軸方向に沿って筒体５の外側に向けて凸になるようにＲ状の曲げ加工が成されている。これにより、筒体５の断面形状は、その略正八多角形の角が殆ど取れて、スムーズな曲線状になり、被照射面積のパターン形状も曲線を成すループ形状とすることができる。

このように、上記実施形態のスポットライトによれば、隣接する反射板５１の接触が滑らかな面で行われるので、開口形状の変更をスムーズに行うことができる。

次に、本発明における第３の実施形態に係るスポットライトについて、図１０を参照して説明する。本実施形態のスポットライトは、筒体５の内面が鏡面処理されているものであり、他の構成は、前記実施形態と同様である。

本実施形態の筒体５においては、筒体５を形成する各反射板５１の内面側５１ａには、金属メッキ等により鏡面処理が成されている。これにより、筒体５内面における光の反射率が良くなるので、光源２の光を効率的に開口５２に導くことができ、光の照射効率がさらに向上する。

次に、本発明における第４の実施形態に係るスポットライトについて、図１１及び図１２を参照して説明する。本実施形態のスポットライトは、筒体５とズームレンズ（結像レンズ）３との間に、筒体５からの光を通すための円形状開口７１を有したマスク部７を挿入自在に設けてなるものであり、他の構成は、前記実施形態と同様である。

本実施形態のスポットライトにおいて、マスク部７は、筒体５の開口５２（開口４１と同じ）の前方に配設され、筐体１の上側面から挿入自在に装着されるようになっている。マスク部７の円形状開口７１の形状は、筒体５の断面形状の略正八多角形に略内接する円形状を成すように形成されている。また、開口５２と円形状開口７１とは、各開口の中心を通る中心軸が互いに略一致するように配設されている。これにより、筒体５から出射された略正八多角形の照射パターンを成す照射光１０１を、マスク部７の円形状開口７１を通すことにより、円形状の照射パターンを成す照射光１０２とすることができる。

このように、上記実施形態のスポットライト１０によれば、筒体５とズームレンズ３との間に、円形状開口７１を有したマスク部７を設けたことにより、筒体５の開口５２から出た略正多角形状の照射パターンの光がマスク部の円形状開口を通ることにより、凹凸の少ない円形に近い照射パターンが得られる。

なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上記実施形態では、筒体の断面形状が正八角形の場合を示したが、正八角形に限らず、正三角形、正方形など、任意の正多角形の形状にすることができる。また、シャッタ羽根板の形状は、矩形とは限らず、反射板が接続される辺以外を曲線状にして、開口部分以外はシャッタ羽根板で遮蔽するようにしてもよい。また、筒体の前に設けるマスク部に液晶シャッタ等を用いて筒体の開口の変化に合わせてマスク部の円形状開口を変えることもできる。

本発明の第１の実施形態に係るスポットライトの構成図。 上記スポットライトの光ガイド部の斜視図。 （ａ）は上記光ガイド部の筒体の斜視図、（ｂ）は同筒体の平面反射板の平面図。 上記光ガイド部のアイリス部の正面図。 上記光ガイド部のシャッタ羽根板の斜視図。 上記光ガイド部の筒体のシャッタ羽根板への取り付けを説明する図。 上記光ガイド部におけるアイリス部の側面図。 （ａ）は上記光ガイド部のアイリス部を閉じた状態の正面図、（ｂ）は同アイリス部におけるシャッタ羽根板による筒部の開口の変化を説明する図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係るスポットライトの筒体の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部の拡大図。 本発明の第３の実施形態に係るスポットライトの光ガイド部における筒体の構成図。 本発明の第４の実施形態に係るスポットライトの構成図。 （ａ）は上記スポットライトのマスク部の平面図、（ｂ）は同マスク部を筒体の開口に配設した状態を示す斜視図。

符号の説明

２ 光源
３ ズームレンズ（結像レンズ）
４ 光ガイド部
５ 筒体（光ガイド部）
６ アイリス部（光ガイド部）
７ マスク部
１０ スポットライト
２１ 発光体
２２ ＬＥＤ（発光素子）
２３ 光学部材
４１、５２、７１ 開口

Claims (5)

1. 光源と、前記光源の前方に配設された結像レンズと、を備えたスポットライトであって、
   前記光源からの光が一端側から入射され、他端側が開口され、光源の光を前記結像レンズに導光する筒状の光ガイド部を備え、
   前記光ガイド部は、該光ガイド部の光軸に直交する開口の断面積を可変に構成されていることを特徴とするスポットライト。
2. 前記光ガイド部は、
   略正多角形を成すように配設された複数の反射板と、
   前記反射板を各々移動させることにより、前記開口形状を略正多角形状に保ちながら変更する変更機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のスポットライト。
3. 前記光ガイド部の隣接し合う反射板は、光軸方向の一辺が他の反射板の面に接するように配設されていて、該辺部がＲ形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスポットライト。
4. 前記反射板の内面は鏡面処理されていることを特徴とする請求項２に記載のスポットライト。
5. 前記光ガイド部と前記結像レンズとの間に、前記光ガイド部からの光を通すための円形状開口を有したマスク部を挿入自在に設けてなることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のスポットライト。

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