JP2010123293A - Illumination device - Google Patents

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Yuji Azuma
祐二 我妻
Yoshiaki Matsuba
慶暁 松葉
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Harison Toshiba Lighting Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device capable of irradiating luminous flux of a desired irradiation pattern in a wide range of irradiation distance. <P>SOLUTION: A reflection type LED 12 is adopted as a light source, and light irradiated from a light-emitting element 17 arranged at a first focus F1 of the reflection surface 14 is once converged at a second focus F2, and then, made to enter into a lens portion 33 to be converted into parallel light. Thereby, accurate parallel light can be formed. Then, the luminous flux converted into parallel light is made to enter into a cylindrical lens 35 and, by changing only one axial direction into a diffusion direction, linear illumination light is formed. Thereby, irrespective of irradiation distance, linear light of a certain pattern width can be irradiated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光ダイオードを光源として用いて所望形状の光束を形成する照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device that forms a light beam having a desired shape using a light emitting diode as a light source.

近年、各種所望形状の光束を照明光として照射する照明装置においては、光源として発光ダイオード(LED)を採用したものが広く普及している。例えば、特許文献1には、発光素子を埋設する光学部材の先端部に集光レンズを一体形成した所謂砲弾型LEDと、この砲弾型LEDから所定の指向特性で放射される光を一軸方向のみ集光方向に変化させて線状の照明光を形成するシリンドリカルレンズと、を備えた照明装置が開示されている。
特開2001−155110号公報
2. Description of the Related Art In recent years, lighting devices that employ light-emitting diodes (LEDs) as light sources have become widespread in lighting devices that emit light beams of various desired shapes as illumination light. For example, Patent Document 1 discloses a so-called bullet-type LED in which a condensing lens is integrally formed at a tip portion of an optical member in which a light-emitting element is embedded, and light emitted from the bullet-type LED with a predetermined directivity characteristic only in one axial direction. There is disclosed an illuminating device including a cylindrical lens that forms linear illumination light by changing in a condensing direction.
JP 2001-155110 A

しかしながら、上述の特許文献1に開示された技術は、シリンドリカルレンズの焦点近傍では所望幅の線状光を得ることが可能であるものの、シリンドリカルレンズの焦点から遠方に離間した位置では線状のパターン幅が大きくなる等して、シャープで明るい照射パターンを得ることが困難となる虞がある。   However, although the technique disclosed in Patent Document 1 described above can obtain linear light having a desired width in the vicinity of the focal point of the cylindrical lens, a linear pattern is formed at a position far away from the focal point of the cylindrical lens. There is a possibility that it becomes difficult to obtain a sharp and bright irradiation pattern due to an increase in the width.

本発明は、広い照射距離範囲において所望の照射パターンの光束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 the light beam of a desired irradiation pattern in a wide irradiation distance range.

本発明は、凹状の反射面の第1焦点に配設された発光素子からの光を前記反射面で反射して第2焦点に集光する反射型発光ダイオードと、前記反射型発光ダイオードからの光を平行光に変換するレンズ部材と、を備えたことを特徴とする。   The present invention provides a reflective light emitting diode that reflects light from a light emitting element disposed at a first focal point of a concave reflective surface to the second focal point and collects the light from the reflective light emitting diode. And a lens member that converts light into parallel light.

本発明の照明装置によれば、広い照射距離範囲において所望の照射パターンの光束を照射することができる。   According to the illumination device of the present invention, it is possible to irradiate a light beam having a desired irradiation pattern in a wide irradiation distance range.

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図1乃至図5は本発明の第1の実施形態に係わり、図1は照明装置の要部を示す分解斜視図、図2(a)は図1のI−I線に沿って照明装置を示す要部断面図であり(b)は図1のII−II線に沿って照明装置を示す要部断面図、図3は反射型LEDの要部断面図、図4(a)は図2(a)の断面における照明光の挙動を示す説明図であり(b)は図2(b)の断面における照明光の挙動を示す説明図、図5は反射型LEDの反射面の構成を示す説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main part of the lighting device, and FIG. 2 (a) shows the lighting device along the line II in FIG. It is principal part sectional drawing shown, (b) is principal part sectional drawing which shows an illuminating device along the II-II line | wire of FIG. 1, FIG. 3 is principal part sectional drawing of reflection type LED, FIG. 4 (a) is FIG. It is explanatory drawing which shows the behavior of the illumination light in the cross section of (a), (b) is explanatory drawing which shows the behavior of the illumination light in the cross section of FIG.2 (b), FIG. 5 shows the structure of the reflective surface of reflection type LED. It is explanatory drawing.

図1,2に示す照明装置1は、例えば、線状の光束を照明光として照射する線状照明装置であり、この照明装置1は、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に冠設する筐体30とを有する。   The illuminating device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, a linear illuminating device that irradiates a linear light beam as illumination light. The illuminating device 1 includes a light source unit 10 having a light emitting diode (LED) 12 as a light source, and The light source unit 10 has a housing 30 that is crowned.

光源ユニット10は、LED基板11を有する。LED基板11は、例えば、平面略矩形形状をなし、その略中央部に半田付け等によってLED12を保持する。ここで、LED12は、反射型発光ダイオードで構成されている。   The light source unit 10 has an LED substrate 11. The LED substrate 11 has, for example, a substantially rectangular shape on a plane, and holds the LED 12 by soldering or the like at a substantially central portion thereof. Here, the LED 12 is composed of a reflective light emitting diode.

具体的に説明すると、図2,3に示すように、LED12は、反射部材13を有する。本実施形態において、反射部材13は、扁平な略立方体形状をなし、この反射部材13の一の面(頂面)13aには、部分回転楕円面形状をなす反射面14が凹設されている。本実施形態において、反射部材13は、例えば、頂面13a側に部分回転楕円面形状の凹面が形成された樹脂材料で構成されている。そして、この凹面上にアルミニウム等の金属膜が形成されることにより、反射面14が形成されている。ここで、反射面14の形状を規定する回転楕円の一方の焦点(第1焦点F1)は、反射部材13の頂面に対して面一な位置よりもやや内方に偏倚して設定されている。一方、回転楕円面の他方の焦点(第2焦点F2)は、反射部材13の頂面13aに対して垂直方向外方に所定距離離間した位置に設定されている。これにより、反射面14は、反射部材13内方の第1焦点F1から放射される光を反射して、反射部材13外方の第2焦点F2に集光させることが可能となっている。   Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the LED 12 includes a reflecting member 13. In the present embodiment, the reflecting member 13 has a flat and substantially cubic shape, and a reflecting surface 14 having a partial spheroid shape is recessed on one surface (top surface) 13 a of the reflecting member 13. . In the present embodiment, the reflecting member 13 is made of, for example, a resin material in which a concave surface having a partial spheroidal shape is formed on the top surface 13a side. And the reflective surface 14 is formed by forming metal films, such as aluminum, on this concave surface. Here, one focal point (first focal point F1) of the spheroid that defines the shape of the reflecting surface 14 is set to be deviated slightly inward from the position flush with the top surface of the reflecting member 13. Yes. On the other hand, the other focal point (second focal point F2) of the spheroid is set at a position that is separated from the top surface 13a of the reflecting member 13 by a predetermined distance outward in the vertical direction. Thereby, the reflecting surface 14 can reflect the light emitted from the first focal point F <b> 1 inside the reflecting member 13 and condense it on the second focal point F <b> 2 outside the reflecting member 13.

また、反射部材13には、例えば、互いに対向する側壁に沿って、一対のリードフレーム15,16が配設されている。各リードフレーム15,16の一端側の中途は、反射部材13の頂面13a側に折曲され、これにより、各リードフレーム15,16の一端部は反射面14に臨まされている。これらリードフレーム15,16のうち、一方のリードフレーム15は、その一端部が第1焦点F1に対応する位置まで延設され、この延設されたリードフレーム15の一端部には、反射面14に対向する面側に、発光素子17がマウントされている。これにより、リードフレーム15は、反射面14の第1焦点F1と一致する位置に発光素子17を保持する。また、他方のリードフレーム16の一端部は、リード線18を介して発光素子17に電気接続されている。一方、各リードフレーム15,16の他端側の中途は、例えば、頂面13aと対向する面側に折曲されて端子部15a,16aを構成し、これら各端子部15a,16aが、半田付け等によってLED基板11に電気接続されている。これにより、リードフレーム15,16は、発光素子17のアノード及びカソードをLED基板11に電気的に接続し、発光素子17を発光させることが可能となっている。   The reflective member 13 is provided with a pair of lead frames 15 and 16 along, for example, side walls facing each other. The midway of one end side of each lead frame 15, 16 is bent toward the top surface 13 a side of the reflecting member 13, whereby one end of each lead frame 15, 16 faces the reflecting surface 14. One of the lead frames 15, 16 is extended to a position corresponding to the first focal point F <b> 1 at one end of the lead frame 15, and the reflecting surface 14 is provided at one end of the extended lead frame 15. The light emitting element 17 is mounted on the side facing the surface. As a result, the lead frame 15 holds the light emitting element 17 at a position that coincides with the first focal point F1 of the reflecting surface 14. One end of the other lead frame 16 is electrically connected to the light emitting element 17 via a lead wire 18. On the other hand, the middle of the other end side of each lead frame 15, 16 is bent, for example, to the surface side facing the top surface 13 a to form terminal portions 15 a, 16 a, and each of these terminal portions 15 a, 16 a is soldered The LED board 11 is electrically connected by attaching or the like. Accordingly, the lead frames 15 and 16 can electrically connect the anode and the cathode of the light emitting element 17 to the LED substrate 11 and cause the light emitting element 17 to emit light.

また、反射部材13の反射面14で囲繞された凹部内には光透過性材料19が充填され、この光透過性材料19により、発光素子17が凹部内に封止されている。この光透過性材料19としては、例えば、空気の屈折率「1」よりも高く且つ発光素子17の屈折率(例えば、「3」前後)よりも低い屈折率の材料が用いられ、具体的には、屈折率が「1.6」〜「1.7」程度の透明樹脂材料が好適に用いられている。   In addition, a light transmissive material 19 is filled in the concave portion surrounded by the reflection surface 14 of the reflection member 13, and the light emitting element 17 is sealed in the concave portion by the light transmissive material 19. As the light transmissive material 19, for example, a material having a refractive index higher than the refractive index “1” of air and lower than the refractive index of the light emitting element 17 (for example, around “3”) is used. A transparent resin material having a refractive index of about “1.6” to “1.7” is preferably used.

筐体30は、LED12からの出射光を制御するためのレンズ光学系31を内部に収容する。本実施形態において、筐体30は、略角筒形状をなし、先端部に内向フランジ30aが形成されている。また、筐体30の基端部は、光源ユニット10のLED基板11に対する当接部として設定されている。そして、筐体30の基端部は、LED基板11に対し、接着或いはネジ止め等によって固定されている。   The housing 30 accommodates therein a lens optical system 31 for controlling light emitted from the LEDs 12. In the present embodiment, the housing 30 has a substantially rectangular tube shape, and an inward flange 30a is formed at the tip. The base end portion of the housing 30 is set as a contact portion of the light source unit 10 with respect to the LED substrate 11. And the base end part of the housing | casing 30 is being fixed with respect to the LED board 11 by adhesion | attachment or screwing.

レンズ光学系31は、LED12からの出射光を平行光に変換するレンズ部材33と、レンズ部材33で平行光に変換された光を一軸方向のみ拡散方向に変化させて線状の照明光を形成するシリンドリカルレンズ35とを有する。   The lens optical system 31 forms a linear illumination light by changing a light emitted from the LED 12 into parallel light, and changing the light converted into parallel light by the lens member 33 in a diffusing direction only in one axial direction. And a cylindrical lens 35.

レンズ部材33は、例えば、筐体30の内周に摺接する環状のフランジ部33aの内側に両凸のレンズ部33b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。このレンズ部材33の入射側において、フランジ部33aには環状のスペーサ38が当接されており、このスペーサ38を介して、レンズ部材33はLED12に対向配置されている。ここで、図2に示すように、レンズ部材33は、レンズ部33bの光軸がLED12の光軸Oと一致するよう配置されている。さらに、スペーサ38により、レンズ部33bの入射面は、LED12の第2焦点F2よりも遠方にオフセットする位置に位置決めされている。   The lens member 33 is made of, for example, a light-transmitting resin molded product in which a biconvex lens portion 33b is integrally formed inside an annular flange portion 33a that is in sliding contact with the inner periphery of the housing 30. On the incident side of the lens member 33, an annular spacer 38 is in contact with the flange portion 33 a, and the lens member 33 is disposed to face the LED 12 through the spacer 38. Here, as shown in FIG. 2, the lens member 33 is arranged so that the optical axis of the lens portion 33 b coincides with the optical axis O of the LED 12. Furthermore, the entrance surface of the lens portion 33 b is positioned by the spacer 38 at a position offset farther than the second focal point F <b> 2 of the LED 12.

シリンドリカルレンズ35は、例えば、筐体30の内周に摺接する環状のフランジ部35aの内側に、出射側に突出する略半円柱形状をなす片凸のレンズ部35b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。このシリンドリカルレンズ35の入射側において、フランジ部35aには、レンズ部材33の出射側でフランジ部33aに当接する環状のスペーサ39が連設されている。一方、シリンドリカルレンズ35の出射側において、フランジ部35aには、筐体30の内向フランジ30aが当接されている。   For example, the cylindrical lens 35 has a light-transmitting property in which a semi-convex lens portion 35b having a substantially semi-cylindrical shape projecting toward the emission side is integrally formed inside an annular flange portion 35a that is in sliding contact with the inner periphery of the housing 30. It is composed of a resin molded product. On the incident side of the cylindrical lens 35, an annular spacer 39 that abuts on the flange portion 33 a on the emission side of the lens member 33 is connected to the flange portion 35 a. On the other hand, on the emission side of the cylindrical lens 35, the inward flange 30a of the housing 30 is in contact with the flange portion 35a.

このような構成の照明装置1において、LED12の発光素子17から放射された光は、反射面14で反射されることにより第2焦点F2で一旦集光された後、レンズ部材33のレンズ部33bに入射される。そして、レンズ部33bに入射された光束は、その屈折により、平行光に変換される。さらに、レンズ部材33で平行光に変換された光束は、シリンドリカルレンズ35のレンズ部35bに入射され、一軸方向のみが拡散方向に屈折されることにより、線状の光束へと変換される。これにより、例えば、バーコード読取機等に好適な線状光が形成される。   In the illumination device 1 having such a configuration, the light emitted from the light emitting element 17 of the LED 12 is once condensed at the second focal point F2 by being reflected by the reflecting surface 14, and then the lens portion 33b of the lens member 33. Is incident on. The light beam incident on the lens unit 33b is converted into parallel light by refraction. Further, the light beam converted into parallel light by the lens member 33 is incident on the lens portion 35b of the cylindrical lens 35 and is converted into a linear light beam by being refracted only in one axial direction in the diffusing direction. Thereby, for example, linear light suitable for a barcode reader or the like is formed.

このような実施形態によれば、光源として反射型のLED12を採用し、反射面14の第1焦点F1に配設された発光素子17から放射される光を、第2焦点F2で一旦集光させた後、レンズ部材33に入射させて平行光に変換することにより、精度のよい平行光を生成することができる。そして、このように平行光に変換された光束をシリンドリカルレンズ35に入射させ、平行光に変換された光束の幅を維持したまま一軸方向のみを拡散方向に変化させて線状の照明光を形成することにより、照射距離に関係なく一定のパターン幅で、シャープで明るい照射パターンの線状光を照射することができる。   According to such an embodiment, the reflective LED 12 is employed as the light source, and the light emitted from the light emitting element 17 disposed at the first focal point F1 of the reflecting surface 14 is once condensed at the second focal point F2. Then, the light is incident on the lens member 33 and converted into parallel light, thereby generating parallel light with high accuracy. The light beam thus converted into parallel light is incident on the cylindrical lens 35, and only one axis direction is changed to the diffusion direction while maintaining the width of the light beam converted into parallel light to form linear illumination light. By doing so, it is possible to irradiate linear light of a sharp and bright irradiation pattern with a constant pattern width regardless of the irradiation distance.

ここで、光透過性材料19での屈折等による影響を考慮して反射型LED12から出射される光の集光精度を向上させ、レンズ部材33によって変換される平行光の精度をより向上するため、例えば、図5(a)に示すように、LED12の反射部材13に形成される反射面14を多項式非球面で構成することも可能である。   Here, in order to improve the accuracy of condensing the light emitted from the reflective LED 12 in consideration of the influence of refraction and the like in the light transmissive material 19, and further improve the accuracy of the parallel light converted by the lens member 33. For example, as shown in FIG. 5 (a), the reflecting surface 14 formed on the reflecting member 13 of the LED 12 may be formed of a polynomial aspherical surface.

この多項式非球面は、例えば、図5(a)に示すようにX−Y−Z座標系を定義すると、以下の式により表すことができる。

Figure 2010123293
This polynomial aspherical surface can be expressed by the following equation, for example, when an XYZ coordinate system is defined as shown in FIG.
Figure 2010123293

ここで、式中において、zはZ軸に平行な面のザグ量、cは頂点曲率、kはコーニック定数、C2nは2n次の非球面定数を示す。 Here, in the equation, z is a zag amount of a surface parallel to the Z axis, c is a vertex curvature, k is a conic constant, and C 2n is a 2n-order aspherical constant.

なお、図5(a)に示す多項式非球面は、例えば、
半径:5.08000[mm]
コーニック定数:−0.37169
4次(すなわち、n=2)の非球面定数C=0.00914
6次(すなわち、n=3)の非球面定数C=−0.00356
8次(すなわち、n=4)の非球面定数C=0.00064
10次(すなわち、n=5)の非球面定数C10=−0.00005
12次(すなわち、n=6)の非球面定数C12=0.00000
14次(すなわち、n=7)の非球面定数C14=0.00000
16次(すなわち、n=8)の非球面定数C16=0.00000
18次(すなわち、n=9)の非球面定数C18=0.00000
20次(すなわち、n=10)の非球面定数C20=0.00000
として設計された多項式非球面である。
In addition, the polynomial aspherical surface shown in FIG.
Radius: 5.08000 [mm]
Conic constant: -0.37169
Fourth-order (ie, n = 2) aspheric constant C 4 = 0.00914
Sixth-order (ie n = 3) aspheric constant C 6 = −0.00356
Eighth order (ie n = 4) aspheric constant C 8 = 0.00064
10th-order (ie, n = 5) aspheric constant C 10 = −0.00005
12th-order (ie, n = 6) aspheric constant C 12 = 0.00000
14th-order (ie n = 7) aspheric constant C 14 = 0.00000
A 16th-order (ie, n = 8) aspheric constant C 16 = 0.00000
18th-order (ie, n = 9) aspheric constant C 18 = 0.00000
20th-order (ie, n = 10) aspheric constant C 20 = 0.00000
Is a polynomial aspherical surface designed as

このような多項式非球面によって反射面14を最適化することにより、特に、反射面14の外輪付近で反射された光等についても、精度よく第2焦点に集光させることができる。また、多項式非球面によって反射面14を最適化することにより、発光素子17を厳密な意味での第1焦点F1に配置する必要がなく、LED12の設計の自由度を向上させることができる。なお、比較例として、部分回転楕円面に沿って形成した反射面14での光の挙動についてのシミュレーション結果を図5(b)に示す。   By optimizing the reflecting surface 14 with such a polynomial aspheric surface, in particular, the light reflected in the vicinity of the outer ring of the reflecting surface 14 can also be accurately focused on the second focus. Further, by optimizing the reflecting surface 14 by a polynomial aspheric surface, it is not necessary to arrange the light emitting element 17 at the first focal point F1 in a strict sense, and the degree of freedom in designing the LED 12 can be improved. As a comparative example, FIG. 5B shows a simulation result on the behavior of light on the reflecting surface 14 formed along the partial spheroid.

次に、図6,7は本発明の第2の実施形態に係わり、図6は照明装置の要部断面図、図7は図6の断面における照明光の挙動を示す説明図である。なお、本実施形態において、上述の第1の実施形態と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. 6 and 7 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the illumination device, and FIG. 7 is an explanatory view showing the behavior of illumination light in the cross section of FIG. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図6に示すように、本実施形態のレンズ部材33はレンズ部33bに代えてレンズ部34を有し、このレンズ部34は、凸レンズ曲面で構成された入射面34aと、凹レンズ曲面で構成された出射面34bとを有する。   As shown in FIG. 6, the lens member 33 of the present embodiment has a lens portion 34 instead of the lens portion 33b, and this lens portion 34 is constituted by an incident surface 34a constituted by a convex lens curved surface and a concave lens curved surface. And an exit surface 34b.

具体的には、入射面34aは、例えば、球面を基本形状とした凸レンズ面で構成されている。この入射面34aは、LED12の第2焦点F2よりも手前側(第1焦点F1側)に配設され、LED12からの入射光を更なる集光方向に屈折する。一方、出射面34bは、例えば、入射面34aよりも小径の球面を基本形状とした凹レンズ面で構成されている。この出射面34bは、入射面34aによる合焦位置よりも手前側(入射面34a側)に配設され、入射面34aによって集光された光を屈折により平行光に変換する。ここで、入射面34a及び出射面34bの諸元や配置等については、実験やシミュレーション等に基づいて設定されている。この場合、特に、出射面34bの諸元や入射面34aに対する相対位置等が、必要とされる平行光のパターン幅や密度等に応じて任意に設定される。すなわち、例えば、パターン幅が狭く高密度な平行光が要求される程、出射面34bは、入射面34aによる合焦位置の近傍に設定される。   Specifically, the incident surface 34a is constituted by, for example, a convex lens surface having a spherical surface as a basic shape. The incident surface 34a is disposed on the nearer side (the first focal point F1 side) than the second focal point F2 of the LED 12, and refracts incident light from the LED 12 in a further condensing direction. On the other hand, the exit surface 34b is constituted by, for example, a concave lens surface whose basic shape is a spherical surface having a smaller diameter than the entrance surface 34a. The exit surface 34b is disposed on the near side (incident surface 34a side) with respect to the in-focus position by the entrance surface 34a, and converts the light collected by the entrance surface 34a into parallel light by refraction. Here, the specifications and arrangement of the entrance surface 34a and the exit surface 34b are set based on experiments, simulations, and the like. In this case, in particular, the specification of the exit surface 34b, the relative position with respect to the entrance surface 34a, and the like are arbitrarily set according to the required pattern width, density, etc. of parallel light. That is, for example, the output surface 34b is set near the in-focus position by the incident surface 34a as the parallel light with a narrow pattern width and high density is required.

さらに、本実施形態において、レンズ部材33とシリンドリカルレンズ35との間には、遮光マスク45がスペーサ46を介して介装されている。この遮光マスク45には、レンズ部材33の出射面34bに対向するスリット45aが設けられており、これにより、遮光マスク45は、迷光をカットし、好適な平行光のみ通過を許容する。   Further, in the present embodiment, a light shielding mask 45 is interposed between the lens member 33 and the cylindrical lens 35 via a spacer 46. The light-shielding mask 45 is provided with a slit 45a facing the exit surface 34b of the lens member 33, whereby the light-shielding mask 45 cuts stray light and allows only suitable parallel light to pass.

このような実施形態によれば、入射面34aが凸レンズ面で構成されるとともに出射面34bが凹レンズ面で構成された凸凹レンズによってレンズ部材33のレンズ部34を構成することにより、LED12の第2焦点F2よりも手前側にレンズ部材33を配設した場合にも、パターン幅の小さい高密度な平行光を形成することができる。従って、LED 12からレンズ部材33までの光軸方向の距離を大幅に短縮することができ、照明装置1を有効に小型化することができる。   According to such an embodiment, the lens portion 34 of the lens member 33 is configured by a convex / concave lens in which the incident surface 34a is configured by a convex lens surface and the output surface 34b is configured by a concave lens surface, whereby the second LED 12 is configured. Even when the lens member 33 is disposed on the front side of the focal point F2, high-density parallel light with a small pattern width can be formed. Therefore, the distance in the optical axis direction from the LED 12 to the lens member 33 can be greatly shortened, and the illumination device 1 can be effectively downsized.

なお、上述の第1,第2の実施形態においては、線状の光束を形成するため、レンズ部材33の出射側にシリンドリカルレンズ35を配設した一例について説明しているが、例えば、シリンドリカルレンズ35を省略して照明装置を構成することにより、点状の光束によって対象を指標するポインタ用の光源として利用することも可能である。この場合においても、発光素子17からの放射光を反射面14によって一旦集光方向に制御し、レンズ部材33で平行光に変換することにより、幅広い照射距離範囲においてシャープで明るい照射パターンの光束を照射することができる。   In the first and second embodiments described above, an example in which the cylindrical lens 35 is disposed on the exit side of the lens member 33 in order to form a linear light beam has been described. For example, a cylindrical lens is provided. By constructing the illumination device by omitting 35, it is also possible to use the illumination device as a light source for a pointer that indicates a target with a point light beam. Even in this case, the light emitted from the light-emitting element 17 is once controlled in the condensing direction by the reflecting surface 14 and converted into parallel light by the lens member 33, so that a light beam having a sharp and bright irradiation pattern can be obtained in a wide irradiation distance range. Can be irradiated.

次に、図8,9は本発明の第3の実施形態に係わり、図8は照明装置及び照射像の説明図、図9は遮光マスクの平面図である。なお、上述の第1の実施形態と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. 8 and 9 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 8 is an explanatory view of an illumination device and an irradiation image, and FIG. 9 is a plan view of a light shielding mask. In addition, about the structure similar to the above-mentioned 1st Embodiment, a same sign is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本実施形態の照明装置1において、光源ユニット10は、LED基板11上に複数(例えば2個)のLED12が実装されて要部が構成されている。ここで、これらLED12のうち、一方のLED12は、例えば、発光素子17が青色発光する青色LEDで構成され、他方のLED12は、例えば、発光素子17が赤色発光する赤色LEDで構成されている。   As shown in FIG. 8, in the illuminating device 1 of the present embodiment, the light source unit 10 includes a plurality of (for example, two) LEDs 12 mounted on an LED substrate 11 to constitute a main part. Here, among these LEDs 12, one LED 12 is configured by, for example, a blue LED in which the light emitting element 17 emits blue light, and the other LED 12 is configured by, for example, a red LED in which the light emitting element 17 emits red light.

また、レンズ部材33には、各LED12に対向する複数のレンズ部33bが設けられ、各レンズ部33bは、対向するLED12からの入射光をそれぞれ平行光に変換する。   Further, the lens member 33 is provided with a plurality of lens portions 33b facing each LED 12, and each lens portion 33b converts incident light from the facing LED 12 into parallel light.

また、レンズ部材33の出射側には、投影レンズ50が設けられている。本実施形態において、この投影レンズ50は、フランジ部50aの内側に、レンズ部材33の各レンズ部33bにそれぞれ対向するレンズ部50bを有し、レンズ部材33の各レンズ部33bで平行光に変換された光を、対応する各レンズ部50bによってそれぞれ投影する。この場合において、投影レンズ50は、各レンズ部50bで投影される光束の一部が、所定の投影距離以上において重畳するよう設定されている。   A projection lens 50 is provided on the exit side of the lens member 33. In the present embodiment, the projection lens 50 has lens portions 50b facing the respective lens portions 33b of the lens member 33 inside the flange portion 50a, and is converted into parallel light by the respective lens portions 33b of the lens member 33. The projected light is projected by each corresponding lens unit 50b. In this case, the projection lens 50 is set so that a part of the light beam projected by each lens unit 50b is superimposed over a predetermined projection distance.

また、レンズ部材33と投影レンズ50との間には、遮光マスク52がスペーサ53を介して介装されている。図9に示すように、この遮光マスク52には、各レンズ部33bとの対向領域に、所定形状の光束の通過のみを許容する透光孔52aが設けられている。そして、各透光孔52aを通過した光束が投影レンズ50の各レンズ部50bで投影されることにより、所望の照射パターンの光束を照射することが可能となる。   A light shielding mask 52 is interposed between the lens member 33 and the projection lens 50 via a spacer 53. As shown in FIG. 9, the light shielding mask 52 is provided with a light transmitting hole 52a that allows only passage of a light beam having a predetermined shape in a region facing each lens portion 33b. Then, the light beams that have passed through the respective light transmitting holes 52a are projected by the respective lens portions 50b of the projection lens 50, so that it is possible to irradiate the light beams having a desired irradiation pattern.

この場合において、特に、図8に示すように、照明装置1から予め設定された投影距離離間した対象55に照明光を照射する場合、各レンズ部50bからの投影光の一部を好適に重畳させてバリエーションに富んだ投影像を形成することができる。   In this case, particularly, as shown in FIG. 8, when illuminating light is irradiated to the object 55 that is spaced from the illumination device 1 by a preset projection distance, a part of the projection light from each lens unit 50 b is preferably superimposed. Thus, a projection image rich in variations can be formed.

次に、図10,11は本発明の第4の実施形態に係わり、図10は照明装置及び照射像の説明図、図11は遮光マスクの平面図である。なお、上述の第3の実施形態と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 and 11 relate to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 10 is an explanatory view of an illumination device and an irradiation image, and FIG. 11 is a plan view of a light shielding mask. In addition, about the structure similar to the above-mentioned 3rd Embodiment, a same sign is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図10に示すように、本実施形態の照明装置1において、投影レンズ50には、レンズ部材33の各レンズ部33bに跨って対向する単一のレンズ部51が設けられている。   As shown in FIG. 10, in the illuminating device 1 of the present embodiment, the projection lens 50 is provided with a single lens portion 51 that faces the lens portions 33 b of the lens member 33 and faces each other.

また、レンズ部材33と投影レンズ50との間に介装される遮光マスク52には、図11に示すように、各レンズ部33bとの対向領域に、所定形状の光束の通過のみを許容する透光孔52aが設けられている。そして、各透光孔52aを通過した光束が投影レンズ50のレンズ部51で投影されることにより、所望の照射パターンの光束を照射することが可能となる。この場合、図10に示すように、照明装置1からは、各レンズ部33bに対応する透光孔52a毎の照射像がそれぞれ独立して対象55に投影される。   Further, as shown in FIG. 11, the light shielding mask 52 interposed between the lens member 33 and the projection lens 50 allows only passage of a light beam having a predetermined shape in a region facing each lens portion 33b. A light transmitting hole 52a is provided. Then, the light beam having passed through each light transmitting hole 52a is projected by the lens unit 51 of the projection lens 50, so that the light beam having a desired irradiation pattern can be irradiated. In this case, as shown in FIG. 10, the illumination device 1 projects an irradiation image for each light transmission hole 52 a corresponding to each lens unit 33 b independently onto the target 55.

なお、上述の各実施形態においては、各レンズ部を球面等を基本形状として設計した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、各レンズ部を非球面設計することも可能である。   In each of the above-described embodiments, an example in which each lens portion is designed with a spherical surface or the like as a basic shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and each lens portion may be aspherically designed. Is possible.

本発明の第1の実施形態に係わり、照明装置の要部を示す分解斜視図The exploded perspective view which shows the principal part of the illuminating device in connection with the 1st Embodiment of this invention. 同上、(a)は図1のI−I線に沿って照明装置を示す要部断面図であり(b)は図1のII−II線に沿って照明装置を示す要部断面図FIG. 2A is a cross-sectional view of the main part showing the lighting device along the line II in FIG. 1; FIG. 2B is a cross-sectional view of the main part showing the lighting device along the line II-II in FIG. 同上、反射型LEDの要部断面図Same as above, sectional view of the main part of the reflective LED 同上、(a)は図2(a)の断面における照明光の挙動を示す説明図であり(b)は図2(b)の断面における照明光の挙動を示す説明図2A is an explanatory diagram showing the behavior of illumination light in the cross section of FIG. 2A, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing the behavior of illumination light in the cross section of FIG. 同上、反射型LEDの反射面の構成を示す説明図As above, an explanatory diagram showing the configuration of the reflective surface of the reflective LED 本発明の第2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 2nd Embodiment of this invention. 同上、図6の断面における照明光の挙動を示す説明図As above, an explanatory diagram showing the behavior of illumination light in the cross section of FIG. 本発明の第3の実施形態に係わり、照明装置及び照射像の説明図Explanatory drawing of an illuminating device and an irradiation image in connection with the 3rd Embodiment of this invention. 同上、遮光マスクの平面図Same as above, top view of shading mask 本発明の第4の実施形態に係わり、照明装置及び照射像の説明図Explanatory drawing of an illuminating device and an irradiation image in connection with the 4th Embodiment of this invention. 同上、遮光マスクの平面図Same as above, top view of shading mask

符号の説明Explanation of symbols

1…照明装置、10…光源ユニット、11…LED基板、12…反射型発光ダイオード、13…反射部材、13a…頂面、14…反射面、15…リードフレーム、15a…端子部、16…リードフレーム、16a…端子部、17…発光素子、18…リード線、19…光透過性材料、30…筐体、30a…内向フランジ、31…レンズ光学系、33…レンズ部材、33a…フランジ部、33b…レンズ部、34…レンズ部、34a…入射面、34b…出射面、35…シリンドリカルレンズ、35a…フランジ部、35b…レンズ部、38…スペーサ、39…スペーサ、45…遮光マスク、45a…スリット、46…スペーサ、50…投影レンズ、50a…フランジ部、50b…レンズ部、51…レンズ部、52…遮光マスク、52a…透光孔、53…スペーサ、55…対象、F1…第1焦点、F2…第2焦点、O…光軸   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 10 ... Light source unit, 11 ... LED board, 12 ... Reflection type light emitting diode, 13 ... Reflective member, 13a ... Top surface, 14 ... Reflective surface, 15 ... Lead frame, 15a ... Terminal part, 16 ... Lead Frame, 16a ... terminal part, 17 ... light emitting element, 18 ... lead wire, 19 ... light transmitting material, 30 ... housing, 30a ... inward flange, 31 ... lens optical system, 33 ... lens member, 33a ... flange part, 33b ... Lens part, 34 ... Lens part, 34a ... Incident surface, 34b ... Output surface, 35 ... Cylindrical lens, 35a ... Flange part, 35b ... Lens part, 38 ... Spacer, 39 ... Spacer, 45 ... Shading mask, 45a ... Slit, 46 ... Spacer, 50 ... Projection lens, 50a ... Flange, 50b ... Lens, 51 ... Lens, 52 ... Shading mask, 52a ... Translucent hole, 3 ... spacer 55 ... target, F1 ... first focal point, F2 ... second focal point, O ... optical axis

Claims (4)

凹状の反射面の第1焦点に配設された発光素子からの光を前記反射面で反射して第2焦点に集光する反射型発光ダイオードと、
前記反射型発光ダイオードからの光を平行光に変換するレンズ部材と、を備えたことを特徴とする照明装置。
A reflective light emitting diode that reflects light from the light emitting element disposed at the first focal point of the concave reflective surface at the reflective surface and collects the light at the second focal point;
And a lens member that converts light from the reflective light emitting diode into parallel light.
前記レンズ部材からの平行光を一軸方向のみ拡散方向に変化させて線状の照明光を形成すシリンドリカルレンズを備えたことを特徴とする請求項1記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, further comprising a cylindrical lens that changes the parallel light from the lens member in a diffusing direction only in one axial direction to form linear illumination light. 前記レンズ部材は、凸レンズ面で構成された入射面と、凹レンズ面で構成された出射面と、を具備し、前記入射面によって入射光を集光方向に屈折した後、前記出射面によって平行光に変換して出射することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。   The lens member includes an incident surface composed of a convex lens surface and an exit surface composed of a concave lens surface. After the incident light is refracted in the condensing direction by the incident surface, parallel light is emitted by the exit surface. The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device outputs the light after being converted into a light beam. 前記反射型発光ダイオードの反射面を多項式非球面で構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein a reflective surface of the reflective light emitting diode is configured by a polynomial aspherical surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012132899A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 株式会社フジクラ Planar light emitting device and lighting apparatus

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