JP2017033632A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明方向を自在に変更することができるレーザー光を光源とする照明装置の提供。【解決手段】レーザー光Ｌを光源とする照明装置１００であって、反射部材１０５と、レーザー光Ｌが照射されることにより光を発する発光部１０４と、第一回動軸を中心として発光部１０４を回動させる第一回動部１０１とを備え、反射部材１０５の反射面１５１は第一回動軸に沿って配置され、レーザー光の光軸Ｌ１に対する第一回動部１０１の回動角度の２分の１だけ第一回動部に連動して反射部材１０５を回動させる連動手段１０６を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー光を光源とする照明装置に関する。

従来、光ファイバーにより伝送されるレーザー光を励起光として蛍光体を発光させ、所望の光色に変換して照明する照明装置がある。特許文献１には、このような照明装置に関連する技術が記載されている。

特開２０１５−６５１４２号公報

特許文献１に示される照明装置では、照明方向を変更するために光ファイバーを屈曲させる必要があり、照明方向を多数回変更した場合、光ファイバーが破損する恐れがある。また、光ファイバーは屈曲径に制限があるため、照明方向の変更範囲が制限される。

そこで本発明は、レーザー光を光源とする照明装置でありながら、レーザー光を伝送する光ファイバーを屈曲させることなく照明方向を自在に変更することができる照明装置の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る照明装置は、レーザー光を光源とする照明装置であって、前記レーザー光を反射する反射部材と、前記反射部材により反射した前記レーザー光が照射されることにより前記レーザー光とは異なる波長の光を発する発光部と、第一回動軸を中心として前記発光部を回動させる第一回動部とを備え、前記反射部材の反射面は、前記第一回動軸に沿って配置され、、前記第一回動部による前記発光部の回動に連動させて前記第一回動軸を中心として前記反射部材を回動させ、前記反射部材の回動角度を前記発光部の回動角度の２分の１とする連動手段を備える。

本発明の一態様に係る照明装置によれば、レーザー光を光源とする照明装置の照明方向を光ファイバーを曲げることなく自在に変更することができる。

実施の形態に係る照明装置を下側から示す斜視図である。 実施の形態に係る照明装置の一部を切り欠いて下側から内部を示す斜視図である。 実施の形態に係る照明装置の一部を切り欠き、また、一部を省略して反射部材近傍、発光部近傍、および、第二回動部近傍を側方から示す平面図である。 実施の形態に係る照明装置の第一回動部近傍を側方から示す平面図である。 実施の形態に係る照明装置の使用態様を示す斜視図である。 その他の実施の形態に係る照明装置の一部を切り欠き、また、一部を省略して反射部材近傍、発光部近傍、および、半導体レーザー素子近傍を側方から示す平面図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態）
以下、実施の形態について説明する。

［照明装置の構成］
図１は、照明装置を下側から示す斜視図である。

図２は、照明装置の一部を切り欠いて下側から内部を示す斜視図である。

図３は、照明装置の一部を切り欠き、また、一部を省略して反射部材近傍、発光部近傍、および、第二回動部近傍を側方から示す平面図である。

これらの図に示すように、照明装置１００は、レーザー光Ｌを励起光源として白色光を放射する装置であり、第一回動部１０１と、第二回動部１０２と、発光部１０４と、第一筒体１３１と、第二筒体１３２と、反射部材１０５（図２、３参照）、連動手段１０６（図３参照）とを備えている。本実施の形態の場合、照明装置１００は、天井や床などの建築物２００に設けられた被取付部２０１に取り付けられるものとなっている。

第一回動部１０１は、水平方向に沿って仮想的に延在する第一回動軸Ａ１を中心として発光部１０４を垂直面内で回動させる機構部である。本実施の形態の場合、第一回動部１０１は、第一筒体１３１と第二筒体１３２と屈曲自在に連結するヒンジであり、建築物２００に固定されている第二筒体１３２に対して第一筒体１３１を第一回動軸Ａ１を中心に垂直面内において回動させることで、第一筒体１３１の先端に取り付けられた発光部１０４を第一回動軸Ａ１を中心として回動させることができるものとなっている。

第二回動部１０２は、鉛直方向に延びる第二回動軸Ａ２（図２参照）を中心として発光部１０４、および、反射部材１０５を回動させる機構部である。本実施の形態の場合、第二回動部１０２は、被取付部２０１と第二筒体１３２との間に配置される回動機構であり、被取付部２０１に対して第二筒体１３２を第二回動軸Ａ２を中心に回動させることで、第二筒体１３２の先端部に接続される第一筒体１３１、および、第一筒体１３１の先端部に取り付けられる発光部１０４を水平面に沿って回動させるものとなっている。また、第二回動部１０２は、第二筒体１３２に取り付けられる反射部材１０５も第二回動軸Ａ２を中心に回動させることができるものとなっている。なお、第二回動軸Ａ２は、反射部材１０５に入射するレーザー光の光軸Ｌ１（図３参照）と同軸であり、第二回動軸Ａ２を中心に反射部材１０５が回転してもレーザー光の光軸Ｌ１と反射部材１０５との位置関係は維持されるものとなっている。

以上のように、発光部１０４は、第一回動部１０１により垂直面内で回動し、第二回動部１０２によって水平面内で回動する。従って、照明装置１００は、半球状の範囲内において発光部１０４を任意の方向に向くように回動させることができる。

反射部材１０５は、入射するレーザー光（図３において光軸Ｌ１で示す）を発光部１０４に向かって反射する部材である。本実施の形態の場合、反射部材１０５は、矩形平板状のミラーが採用されている。なお、反射部材１０５の形状や材質は特に限定されるものではなく、光源となるレーザー光の波長に対応したものを選定すればよい。

また、反射部材１０５の反射面１５１は、第一回動軸Ａ１（図２参照）の近傍に第一回動軸Ａ１に沿って配置されている。本実施の形態の場合、反射部材１０５の反射面１５１は、第一回動軸Ａ１を含んでいる。また、反射部材１０５は、反射面１５１が第一回動軸Ａ１を中心に回動するように、第二筒体１３２に取り付けられている。なお、近傍とは、反射部材１０５が回動しても、反射するレーザー光（図３において光軸Ｌ２で示す）が発光部１０４に到達することができる程度の近さを意味するものであり、第一回動軸Ａ１が反射面１５１内に含まれる状態も含んでいる。さらに、反射部材１０５は、入射側の光軸Ｌ１と第一回動軸Ａ１とが反射面１５１内で交差し、交差点が反射面１５１の中央部になるような位置に取り付けられている。

図３に示す連動手段１０６は、第二筒体１３２に対する第一筒体１３１の回動、すなわち第一回動軸Ａ１周りの発光部１０４の回動に連動して反射部材１０５を第一回動軸Ａ１を中心に回動させる機構部である。連動手段１０６は、作業者などが発光部１０４を第一回動軸Ａ１を中心に垂直面内で回動させると、これに連動して反射部材１０５を発光部１０４とおなじ方向に回動させることができるものであり、連動する反射部材１０５の回動角度が入射するレーザー光の光軸Ｌ１に対する発光部１０４の回動角度の２分の１となるように設定されている。

なお、連動手段１０６は、例えば歯車機構によって実現される。図示は省略するが、連動手段１０６は、第一筒体１３１と共に第一回動軸Ａ１を中心に回動する第一ギアを備える。また連動手段１０６は、反射部材１０５と共に第一回動軸Ａ１を中心に回動する第二ギアを備える。さらに連動手段１は、第一ギアの回動角度に対して第二ギアの回動角度が半分となるように第一ギアと第二ギアとを連結する連結ギア群を備えている。以上の様に歯車機構による連動手段１０６は、発光部１０４の回動角度を２分の１にして反射部材１０５に伝達するものとなっている。

第一筒体１３１は、反射部材１０５で反射したレーザー光の光路（光軸Ｌ２）を覆う筒状の部材であり、第一筒体１３１の内部空洞の中（空気中）をレーザー光が伝送されるものとなっている。本実施の形態の場合、第一筒体１３１は角筒であり、第一筒体１３１の内周面には、レーザー光を吸収する部材、または、構造が設けられている。

第二筒体１３２は、反射部材１０５に入射するレーザー光の光路（光軸Ｌ１）を覆う筒状の部材であり、第二筒体１３２の内部空洞の中（空気中）をレーザー光が伝送されるものとなっている。本実施の形態の場合、第一筒体１３１と同様に第二筒体１３２は角筒であり、第二筒体１３２の内周面には、レーザー光を吸収する部材、または、構造が設けられている。

ここで、レーザー光を吸収する部材とは、例えばレーザー光が青色であった場合、青色を吸収する色素を備えた部材である。また、レーザー光を吸収する構造とは、細かな凹凸が内周面に設けられることによりレーザー光を乱反射させて消滅させる構造などである。

なお、第一筒体１３１、および、第二筒体１３２の材質や製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、板金を曲げ加工によって成形するものなどが例示できる。本実施の形態の場合、第一筒体１３１、および、第二筒体１３２は、照明装置１００の構造部材としても機能しており、第一回動軸Ａ１、および、第二回動軸Ａ２を中心として発光部１０４回動させることができ、また、発光部１０４を所定の位置に維持することができる構造的強度を備えている。

また、図４に示すように、第一回動部１０１により第一筒体１３１が第二筒体１３２に近づく方向に回動する際の第一筒体１３１と第二筒体１３２との相互干渉を回避するために、第一筒体１３１と第二筒体１３２にそれぞれ切欠部１３３が設けられている。本実施の形態の場合、第一筒体１３１は、第二筒体１３２に沿って鉛直線上に配置された状態から水平になる位置にまで回動するものとなっており、切欠部１３３は、当該第一筒体１３１の回動を許容できる角度で切り欠かれている。なお、図４においては、切欠部１３３は第一筒体１３１、および、第二筒体１３２に均等に配分されているが、これに限定されるものではなく、配分は任意に選定可能であり、一方のみに切欠部１３３を設けてもかまわない。

また、本実施の形態の場合、切欠部１３３を覆うように配置される、第一遮蔽部材１３４が第一筒体１３１と第二筒体１３２との間に設けられている。第一遮蔽部材１３４は、第一筒体１３１、および、第二筒体１３２の内部を通過するレーザー光が、不本意に切欠部１３３から漏れ出ることを防止する部材である。また、第一遮蔽部材１３４は、詳細な図示は省略しているが、第二筒体１３２に対する第一筒体１３１の回動に応じて、形状が変化するものとなっている。このような形状が変化しつつレーザー光を遮蔽しうる構造としては、蛇腹状（幌状）の構造やシャッター状の構造などを例示することができる。

また、図３、図４に示すように、第一回動部１０１により第一筒体１３１が第二筒体１３２に近づく方向に回動すると、切欠部１３３の反対側の第一筒体１３１と第二筒体１３２との間に隙間が発生する。本実施の形態の場合、前記隙間を覆うために、第二遮蔽部材１３５が第一筒体１３１と第二筒体１３２との間に設けられている。第二遮蔽部材１３５は、第一遮蔽部材１３４と同様の構造を備えており、第二筒体１３２に対する第一筒体１３１の回動に追随して形状が変化し、第一筒体１３１がいずれの角度であっても内部を通過するレーザー光が、不本意に前記隙間から漏れ出ることを防止している。

発光部１０４は、反射部材１０５により反射したレーザー光が照射されることによりレーザー光とは異なる波長の光を発する装置である。

発光部１０４は、例えば、レーザー光によって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子を分散状態で備えており、レーザー光の照射により蛍光体が蛍光を発する。具体的に、発光部１０４は、透明な樹脂やガラスからなる基材の内部に蛍光体の粒子が分散されているもの、または、蛍光体の粒子を固めたもの等を例示できる。つまり発光部１０４は、レーザー光を蛍光に変換する波長変換部材であると言える。

本実施の形態の場合、発光部１０４は白色光を放射するものであり、レーザー光の照射によって赤色を発光する第一蛍光体、青色を発光する第二蛍光体、緑色を発光する第三蛍光体の３種類の蛍光体が適切な割合で含まれている。

蛍光体の種類や特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザー光が励起光となるため、熱耐性が高いものが望ましい。

また、蛍光体を分散状態で保持する基材の種類は特に限定されるものではないが、透明性が高ければ、白色光の放射効率も高くなるため好ましく、また、比較的高い出力のレーザー光が入射するため、耐熱性の高いものが好ましい。

また、本実施の形態の場合、発光部１０４は、レーザー光が照射される照射面と反対側の面から光を放射する透過型の発光部１０４として説明しているが、発光部１０４は、レーザー光の照射面と同じ面から光を放射する反射型であってもかまわない。

また、発光部１０４には、レーザー光のビーム径を変更させる光学系を備えていてもよく、レーザー光を蛍光体に効率よく照射するための機能膜、光を散乱させる散乱粒子などを備えていてもかまわない。

［照明装置の使用態様］
次に、上記構成の照明装置１００の使用態様を具体的に説明する。

図５は、照明装置の使用態様の一例を示す斜視図である。

同図に示すように、本実施の形態の場合、照明装置１００は、建築物の一つであるショーウインドウ３０１の天井、および、床の複数箇所に取り付けられており、マネキン３０３を照らすスポットライトとして機能している。また、ショーウインドウ３０１の外には、光源装置１４９が備えられており、光源装置１４９から発せられたレーザー光は、ショーウインドウ３０１の外部に配線された光ファイバー１５０により各照明装置１００にまで伝送されている。

光源装置１４９は、レーザー光を発生させ、光ファイバー１５０を用いて複数の照明装置１００に対しレーザー光を供給する装置である。具体的に例えば、光源装置１４９は、青紫〜青色（４３０〜４９０ｎｍ）の波長のレーザー光を放射する半導体レーザー素子を複数個備えている。このように、半導体レーザー素子を１箇所に配置することで、半導体レーザー素子を冷却する冷却装置を集中して配置することができ、冷却効率を高めることができると共に、排熱などを水の加温などに利用することが可能となる。

図３に示すように、光源装置１４９から放射されたレーザー光は、光ファイバー１５０を介して伝送され、光ファイバー１５０の端部から放射されたレーザー光Ｌが照明装置１００内に導入される。具体的には、図２に示すように、第二回動部１０２には、第二回動軸Ａ２を囲うように貫通孔１２１が設けられており、光ファイバー１５０から放射されるレーザー光Ｌは、貫通孔１２１を通過して照明装置１００の第二筒体１３２内に導入される。

そして、第二筒体１３２内に導入されたレーザー光Ｌは、第二筒体１３２内方の空気中を通過して反射部材１０５によって反射され、第一筒体１３１内に導入される。そして第一筒体１３１内方の空気中を通過して発光部１０４に照射される。

発光部１０４では、照射されたレーザー光を励起光として複数種類の蛍光体により複数波長の蛍光が放射され、全体として白色に看取できる光が照明装置１００の外部に向かって放射される。

ここで、作業者が照明装置１００から放射される光の方向を変更しようとする際には、第二回動軸Ａ２を中心に照明装置１００の発光部１０４を回動させることができる。この場合、反射部材１０５に入射するレーザー光の光軸Ｌ１（図３参照）と第二回動軸Ａ２とが一致しているため、レーザー光と反射部材１０５との垂直面内における位置関係は同じ状態で維持される。従って、照明装置１００は、第二回動軸Ａ２を中心に回動させても、反射部材１０５に反射されたレーザー光は常に発光部１０４に照射され、照明装置１００から白色光を放射することができる。

また、作業者が、第一回動軸Ａ１を中心に第一筒体１３１とともに発光部１０４を回動させて照明装置１００から照射される光の仰角や伏角を変更する場合、連動手段１０６により発光部１０４の回動に連動して反射部材１０５が発光部１０４の回動角度の半分の角度で発光部１０４と同じ方向に回動するため、反射部材１０５に反射されたレーザー光は常に発光部１０４に照射され、照明装置１００から白色光を放射することができる。また、反射部材１０５に入射するレーザー光の光軸Ｌ１と反射部材１０５の回動軸である第一回動軸Ａ１（図２参照）とが直角に交差しているため、発光部１０４を自在に回動させてもレーザー光は発光部１０４に常に照射される。

［効果］
以上の照明装置１００によれば、レーザー光を励起光源とする照明装置でありながら、レーザー光を伝送する光ファイバーを屈曲させることなく照明装置１００から放射される光の方向を変更することができるため、変更作業を何度も繰り返しても光ファイバーが破損するなどの問題が発生しない。従って、耐久性が高く長寿命のスポットライトやユニバーサルダウンライトなどを提供することが可能となる。

また、光ファイバーを屈曲させて光の方向を変更する照明装置１００ではないため、光ファイバーの屈曲限界に制限されることなく自由に照明装置１００から放射される光の方向を変更することが可能となる。

また、第一筒体１３１の回動と反射部材１０５の回動とを歯車機構を用いて連動させているため、安定した連動動作が実現できる。

さらに、レーザー光が空気中に伝送される光路を第一筒体１３１、第二筒体１３２、および、第一遮蔽部材１３４、第二遮蔽部材１３５により覆っているため、不本意に照明装置１００の外にレーザー光が漏れ出ることはなく、安全性の高い照明装置とすることが可能となる。

さらに、本実施の形態の照明装置１００は、外部の光源装置１４９から伝送されるレーザー光を利用するものであり、自身は光源を備えていないため、照明装置１００自体に半導体レーザー素子などを冷却するための冷却装置などが不要となり、照明装置１００に電力を供給する必要もない。従って、照明装置１００を小型軽量化することができ、安価な照明装置を実現することができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る照明装置１００について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

上記実施の形態では、照明装置１００の外部に半導体レーザー素子を備えた光源装置１４９が設けられ、光ファイバー１５０によりレーザー光を伝送して照明装置１００内に導入していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、照明装置１００は、第二筒体１３２の端部に光軸Ｌ１のレーザー光を放射することのできる半導体レーザー素子１４８を備えていてもかまわない。

また、上記実施の形態では第一回動部１０１の回動と反射部材１０５の回動とを連動させる連動手段１０６として歯車機構を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば連動手段１０６は、ベルトドライブなどでも良い、エンコーダとサーボモータとを組み合わせた電動式の連動手段１０６であってもかまわない。

また、発光部１０４は、レーザー光のビーム径を広げる光学系など種々の光学系を備えるものでもかまわない。例えば、入射したレーザー光を効率よく蛍光体に照射するための反射膜などを光学系として備えていてもよく、また、発光部１０４が放射した光を拡散して放出する透光性のカバーなどを光学系として備えてもかまわない。

また、上記実施の形態では、第一筒体１３１、および、第二筒体１３２を角筒として説明したが、第一筒体１３１、および、第二筒体１３２の形状は筒状であれば特に限定されるものではなく、円筒やその他任意の形状を採用しうる。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

Ｌ レーザー光
Ａ１ 第一回動軸
Ａ２ 第二回動軸
Ｌ１ 光軸（入射側）
Ｌ２ 光軸（反射側）
１００ 照明装置
１０１ 第一回動部
１０２ 第二回動部
１０４ 発光部
１０５ 反射部材
１０６ 連動手段
１３１ 第一筒体
１３２ 第二筒体
１３３ 切欠部
１５１ 反射面

Claims (6)

1. レーザー光を光源とする照明装置であって、
   前記レーザー光を反射する反射部材と、
   前記反射部材により反射した前記レーザー光が照射されることにより前記レーザー光とは異なる波長の光を発する発光部と、
   第一回動軸を中心として前記発光部を回動させる第一回動部とを備え、
   前記反射部材の反射面は、前記第一回動軸に沿って配置され、
   前記第一回動部による前記発光部の回動に連動させて前記第一回動軸を中心として前記反射部材を回動させ、前記反射部材の回動角度を前記発光部の回動角度の２分の１とする連動手段を備える
   照明装置。
2. 前記連動手段は、前記第一回動部の回動角度の２分の１で前記反射部材を回動させるギア比からなる歯車機構を備える
   請求項１に記載の照明装置。
3. さらに、
   前記反射部材に入射する前記レーザー光の光軸と同軸の第二回動軸を中心として前記発光部、および、前記反射部材を回動させる第二回動部を備える
   請求項１または２に記載の照明装置。
4. さらに、
   前記反射部材で反射した前記レーザー光の光路を覆う第一筒体を備える
   請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記第一筒体の内面は、前記レーザー光を吸収する
   請求項４に記載の照明装置。
6. さらに、
   前記反射部材に入射する前記レーザー光の光路を覆う第二筒体を備え、
   前記第一筒体、および、前記第二筒体の少なくとも一方は、相互干渉を回避する切欠部を備える
   請求項４または５に記載の照明装置。

Images