JP2017174747A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明される結像面に結像される投射光に出現する色むらを低減すること。【解決手段】１つの基板に実装されて互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光源１８と、開口部が形成されるカッター装置と、複数の光源１８から発された光のうちのその開口部を通過した光を結像面に結像させる結像レンズとを具備している。複数の光源１８が配置される領域２１は、結像レンズの光軸７に交差する内側領域２２と、内側領域２２を囲む外側領域２３とを含んでいる。外側領域２３に複数の光源１８が配置される密度は、内側領域２２の複数の光源１８が配置される密度より大きい。このような照明装置は、結像面に結像された投射光の縁がぼけるように結像レンズが配置された場合でも、その投射光の縁に出現する色むらを目立たなくすることができる。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

スタジオや舞台などにおいて、一部分を集中して照明するスポットライトが知られている。このようなスポットライトは、光源と遮光部材と凸レンズとを備えている。その光源から発された光は、その遮光部材に形成された開口部を通過して、その凸レンズにより集光されることにより、照明される結像面にその開口部の像が結像される（特許文献１参照）。このようなスポットライトは、照明される結像面に結像された像に出現する色むらの程度が小さいことが要求される。

特開２０１４−１７５１２６号公報

本発明が解決しようとする課題は、照明される結像面に結像される像に出現する色むらの程度を低減する照明装置を提供することにある。

実施形態に係る照明装置は、複数の光源とカッターとレンズとを具備している。その複数の光源は、１つの基板に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。そのカッターは、開口部が形成されている。そのレンズは、前記複数の光源から発された光のうちの前記開口部を通過した光を結像面に結像させる。前記複数の光源が配置される領域は、第１領域と、前記第１領域を囲む第２領域とを含んでいる。前記第２領域に前記複数の光源が配置される密度は、前記第１領域の前記複数の光源が配置される密度より大きい。

図１は、実施形態の照明装置を示す図である。 図２は、光源装置を示す平面図である。 図３は、複数の光源から発された光が結像面に結像する光路を示す光路図である。 図４は、変形例１の光源装置を示す平面図である。 図５は、変形例２の光源装置を示す平面図である。

以下で説明する実施形態に係る照明装置１は、複数の光源１８、４１、５１とカッター５とレンズ３とを具備している。複数の光源１８、４１、５１は、１つの基板１７に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。カッター５は、開口部８が形成されている。レンズ３は、複数の光源１８、４１、５１から発された光のうちの開口部８を通過した光を結像面１２に結像させる。複数の光源１８、４１、５１が配置される領域２１、４２、５２は、レンズ３の光軸７に交差する第１領域２２、４３、５３と、第１領域２２、４３、５３を囲む第２領域２３、４４、５４とを含んでいる。第２領域２３、４４、５４に複数の光源１８、４１、５１が配置される密度は、第１領域２２、４３、５３の複数の光源１８、４１、５１が配置される密度と異なっている。

以下で説明する実施形態に係る照明装置１の第２領域２３、４４に複数の光源１８、４１が配置される密度は、第１領域２２、４３の複数の光源１８、４１が配置される密度より大きい。

以下で説明する実施形態に係る照明装置の領域４２は、第２領域４４を囲む第３領域４５をさらに含んでいる。第３領域４５に複数の光源４１が配置される密度は、第２領域４４に複数の光源４１が配置される密度より大きい。

以下で説明する実施形態に係る照明装置の第２領域５４に複数の光源５１が配置される密度は、第１領域５３の複数の光源５１が配置される密度より大きい。

以下、図面を参照して、実施形態に係る照明装置を説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

［実施形態］
［照明装置の構成］
図１は、実施形態の照明装置１を示す図である。照明装置１は、図１に示されているように、光源装置２と結像レンズ３とカッター装置５とを備え、図示されていないベースを備えている。光源装置２は、ベースに固定されている。光源装置２は、ユーザの操作により光を発する。結像レンズ３は、凸レンズから形成されている。結像レンズ３は、光源装置２から発される光に照らされるように光源装置２の前方に配置され、その凸レンズの光軸７が光源装置２に交差するように、配置されている。結像レンズ３は、さらに、光軸７に平行に平行移動可能にベースに支持されている。結像レンズ３は、さらに、光源装置２から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。

カッター装置５は、可視光を透過しない材料から形成され、板状に形成され、開口部８が形成されている。カッター装置５は、光軸７に垂直である平面に沿うように光源装置２と結像レンズ３との間に配置され、光軸７に平行に平行移動可能にベースに支持されている。カッター装置５は、結像レンズ３から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。カッター装置５は、さらに、図示されていない複数のカッター羽根を備えている。複数のカッター羽根は、それぞれ、可視光を透過しない材料から形成され、板状に形成されている。複数のカッター羽根は、カッター装置５に沿うように開口部８の周囲に配置され、カッター装置５に沿って移動することができるように、カッター装置５に支持されている。カッター装置５は、複数のカッター羽根が移動されることにより、開口部８の形状が変化する。

図１は、さらに、照明装置１により照明されるスクリーン１１を示している。スクリーン１１は、平坦である結像面１２が形成されている。スクリーン１１は、照明装置１から所定の距離だけ離れた位置に、結像面１２が光軸７に垂直になるように配置されている場合で、照明装置１により照明されたときに、結像面１２に投射光１４が結像される。投射光１４の形状は、開口部８の形状に対応する。

［複数の光源］
図２は、光源装置２を示す平面図である。光源装置２は、図２に示されているように、ＬＥＤモジュール１６を備えている。ＬＥＤモジュール１６は、光源装置２のうちの結像レンズ３に対向する面に配置されている。ＬＥＤモジュール１６は、チップオンボード（ＣＯＢ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型のモジュールであり、基板１７と複数の光源１８を備えている。基板１７は、平坦である板状に形成されている。複数の光源１８は、それぞれ、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から形成されている。複数の光源１８は、基板１７の一方の面のうちの互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、基板１７に実装されている。複数の光源１８は、それぞれ、基板１７から電力が供給されることにより発光する。

複数の光源１８は、複数の白色光源と複数の赤色光源と複数の緑色光源と複数の青色光源とから形成されている。その複数の白色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ白色の光を発する。その複数の赤色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ赤色の光を発する。その複数の緑色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ緑色の光を発する。その複数の青色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ青色の光を発する。赤色の光は、青色の光より波長が長い光である。緑色の光は、青色の光より波長が長い光である。白色の光は、赤色の光と緑色の光と青色の光とを含んでいる。

光源装置２は、ユーザの操作により、複数の白色光源から発される白色光の強度と複数の赤色光源から発される赤色光の強度と複数の緑色光源から発される緑色光の強度と複数の青色光源から発される青色光の強度とを互いに独立に調整する。照明装置１は、複数の光源１８から発される光の強度がこのように調整されることにより、投射光１４の色を様々な色に調整することができる。

基板１７の面のうちの複数の光源１８が配置される領域２１は、内側領域２２と外側領域２３とから形成されている。内側領域２２は、結像レンズ３の光軸７と交差するように、領域２１の概ね中央に配置されている。外側領域２３は、内側領域２２を囲むように形成されている。このとき、複数の光源１８は、外側領域２３に配置される密度が、内側領域２２に配置される密度より大きくなるように、領域２１に配置されている。すなわち、複数の光源１８は、複数の光源１８のうちの外側領域２３に配置される複数の光源の間隔が、複数の光源１８のうちの内側領域２２に配置される複数の光源の間隔より小さくなるように、領域２１に配置されている。さらに、複数の光源１８は、複数の光源１８のうちの外側領域２３に配置される各色の光源の割合が複数の光源１８のうちの内側領域２２に配置される各色の光源の割合と概ね等しくなるように、領域２１に配置されている。

［複数の光源から出た光が結像面に結像する光路］
図３は、複数の光源１８から発された光が結像面１２に結像する光路を示す光路図である。複数の光源１８から発された光は、図３に示されているように、一部の光がカッター装置５の開口部８を通過し、残りの光がカッター装置５により遮光される。開口部８を通過した光は、一部が結像レンズ３に入射する。結像レンズ３に入射した光は、結像レンズ３により形成されている屈折面で屈折し、集光される。結像レンズ３により集光された光は、結像面１２を照明し、結像レンズ３が適切な位置に配置されているときに、結像面１２に結像される。結像面１２に結像された投射光１４の形状は、カッター装置５の開口部８の形状に相似である。すなわち、開口部８のうちのある点を通過した光は、結像レンズ３により集光されることにより、結像面１２のうちのその点に対応する点に照射される。たとえば、開口部８の縁３２を通過した光は、結像レンズ３により集光されることにより、結像面１２のうちの縁３２に対応する点３３に照射され、投射光１４の縁に照射される。

照明装置１は、投射光１４の縁がぼけるように、結像レンズ３が適切でない位置に配置されて利用されることがある。開口部８の縁３２を通過した光は、結像レンズ３が適切でない位置に配置されているときに、結像面１２に適切に結像されないで、結像面１２に結像された投射光１４の縁がぼけている。このとき、投射光１４の縁は、投射光１４の内側から外側に向かって明るさが減少するように形成される。開口部８の縁３２を通過した光は、適切な位置より少しカッター装置５から遠い側の不適切な位置に配置された結像レンズ３５に入射したときに、結像面１２の一点に集光されないで、投射光１４の縁で幅を持った領域３６に照射される。

さらに、複数の光源１８のうちの光軸７から最も離れた端に配置される光源３７から発された光は、開口部８の縁３２を通過したときに、結像レンズ３５に入射しないことがある。開口部８の縁３２を通過して結像レンズ３５に入射しなかった光３８は、結像レンズ３５により集光されないで、領域３６に照射されない。このとき、領域３６は、たとえば、光３８がある色（たとえば、青色）の光であったときに、その色（たとえば、青色）の光が抜けた色になる。このため、投射光１４は、結像レンズ３が適切でない位置に配置されるときに、縁の色と内部の色とが異なる色むらが出現することがある。

このとき、照明装置１は、複数の光源１８が外側領域２３に配置される密度が大きいことにより、外側領域２３に配置されて同色の光を発する複数の光源が、投射光１４の縁の１つの領域を照射することがある。このため、照明装置１は、外側領域２３のある光源の光が投射光１４の縁に照射されなかった場合でも、外側領域２３の同色の光源から発された光が、その照射されなかった領域に照射されることがある。このような場合、その領域は、ある光が照射されなかったことによる色の変化が低減される。このため、照明装置１は、投射光１４の縁がぼけるように結像レンズ３が配置された場合でも、投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができる。

なお、実施形態の照明装置１の光源装置２は、発する光の色が互いに異なる４種の光源を備えているが、色が互いに異なる２種の光源を備えていればよい。すなわち、照明装置１は、複数の光源１８が４種と異なる複数種の光源から形成される場合でも、結像レンズ３が不適切な位置に配置されたときに投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができ、投射光１４の色むらの程度を低減することができる。

なお、実施形態の照明装置１の結像レンズ３は、１つの凸レンズから形成されているが、複数の凸レンズから形成されてもよい。実施形態の照明装置１は、複数の凸レンズから形成される結像レンズが設けられた場合でも、結像レンズ３が不適切な位置に配置されたときに投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができ、投射光１４の色むらの程度を低減することができる。

実施形態の照明装置１のカッター装置５は、開口部８の形状が可変であるが、開口部８の形状が固定されてもよい。実施形態の照明装置１は、開口部８の形状が固定されている場合でも、結像レンズ３が不適切な位置に配置されたときに投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができ、投射光１４の色むらの程度を低減することができる。

実施形態の照明装置１の光源装置２は、ＣＯＢ型のＬＥＤモジュール１６を備えているが、ＣＯＢ型と異なる他の構造のＬＥＤモジュールを備えてもよい。そのＬＥＤモジュールとしては、セラミックや樹脂などで成形したキャビティの中に配置されたＬＥＤチップが１つの基板に複数実装された表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤモジュールが例示される。照明装置１は、このようなＬＥＤモジュールが適用された場合でも、結像レンズ３が不適切な位置に配置されたときに投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができ、投射光１４の色むらの程度を低減することができる。

［変形例１］
図４は、変形例１の光源装置４０を示す平面図である。その変形例１の光源装置４０は、既述の光源装置２と同様にして、複数の光源４１を備え、図４に示されているように、複数の光源４１が配置される領域４２が、内側領域４３と中間領域４４と外側領域４５とから形成されている。内側領域４３は、領域４２の概ね中央に配置されている。中間領域４４は、内側領域４３を囲むように形成されている。外側領域４５は、中間領域４４のさらに外側を囲むように形成されている。すなわち、領域４２は、中間領域４４が内側領域４３と外側領域４５との間に挟まれるように、形成されている。

このとき、複数の光源４１は、外側領域４５に配置される密度が、中間領域４４に配置される密度より大きくなるように、かつ、中間領域４４に配置される密度が、内側領域４３に配置される密度より大きくなるように、領域４２に配置されている。すなわち、複数の光源４１は、外側に向かうほど密度が大きくなるように、すなわち、外側に向かうほど間隔が小さくなるように、領域４２に配置されている。

このような光源装置４０が設けられた照明装置も、領域４２の外側ほど複数の光源４１の間隔が小さいことにより、投射光１４の縁がぼけるように結像レンズ３が配置された場合でも、投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができる。

［変形例２］
図５は、変形例２の光源装置５０を示す平面図である。変形例２の光源装置５０は、既述の光源装置２と同様にして、複数の光源５１を備え、図５に示されているように、複数の光源５１が配置される領域５２が、内側領域５３と外側領域５４とから形成されている。内側領域５３は、結像レンズ３の光軸７と交差するように、領域５２の概ね中央に配置されている。外側領域５４は、内側領域５３を囲むように形成されている。このとき、複数の光源５１は、外側領域５４に配置される密度が、内側領域５３に配置される密度より小さくなるように、領域５２に配置されている。すなわち、複数の光源５１は、外側領域５４に配置される複数の光源の間隔が、内側領域５３に配置される複数の光源の間隔より長くなるように、領域５２に配置されている。

投射光１４の縁がぼけるように結像レンズ３が配置されたときに、開口部８の縁３２を通過して結像レンズ３５に入射しなかった光３８のほとんどは、複数の光源５１のうちの外側領域５４に配置される複数の光源から発された光である（図３参照）。光源装置５０は、外側領域５４に配置される複数の光源の密度が小さいことにより、結像レンズ３が適切でない位置に配置されたときに、結像レンズ３に入射しなくなる光を低減することができる。このため、投射光１４の縁は、結像レンズ３に入射しなかった光３８の色が抜ける程度が低減される。したがって、光源装置５０は、投射光１４の縁がぼけるように結像レンズ３が配置されたときに結像レンズ３に入射しなくなる光を低減することにより、投射光１４の縁に出現する色むらを目立たなくすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ ：照明装置
２ ：光源装置
３ ：結像レンズ
５ ：カッター装置
７ ：光軸
８ ：開口部
１２：結像面
１４：投射光
１８：複数の光源
２２：内側領域
２３：外側領域
４３：内側領域
４４：中間領域
４５：外側領域
５３：内側領域
５４：外側領域

Claims (4)

1. １つの基板に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光源と；
   開口部が形成されるカッターと；
   前記複数の光源から発された光のうちの前記開口部を通過した光を結像面に結像させるレンズと；
   を具備し、
   前記複数の光源が配置される領域は、
   前記レンズの光軸に交差する第１領域と、
   前記第１領域を囲む第２領域とを含み、
   前記第２領域に前記複数の光源が配置される密度は、前記第１領域に前記複数の光源が配置される密度と異なる
   照明装置。
2. 前記第２領域に前記複数の光源が配置される密度は、前記第１領域に前記複数の光源が配置される密度より大きい
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記領域は、前記第２領域を囲む第３領域をさらに含み、
   前記第３領域に前記複数の光源が配置される密度は、前記第２領域に前記複数の光源が配置される密度より大きい
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第２領域に前記複数の光源が配置される密度は、前記第１領域に前記複数の光源が配置される密度より小さい
   請求項１に記載の照明装置。

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