JP2018006250A - Luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device.
ものを照明する照明方式は、照明される対象物に応じて様ざまである。照明される対象物が、絵画やポスタ、看板、ボード等である場合、照明される被照明物は平面的な被照明面を有する。
このような平面的な被照明面を照明する照明装置としては、通常のランプからの光を、被照明面から離れた位置から照射・照明するものや、LEDのような固体光源からの光を被照明面の横方向から斜め照明するものが広く知られている。
There are various illumination methods for illuminating things depending on the object to be illuminated. When the object to be illuminated is a painting, poster, signboard, board, or the like, the illuminated object has a flat illuminated surface.
As an illumination device for illuminating such a planar illuminated surface, light from a normal lamp is irradiated and illuminated from a position away from the illuminated surface, or light from a solid light source such as an LED. What illuminates obliquely from the lateral direction of the surface to be illuminated is widely known.
従来から実施されているこれらの照明方式では、照明領域は円形や楕円に近い。
被照明物がポスタや看板、絵画等である場合、被照明面は平面的で、一般には矩形形状である。このような矩形形状の被照明面を「円形や楕円形状の照明領域」をもつ照明装置で照明する場合、矩形形状の被照明面を「円形や楕円形状の照明領域内」に収めようとすると、被照明面から食み出す部分の照明光量は無駄であるし、被照明面から食み出す照明領域を小さくしようとすると、被照明面の照度に不均一が発生しやすい。
例えば、大型看板のような大面積の被照明面を均一に照明するために複数の光源を用いる照明方式が知られている(特許文献1)。
In these conventional illumination methods, the illumination area is close to a circle or ellipse.
When the object to be illuminated is a poster, a signboard, a painting, or the like, the illuminated surface is planar and generally has a rectangular shape. When illuminating such a rectangular illuminated surface with an illuminating device having a “circular or elliptical illumination region”, if the rectangular illuminated surface is intended to be contained within the “circular or elliptical illumination region” The amount of illumination light that protrudes from the surface to be illuminated is useless, and if the illumination area that projects from the surface to be illuminated is reduced, the illuminance on the surface to be illuminated tends to be uneven.
For example, an illumination method using a plurality of light sources in order to uniformly illuminate a large surface to be illuminated such as a large signboard is known (Patent Document 1).
この発明は、ポスタや看板、絵画やボード等、ある程度の大きさを持った矩形形状等の被照明面の形状に応じた照明領域を照明できる新規な照明装置の実現を課題とする。 This invention makes it a subject to implement | achieve the novel illuminating device which can illuminate the illumination area according to the shape of to-be-illuminated surfaces, such as a rectangular shape with a certain size, such as a poster, a signboard, a picture, and a board.
この発明の照明装置は、被照明物の平面的な被照明面を照明する照明装置であって、1以上の固体光源を含む光源部と、正のパワーを持つ光学系と、を少なくとも有し、前記光源部からの光束を、前記光学系により前記被照明面上もしくはその近傍に、前記被照明面の形状および大きさに応じて結像させて前記被照明面の照明を行う。 An illumination device according to the present invention is an illumination device that illuminates a planar illumination surface of an object to be illuminated, and includes at least a light source unit including one or more solid light sources and an optical system having a positive power. The light beam from the light source unit is imaged on or near the illuminated surface by the optical system according to the shape and size of the illuminated surface to illuminate the illuminated surface.
この発明によれば、ポスタや看板、絵画等、ある程度の大きさを持った矩形形状等の被照明面の形状に応じた照明領域を照明できる新規な照明装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a novel illumination device that can illuminate an illumination area corresponding to the shape of a surface to be illuminated, such as a rectangular shape having a certain size, such as a poster, a signboard, or a picture.
以下、実施の形態を説明する。
図1は、被照明物の平面的な被照明面を照明する照明装置の実施の1形態を説明するための図である。
図1(a)において、符号30は被照明物を示す。被照明物30は平面的な被照明面を有する。「平面的な被照明面」には、被照明面が「平面である場合」のみならず「実際上平面と看做し得る程度の凹凸や起伏、波打ち等を有する場合」も含まれる。
被照明物30は、以下に説明する例ではポスタであって「被照明面は矩形形状」であり、この矩形形状の全域が被照明面である。以下、被照明物30を「ポスタ30」とも言う。また、混同の恐れはないと思われるので、ポスタ30という代わりに、被照明面30とも言う。
図1(a)において符号10は光源部、符号20は光学系を示す。光学系20は「正の屈折力」を有する。
光源部10は、図1の実施の形態においては「1個の固体光源」で構成され、固体光源はLED(発光ダイオード)である。以下、光源部10を、固体光源10あるいはLED10ともいう。LED10は白色光を放射するものであり、例えば、蛍光方式の白色LEDをLED10として用いることができる。
LED10は、図1(b)に示すように、矩形形状の発光部11を有する。
Hereinafter, embodiments will be described.
FIG. 1 is a diagram for explaining one embodiment of an illumination device that illuminates a planar illumination surface of an object to be illuminated.
In FIG. 1A,
The
In FIG. 1A,
In the embodiment of FIG. 1, the
As shown in FIG. 1B, the
正の屈折力を有する光学系20は、図1の例では正レンズである。
光学系20は、図1においては簡略化されて1枚の両凸レンズとして描かれているが、これに限らず、レンズ形状は正の屈折力を有するものであれば適宜でよく、レンズ枚数も1枚に限らず、複数枚のレンズによるレンズシステムとして構成されることもできる。複数枚のレンズにより光学系20を構成する場合は、レンズシステム全体として正の屈折力を持てばよく、複数枚のレンズのうちに負レンズが含まれていてもよいことは言うまでもない。
以下では、便宜的に、光学系20をレンズ20ともいう。
The
In FIG. 1, the
Hereinafter, for convenience, the
固体光源10の矩形形状の発光部11から放射された光束は、正のパワーを持つレンズ20により結像光束となって像Im10を結像する。
図1に示す照明装置では、像Im10は固体光源10の矩形形状の発光部11のレンズ20による実像であり、拡大像である。像Im10は、ポスタ30の表面(被照明面)の位置、もしくは、その近傍に結像させる。
図1は、像Im10がポスタ30の表面(被照明面)の位置に結像している場合である。図1(c)は、この状態を示しており、図のように、像Im10は被照明面30と略同一形状である。
このように、発光部11の像Im10を被照明面30と略同一形状に結像させ、結像位置と被照明面30を合致させると、被照明面30を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明できる。
The light beam emitted from the rectangular
In the illumination device shown in FIG. 1, the image Im <b> 10 is a real image by the
FIG. 1 shows a case where the image Im10 is formed at the position of the surface (illuminated surface) of the
As described above, when the image Im10 of the
像Im10の結像位置は、被照明面位置の近傍でもよい。被照明面の位置が像Im10の結像位置から離れると、被照明面を照射する照明領域の形状は輪郭がぼやけるが、輪郭が多少ぼやけても、実際上「被照明面全体を、その形状および大きさ」に応じて有効に照明できれば問題はない。このような実際上有効な照明が可能であるような像Im10の位置を「被照明面の近傍」と称する。
図1には、像Im10の「形状および大きさ」がポスタ30の被照明面のサイズと略同サイズである場合を示したが、像Im10の大きさは、被照明面30を「結像領域内に含め」ばよく、その形状も被照明面30の形状と必ずしも合致しなくともよい。
なお、固体光源10とレンズ20との位置関係を調整することにより、像Im10の位置を変位させることができ、像Im10の位置をポスタ30の表面に対して調整できることは言うまでもない。
The imaging position of the image Im10 may be in the vicinity of the illuminated surface position. When the position of the illuminated surface moves away from the imaging position of the image Im10, the shape of the illumination area that irradiates the illuminated surface becomes blurred. However, even if the contour is somewhat blurred, the actual shape of the entire illuminated surface There is no problem if illumination can be effectively performed according to "and size". The position of the image Im10 at which such effective illumination is possible is referred to as “near the illuminated surface”.
FIG. 1 shows a case where the “shape and size” of the image Im10 is approximately the same size as the illuminated surface of the
It goes without saying that the position of the image Im10 can be displaced by adjusting the positional relationship between the
図2は、照明装置の別の実施の形態を示している。
なお、煩雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては図1におけると同一の符号を用いる。
図2(a)において、符号10、20、30は、それぞれ、図1におけると同じく、光源部(固体光源あるいはLEDともいう。)、正のパワーを持つ光学系(レンズともいう。)、被照明物(ポスタあるいは被照明面ともいう。)をそれぞれ示す。
図2(a)における符号APは「アパーチャ」を示す。アパーチャAPは、図2(b)に示すように、矩形形状の開口部APOを有する。固体光源10から放射された光束は、アパーチャAPを照射し、開口部APOを通った光束がレンズ20により結像光束とされて、開口部APOの拡大像である像ImAPOとして結像する。
図1の実施の形態においては、像Im10の形状は固体光源10の発光部11の形状により一義的に固定されているが、図2の実施の形態においては、アパーチャAPの開口部APOの形状を「ポスタ30の(被照明面の)形状に相似形」に設定することにより、図2(c)に示す如く、被照明面30と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができる。
このようにして、開口部APOの像ImAPOを被照明物の被照明面30と略同形・同大に結像させ、結像位置を被照明面に合致させると、被照明面30を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
図1の例と同様、像ImAPOの結像位置は、実際上有効な照明が可能である程度において、被照明面位置から離れた「近傍位置」でもよい。
FIG. 2 shows another embodiment of the lighting device.
In order to avoid complications, the same reference numerals as in FIG. 1 are used for those that are not likely to be confused.
In FIG. 2A,
The symbol AP in FIG. 2A indicates “aperture”. As shown in FIG. 2B, the aperture AP has a rectangular opening APO. The light beam emitted from the solid-
In the embodiment of FIG. 1, the shape of the image Im10 is uniquely fixed by the shape of the
In this way, when the image ImAPO of the opening APO is formed to be approximately the same shape and size as the
As in the example of FIG. 1, the imaging position of the image ImAPO may be a “neighboring position” that is far from the illuminated surface position to the extent that effective illumination is possible in practice.
図1、図2に示した例では、レンズ20の光軸が、ポスタ30の表面に直交しており、LED10の発光部はレンズ20の光軸上にあるが、ポスタ30を見る者の目Eの位置が図の如くになるようにすれば、ポスタを見る者が「照明光束を遮る」ことはなく、良好に照明されたポスタ30を見ることができる。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the optical axis of the
図3は、照明装置の他の実施の形態を示している。煩雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては、図3においても図1におけると同一の符号を用いる。
図3に示す実施の形態では、図2に示した実施の形態におけるレンズ20の像側に配備したミラー部材PMにより、レンズ20による結像光束を固体光源10の側に折り返し、ポスタ30の表面にアパーチャAPの開口部APOの拡大像ImAPOを結像させて、ポスタ30の照明を行っている。
図3の実施の形態においても、アパーチャAPの開口部APOの形状をポスタ30の形状に相似形に設定することにより、ポスタ30と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができ、被照明面30を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
図1の例と同様、像ImAPOの結像位置は、実際上有効な照明が可能である程度において、被照明面位置から離れた「近傍位置」でもよい。
図3の実施の形態で用いられているミラー部材PMは「平面鏡」であるが、ミラー部材としては平面鏡のみならず、凸面鏡や凹面鏡を用いることもできる。
図4に示す実施の形態では、レンズ20の像側にミラー部材CMが設けられ、レンズ20による結像光束を固体光源10の側に折り返し、ポスタ30の表面にアパーチャAPの開口部APOの拡大像ImAPOを結像させて、被照明部30の照明を行っている。
ミラー部材CMは「凸面鏡」である。凸面鏡のミラー部材CMを用いると、反射される結像光束の発散角を拡大でき、像ImAPOの大きさを拡大できる。
また、ミラー部材として「凹面鏡」を用いて、像ImAPOの大きさを縮小することもできる。
FIG. 3 shows another embodiment of the lighting device. In order to avoid complications, the same reference numerals as in FIG. 1 are used in FIG. 3 for those that are not likely to be confused.
In the embodiment shown in FIG. 3, the imaging light flux by the
In the embodiment of FIG. 3 as well, by setting the shape of the opening APO of the aperture AP to be similar to the shape of the
As in the example of FIG. 1, the imaging position of the image ImAPO may be a “neighboring position” that is far from the illuminated surface position to the extent that effective illumination is possible in practice.
Although the mirror member PM used in the embodiment of FIG. 3 is a “plane mirror”, not only a plane mirror but also a convex mirror or a concave mirror can be used as the mirror member.
In the embodiment shown in FIG. 4, a mirror member CM is provided on the image side of the
The mirror member CM is a “convex mirror”. When the mirror member CM of the convex mirror is used, the divergence angle of the reflected imaging light beam can be increased, and the size of the image ImAPO can be increased.
In addition, the size of the image ImAPO can be reduced by using a “concave mirror” as a mirror member.
ミラー部材の反射面形状を「平面・凸面・凹面」に変え、反射面の曲率を変えることにより、像ImAPOの大きさを変えることができ、被照明部30を照明する照明領域のサイズを変えることができる。
The size of the image ImAPO can be changed by changing the shape of the reflecting surface of the mirror member to “planar / convex / concave” and changing the curvature of the reflecting surface, thereby changing the size of the illumination area that illuminates the illuminated
ミラー部材が凸面鏡や凹面鏡である場合、ミラー部材自体がフまたは正の屈折力を持つので、像ImAPOの結像倍率は、レンズ20とミラー部材(凸面鏡または凹面鏡)との「合成の正の屈折力」により定まる。
When the mirror member is a convex mirror or a concave mirror, since the mirror member itself has a positive refractive power, the imaging magnification of the image ImAPO is “composite positive refraction between the
アパーチャAPの開口部APOの形状をポスタ30の被照明面の形状に相似形に設定し、レンズ20とミラー部材との「合成の正の屈折力」を被照明面の大きさに応じて設定することにより、ポスタ30と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができ、被照明面であるポスタ30の表面を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
図1の例と同様、像ImAPOの結像位置は、実際上有効な照明が可能である程度において、被照明面位置から離れた「近傍位置」でもよい。
上に、ミラー部材として凹面鏡を用いて、像ImAPOの大きさを縮小できることを説明したが、この場合は、凹面鏡の「負の屈折力」が利用され、レンズ20との合成の正の屈折力を弱めることにより、像ImAPOの大きさが縮小される。
凹面鏡はまた、実像結像系として用いることができる。
図5は、このような場合の実施の1形態を示している。
図5の実施の形態においては、レンズ20が、アパーチャAPの開口部APOの像Imintを「中間像」として結像する。そして、凹面鏡であるミラー部材CM1が、中間像Imintを物体として開口部の拡大像ImAPOをポスタ30の表面に結像させる。
この場合、ミラー部材CMである凹面鏡が正の屈折力を持つので、像ImAPOの結像倍率は、レンズ20とミラー部材CMとの「合成の正の屈折力」により定まる。
アパーチャAPの開口部APOの形状をポスタ30の形状に相似形に設定し、レンズ20とミラー部材CMとの「合成の正の屈折力」を被照明面30の大きさに応じて設定することにより、ポスタ30と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができ、被照明面であるポスタ30の表面を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
図1の例と同様、像ImAPOの結像位置は、実際上有効な照明が可能である程度において、被照明面位置から離れた「近傍位置」でもよい。
The shape of the aperture APO of the aperture AP is set to be similar to the shape of the illuminated surface of the
As in the example of FIG. 1, the imaging position of the image ImAPO may be a “neighboring position” that is far from the illuminated surface position to the extent that effective illumination is possible in practice.
In the above, it has been described that the size of the image ImAPO can be reduced by using a concave mirror as a mirror member. In this case, however, the “negative refractive power” of the concave mirror is used, and the combined positive refractive power with the
The concave mirror can also be used as a real image imaging system.
FIG. 5 shows an embodiment of such a case.
In the embodiment of FIG. 5, the
In this case, since the concave mirror which is the mirror member CM has a positive refractive power, the imaging magnification of the image ImAPO is determined by the “composite positive refractive power” of the
The shape of the aperture APO of the aperture AP is set to be similar to the shape of the
As in the example of FIG. 1, the imaging position of the image ImAPO may be a “neighboring position” that is far from the illuminated surface position to the extent that effective illumination is possible in practice.
図3ないし図5に示す実施の形態のように、レンズ20による結像光束を、ミラー部材PM、CM、CM1等により固体光源10の側に折り返すようにすることは、図1に即して説明した実施の形態に対しても適用できることは言うまでもない。
レンズ20による結像光束を、ミラー部材で固体光源10の側に折り返すようにするとレンズ20から被照明面までの長い光路が折り返されることにより、照明装置と被照明面との距離を短縮でき、照明装置を被照明面に近接して配置することが可能になる。
As in the embodiment shown in FIG. 3 to FIG. 5, the imaged light flux by the
If the imaging light flux by the
図6に示す実施の形態は、図2に示す実施の形態に対して、固体光源10からの光束を平行光束化するコリメータ光学系40を付加した例である。コリメータ光学系40としては、周知の種々のコリメータレンズを用いることができる。
コリメータ光学系40を用いることにより、固体光源10から放射される発散性の光束を、アパーチャAPの開口部APOに向けて有効に集光させることができ、固体光源10から放射される光の利用効率を有効に向上させることができ、拡大像ImAPOにより被照明面30をより明るく照明することができる。
図7に示す実施の形態では、コリメータ光学系40とアパーチャAPとの間に、光束の光強度分布を均一化するインテグレータ光学系50を配備した例である。
インテグレータ光学系50は、フライアイレンズ51とコンデンサレンズ52とを有する。固体光源10からの発散性の光束はコリメータ光学系40により平行光束化されて、周知のフライアイレンズ51に入射し、個々のフライアイレンズにより独立した小径の光束となる。これら小径の光束はコンデンサレンズ52により相互に重畳され、アパーチャAPの開口部APOの位置で「光強度を均一化された光束」として合成される。
このような「光強度を均一化された光束」を用いると、被照明面30もしくはその近傍に結像する像ImAPOの照度が均一化されるので、被照明面は均一な照度で良好に照明される。
被照明面もしくはその近傍に結像する像の照度を均一化することは、図1に示した実施の形態の場合においても可能であり、その1例を図8に示す。
図8に示す実施の形態では、同図(a)に示すように、固体光源10とレンズ20との間に、周知の「ライトパイプ60」を配置した例である。ライトパイプ60は、図示の例では、図8(b)に示すように、断面形状が矩形形状の光伝送部61を有する。光伝送部61は中空で、ライトパイプ60を長手方向にトンネル状に貫通している。このため、ライトパイプは「ライトトンネル」と呼ばれることもある。光伝送部61の固体光源10側の端面を「入射端面」、レンズ20側の端面を「射出端面」と呼ぶ。
固体光源10から放射された発散性の光束は、ライトパイプ60の入射端面から入射すると、光伝送部61の周壁で反射しつつ射出端面に向かって伝送され、反射を繰り返すにつれて、光成分がランダムに混合され、射出端面から射出する射出光束は、光束断面上の光強度が均一化されている。
従って、レンズ20により、ライトパイプ60の射出端面の拡大像Im11を被照明面30の位置もしくはその近傍に結像させれば、結像した像Im11は均一な光強度を有する。したがって、被照明面30を均一な照度分布で照明することができる。
なお、LED10とライトパイプ60の入射端面との間に、集光レンズを配置して、LED10からの発散性の光束を、入射端面位置に集光させるようにしてもよい。
The embodiment shown in FIG. 6 is an example in which a collimator
By using the collimator
The embodiment shown in FIG. 7 is an example in which an integrator
The integrator
When such a “light beam with uniform light intensity” is used, the illuminance of the image ImAPO imaged on or near the illuminated
Even in the case of the embodiment shown in FIG. 1, it is possible to make the illuminance of an image formed on the illuminated surface or its vicinity uniform, one example of which is shown in FIG.
The embodiment shown in FIG. 8 is an example in which a well-known “
When the divergent light beam emitted from the solid-
Therefore, if the enlarged image Im11 of the exit end face of the
A condensing lens may be arranged between the
上に、図2ないし図7に即して説明した実施の形態では、アパーチャAPが用いられ、その開口部APOのレンズ20による像ImAPOを被照明物の被照明面30の位置、もしくはその近傍に結像させる。
従って、前述のように、アパーチャAPの開口部APOの形状を、被照明物(上の例ではポスタ30)の形状に相似形に設定することにより、被照明物と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができ、被照明面を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
この場合、照明装置の汎用性を高め、種々の「サイズ、形状の被照明面」をもつ色々な被照明物に対して照明を行い得るようにするには、被照明面の形状やサイズに応じた形状の開口部をもつ複数種のアパーチャを、例えばターレット式に交換可能に用意し、照明対象となる被対象物の被照明面の形状やサイズに応じて、適宜のアパーチャを選択して用いるようにすればよい。
In the embodiment described above with reference to FIGS. 2 to 7, the aperture AP is used, and the image ImAPO of the opening APO by the
Therefore, as described above, by setting the shape of the opening APO of the aperture AP to be similar to the shape of the object to be illuminated (
In this case, in order to increase the versatility of the lighting device and to be able to illuminate various illuminated objects having various “sizes and shapes to be illuminated”, the shape and size of the illuminated surface must be changed. Plural types of apertures with correspondingly shaped openings are prepared so as to be replaceable, for example, in a turret type, and appropriate apertures are selected according to the shape and size of the illuminated surface of the object to be illuminated It may be used.
以上のようにこの発明によれば、以下の如き新規な照明装置を実現できる。
[1]
被照明物(30)の平面的な被照明面を照明する照明装置であって、1以上の固体光源を含む光源部(10)と、正のパワーを持つ光学系(20)と、を少なくとも有し、前記光源部からの光束を、前記光学系により前記被照明面上もしくはその近傍に、前記被照明面(30)の形状および大きさに応じて結像させて前記被照明面の照明を行う照明装置(図1ないし図8)。
As described above, according to the present invention, the following novel illumination device can be realized.
[1]
An illumination device that illuminates a planar illumination surface of an object to be illuminated (30), comprising: a light source unit (10) including one or more solid light sources; and an optical system (20) having a positive power And illuminating the surface to be illuminated by forming an image of the light beam from the light source unit on or near the surface to be illuminated by the optical system according to the shape and size of the surface to be illuminated (30). Illuminating device for performing (FIGS. 1 to 8).
[2]
[1]記載の照明装置であって、1以上の固体光源(10)が矩形形状の発光部(11)を有し、前記前記正のパワーを持つ光学系(20)は、前記矩形形状の発光部の拡大像(Im10)を、前記被照明面上もしくはその近傍に結像させ、前記被照明面(30)の矩形形状の領域を照明する照明装置(図1)。
[2]
[1] The illumination device according to [1], wherein the one or more solid-state light sources (10) include a rectangular light emitting unit (11), and the optical system (20) having the positive power has the rectangular shape. An illuminating device that illuminates a rectangular region of the illuminated surface (30) by forming an enlarged image (Im10) of the light emitting section on or near the illuminated surface (FIG. 1).
[3]
[1]記載の照明装置であって、前記光源部(10)と、前記正のパワーを持つ光学系(20)との間に、前記光源部からの光を入射端面から入射され、射出端面から光強度が均一化された光束を前記光学系に向かって射出させるライトパイプ(60)を有し、前記光学系は、前記ライトパイプの射出面(61)の拡大像(Im11)を、被照明面(30)上もしくはその近傍に結像させる照明装置(図8)。
[3]
[1] The illumination device according to [1], in which light from the light source unit is incident from an incident end surface between the light source unit (10) and the optical system (20) having the positive power, and an emission end surface. A light pipe (60) for emitting a light beam with uniform light intensity toward the optical system, and the optical system receives an enlarged image (Im11) of the exit surface (61) of the light pipe. An illumination device (FIG. 8) that forms an image on or near the illumination surface (30).
[4]
[1]記載の照明装置であって、前記光源部(10)と前記正のパワーを持つ光学系(20)との間に、前記被照明面(30)の形状に応じた開口形状を持つアパーチャ(AP)を有し、前記正のパワーを持つ光学系は、前記アパーチャの開口部(APO)の拡大像(ImAPO)を、前記被照明面上もしくはその近傍に結像させる照明装置(図2〜図7)。
[4]
[1] The illumination device according to [1], wherein an opening shape corresponding to a shape of the illuminated surface (30) is provided between the light source unit (10) and the optical system (20) having the positive power. The optical system having an aperture (AP) and having a positive power forms an illuminating apparatus (ImAPO) that forms an enlarged image (ImAPO) of the aperture (APO) of the aperture on or near the illuminated surface (see FIG. 2 to 7).
[5]
[4]記載の照明装置であって、前記光源部(10)と前記アパーチャ(AP)との間に、前記光源部からの光束を平行光束化するコリメータ光学系(40)を有する照明装置(図6、図7)。
[5]
[4] The illumination device according to [4], including a collimator optical system (40) that collimates a light beam from the light source unit between the light source unit (10) and the aperture (AP). 6 and 7).
[6]
[5]記載の照明装置であって、前記コリメータ光学系(40)と前記アパーチャ(AP)との間に、光束の光強度分布を均一化するインテグレータ光学系(50)を有する照明装置(図7)。
[6]
[5] The illumination device according to [5], further including an integrator optical system (50) that uniformizes a light intensity distribution of a light beam between the collimator optical system (40) and the aperture (AP). 7).
[7]
[4]ないし[6]の何れか1に記載の照明装置であって、前記開口部(AP)の形状が異なる複数のアパーチャを交換可能に有する照明装置。
[7]
[4] The lighting device according to any one of [6], wherein a plurality of apertures having different shapes of the openings (AP) are replaceable.
[8]
[1]ないし[7]の何れか1に記載の照明装置であって、前記正のパワーを有する光学系(20)による結像光束を前記被照明面(30)に向けて反射させるミラー部材(PM、CM、CM1)を1以上有する照明装置(図3〜図5)。
[8]
The illumination device according to any one of [1] to [7], wherein the mirror member reflects the imaged light beam by the optical system (20) having the positive power toward the illuminated surface (30). Illumination device (FIGS. 3 to 5) having one or more (PM, CM, CM1).
[9]
[8]記載の照明装置において、前記1以上のミラー部材(PM)が、平面鏡、凸面鏡もしくは凹面鏡を含む照明装置(図3、4)。
[9]
[8] The illumination device according to [8], wherein the one or more mirror members (PM) include a plane mirror, a convex mirror, or a concave mirror (FIGS. 3 and 4).
[10]
[8]記載の照明装置であって、前記1以上のミラー部材(CM1)が凹面鏡であり、前記正のパワーを持つ光学系(20)は、前記凹面鏡(CM1)より物体側に前記アパーチャの前記開口部の像を中間像Imintとして結像させ、前記凹面鏡(CM)は、前記中間像を拡大して前記被照明面状もしくはその近傍に結像させる照明装置(図5)。
[10]
[8] The illuminating device according to [8], wherein the one or more mirror members (CM1) are concave mirrors, and the optical system (20) having the positive power is located closer to the object side than the concave mirror (CM1). An illumination device (FIG. 5) that forms an image of the opening as an intermediate image Imint, and the concave mirror (CM) enlarges the intermediate image to form an image on or near the illuminated surface.
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、光源部を構成する1以上の固体光源としては、上に例示したLEDのほかに、半導体レーザ(LD)や有機EL素子等を用いることができる。また、正のパワーを持つ光学系は、レンズもしくはレンズ系に代えて、凹面ミラーを用いることもできる。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the invention described in the claims unless otherwise specified in the above description. Various modifications and changes are possible within the scope of the above.
For example, as one or more solid-state light sources constituting the light source unit, a semiconductor laser (LD), an organic EL element, or the like can be used in addition to the LEDs exemplified above. The optical system having positive power can use a concave mirror instead of the lens or the lens system.
また、照明光として「白色光」を得るために、上に説明した実施の形態の光源部を構成する1個の固体光源10として「蛍光方式の白色LED」を用いる場合を説明したが、光源部の構成はこの場合に限定されない。
Moreover, in order to obtain “white light” as illumination light, the case where “fluorescent white LED” is used as one solid-
複数の固体光源を用いて白色光を得る光源部の1例を、図9に示す。
図9(a)に示すのは、図1に即して説明した例に適用する場合の例である。
光源部10は、3個の固体光源としてLED10R、10G、10Bを有する。LED10Rは赤色光LRを放射し、LED10Gは緑色光LGを放射し、LED10Bは青色光LBを放射する。
光源部10はまた、これら赤色光LR、緑色光LG、青色光LBを合成するためのダイクロイック手段を有する。ダイクロイック手段は、緑色光LGと青色光LBを透過させ、赤色光LRを反射するダイクロイックフィルタDF1と、緑色光LGと赤色光LRを透過させ、青色光LBを反射するダイクロイックフィルタDF2とを、図の如く互いに直交させて一体化してなる。
このようなダイクロイック手段を用いて、赤色光LR、緑色光LG、青色光LBを合成して白色光LWを合成することができる。この白色光LWをレンズ20に入射させ、被照明面位置もしくは損近傍に、LED10R、10G、10Bの発光部の拡大像を結像させる。
従って、LED10R、10G、10Bの各発光部は、レンズ20からの物体距離が等しくなるように位置させる。
図9(b)は、図9(a)に示した光源部10から得られる白色光LWを、アパーチャAPに照射する場合を示している。この場合には、白色光LWが合成されていればよく、LED10R、10G、10Bの位置は、必ずしも、レンズ20から等距離にある必要はない。
このように。白色光LWによりアパーチャAPを照射する場合、LED10R、10G、10Bからの赤色光LR、緑色光LG、青色光LBを、予め、別個のコリメータレンズで平行光束化した後、ダイクロイック手段により白色光LWに合成するようにしてもよい。
FIG. 9 shows an example of a light source unit that obtains white light using a plurality of solid light sources.
FIG. 9A shows an example applied to the example described with reference to FIG.
The
The
Using such dichroic means, the white light LW can be synthesized by synthesizing the red light LR, the green light LG, and the blue light LB. The white light LW is incident on the
Accordingly, the light emitting units of the
FIG. 9B shows a case where the aperture AP is irradiated with white light LW obtained from the
in this way. When the aperture AP is irradiated with the white light LW, the red light LR, the green light LG, and the blue light LB from the
また、上には、被照明物30として「ポスタ」の例を挙げたが、被照明物はもちろんポスタに限らず、看板であることも各種のボードであることも、また、絵画等であることもできることは言うまでもない。
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
Moreover, although the example of "posta" was given as the to-
The effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of suitable effects resulting from the invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.
10 光源部(固体光源ともLEDとも言う。)
11 発光部
20 正のパワーを持つ光学系(レンズともいう。)
30 被照明物(ポスタとも言う。)
Im10 光学系20による発光部11の拡大像
AP アパーチャ
APO アパーチャの開口部
PM ミラー部材
ImAPO 光学系20による開口部APOの拡大像
Imint 光学系20により結像される開口部APOの中間像
40 コリメータ光学系
50 インテグレータ光学系
E 目
10 Light source section (also referred to as solid light source or LED)
11 Light emitting part
20 Optical system with positive power (also called lens)
30 Object to be illuminated (also called poster)
Im10 Magnified image of light emitting
AP aperture
APO aperture opening
PM mirror material
Magnified image of aperture APO by ImAPO
Imint Intermediate image of the aperture APO imaged by the
40 Collimator optics
50 Integrator optics
E eyes
ミラー部材が凸面鏡や凹面鏡である場合、ミラー部材自体が負または正の屈折力を持つので、像ImAPOの結像倍率は、レンズ20とミラー部材(凸面鏡または凹面鏡)との「合成の正の屈折力」により定まる。
When the mirror member is a convex mirror or a concave mirror, the mirror member itself has a negative or positive refractive power. Therefore, the imaging magnification of the image ImAPO is “synthetic positive refraction between the
アパーチャAPの開口部APOの形状をポスタ30の被照明面の形状に相似形に設定し、レンズ20とミラー部材との「合成の正の屈折力」を被照明面の大きさに応じて設定することにより、ポスタ30と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができ、被照明面であるポスタ30の表面を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
図1の例と同様、像ImAPOの結像位置は、実際上有効な照明が可能である程度において、被照明面位置から離れた「近傍位置」でもよい。
上に、ミラー部材として凹面鏡を用いて、像ImAPOの大きさを縮小できることを説明したが、この場合は、凹面鏡の「正の屈折力」が利用され、レンズ20との合成の正の屈折力を弱めることにより、像ImAPOの大きさが縮小される。
凹面鏡はまた、実像結像系として用いることができる。
図5は、このような場合の実施の1形態を示している。
図5の実施の形態においては、レンズ20が、アパーチャAPの開口部APOの像Imintを「中間像」として結像する。そして、凹面鏡であるミラー部材CM1が、中間像Imintを物体として開口部の拡大像ImAPOをポスタ30の表面に結像させる。
この場合、ミラー部材CMである凹面鏡が正の屈折力を持つので、像ImAPOの結像倍率は、レンズ20とミラー部材CMとの「合成の正の屈折力」により定まる。
アパーチャAPの開口部APOの形状をポスタ30の形状に相似形に設定し、レンズ20とミラー部材CMとの「合成の正の屈折力」を被照明面30の大きさに応じて設定することにより、ポスタ30と略同形・同大の像ImAPOを結像させることができ、被照明面であるポスタ30の表面を「その形状および大きさ」に応じて無駄なく照明することができる。
図1の例と同様、像ImAPOの結像位置は、実際上有効な照明が可能である程度において、被照明面位置から離れた「近傍位置」でもよい。
The shape of the aperture APO of the aperture AP is set to be similar to the shape of the illuminated surface of the
As in the example of FIG. 1, the imaging position of the image ImAPO may be a “neighboring position” that is far from the illuminated surface position to the extent that effective illumination is possible in practice.
In the above, it has been described that the size of the image ImAPO can be reduced by using a concave mirror as a mirror member. In this case, the “ positive refractive power” of the concave mirror is used, and the combined positive refractive power with the
The concave mirror can also be used as a real image imaging system.
FIG. 5 shows an embodiment of such a case.
In the embodiment of FIG. 5, the
In this case, since the concave mirror which is the mirror member CM has a positive refractive power, the imaging magnification of the image ImAPO is determined by the “composite positive refractive power” of the
The shape of the aperture APO of the aperture AP is set to be similar to the shape of the
As in the example of FIG. 1, the imaging position of the image ImAPO may be a “neighboring position” that is far from the illuminated surface position to the extent that effective illumination is possible in practice.
Claims (10)
1以上の固体光源を含む光源部と、正のパワーを持つ光学系と、を少なくとも有し、
前記光源部からの光束を、前記光学系により前記被照明面上もしくはその近傍に、前記被照明面の形状および大きさに応じて結像させて前記被照明面の照明を行う照明装置。 An illumination device that illuminates a planar illumination surface of an object to be illuminated,
A light source unit including one or more solid light sources, and an optical system having a positive power,
An illumination device that illuminates the illuminated surface by forming a light beam from the light source section on the illuminated surface or in the vicinity thereof according to the shape and size of the illuminated surface by the optical system.
前記1以上の固体光源が矩形形状の発光部を有し、前記前記正のパワーを持つ光学系は、前記矩形形状の発光部の拡大像を、前記被照明面上もしくはその近傍に結像させ、前記被照明面の矩形形状の領域を照明する照明装置。 The lighting device according to claim 1,
The at least one solid-state light source has a rectangular light emitting portion, and the optical system having the positive power forms an enlarged image of the rectangular light emitting portion on or near the illuminated surface. A lighting device for illuminating a rectangular region of the illuminated surface.
前記光源部と、前記正のパワーを持つ光学系との間に、前記光源部からの光を入射端面から入射され、射出端面から光強度が均一化された光束を前記光学系に向かって射出させるライトパイプを有し、前記光学系は、前記ライトパイプの射出面の拡大像を、被照明面上もしくはその近傍に結像させる照明装置。 The lighting device according to claim 1,
Between the light source unit and the optical system having the positive power, light from the light source unit is incident from an incident end surface, and a light beam with uniform light intensity is emitted from the exit end surface toward the optical system. And an optical device that forms an enlarged image of an exit surface of the light pipe on or near an illuminated surface.
前記光源部と前記正のパワーを持つ光学系との間に、前記被照明面の形状に応じた開口形状を持つアパーチャを有し、
前記正のパワーを持つ光学系は、前記アパーチャの開口部の拡大像を、前記被照明面上もしくはその近傍に結像させる照明装置。 The lighting device according to claim 1,
Between the light source unit and the optical system having the positive power, an aperture having an aperture shape corresponding to the shape of the illuminated surface,
The optical device having the positive power is an illumination device that forms an enlarged image of the aperture of the aperture on or near the illuminated surface.
前記光源部と前記アパーチャとの間に、前記光源部からの光束を平行光束化するコリメータ光学系を有する照明装置。 The lighting device according to claim 4,
An illuminating device having a collimator optical system for converting a light beam from the light source unit into a parallel beam between the light source unit and the aperture.
前記コリメータ光学系と前記アパーチャとの間に、光束の光強度分布を均一化するインテグレータ光学系を有する照明装置。 The lighting device according to claim 5,
An illuminating device having an integrator optical system for uniformizing a light intensity distribution of a light beam between the collimator optical system and the aperture.
前記開口部の形状が異なる複数のアパーチャを交換可能に有する照明装置。 The illumination device according to any one of claims 4 to 6,
A lighting device having a plurality of apertures having different shapes of the openings in a replaceable manner.
前記正のパワーを有する光学系による結像光束を前記被照明面に向けて反射させるミラー部材を1以上有する照明装置。 The illumination device according to any one of claims 1 to 7,
An illuminating device having at least one mirror member that reflects an imaged light beam by the optical system having positive power toward the surface to be illuminated.
前記1以上のミラー部材が、平面鏡、凸面鏡、もしくは凹面鏡を含む照明装置。 The lighting device according to claim 8,
The illumination device in which the one or more mirror members include a plane mirror, a convex mirror, or a concave mirror.
前記1以上のミラー部材が凹面鏡であり、
前記正のパワーを持つ光学系は、前記凹面鏡より物体側に前記アパーチャの前記開口部の像を中間像として結像させ、前記凹面鏡は、前記中間像を拡大して前記被照明面状もしくはその近傍に結像させる照明装置。 The lighting device according to claim 8,
The one or more mirror members are concave mirrors;
The optical system having the positive power forms an image of the aperture of the aperture as an intermediate image closer to the object side than the concave mirror, and the concave mirror magnifies the intermediate image to form the surface to be illuminated or its An illumination device that forms an image in the vicinity.
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