JP2019133799A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能な照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、光源と、中心部と、前記中心部の屈折率よりも高い屈折率をもつ周辺部とを有し、前記光源からの光を導光する導光部と、反射部材と、前記導光部の光出射端に設けられ、前記導光部から出射する光を透過する透光部材と、を備えている。前記透光部材は、前記導光部から出射する光を反射する第一の光反射面をもつ。前記反射部材は、前記第一の光反射面で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面をもつ。【選択図】図１

Description

本発明は、エタンデュ（etendue）の小さい光を出射する光源から出射される光を照明光として利用する照明装置に関する。
例えば光ファイバを介して光を出射する照明用光源が多数開発され利用可能となっている（特許文献１、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３）。これらの光源は、点光源（点放射源）とみなされうる。これらの光源からの出射光のエタンデュは小さい。このような光源の照明装置への応用が検討されている（特許文献２、特許文献３）。
特開２００５−２０５１９５号公報 特開２０１１−２４３３７３号公報 特開２０１２−２３４８４６号公報 特開２０１１−０４９０７６号公報 特開２０１７−０５９５４３号公報
高出力白色レーザーモジュール「NEON BOX」、インターネット（URL:https://www.ushio.co.jp/jp/products/1031.html） RGB-One（登録商標） フルカラーレーザーモジュール、インターネット（URL:http://www.sei.co.jp/products/laser-module/pdf/JSP008.pdf） NecselＴＭ RGB NovaLum 1200、インターネット（URL:http://necsel.com/pdf/NovaLum-1200-Prelim.pdf）
上記光源を照明光として用いる場合、視野の中に光源が入ると人の目が見ているもの（見る対象物、視対象）の明るさに比べて光源の輝度が高い。このため、対象物が見えにくくなってしまうこと（減能グレア）や、不快な感じを受けたりすること（不快グレア）などが懸念されうる。
また、横軸を角度、縦軸を光強度とする直交座標系で光源の配光特性を表わすと、光軸を中心として光軸から離れるに従って次第に光強度が低下する特徴を有することがある。このような場合、例えば車両用前照灯に用いると、照射したい範囲と照射したくない範囲との明暗境界線が明瞭とならず、対向車への眩惑（グレア）を生じさせうる。また、例えば看板照明に用いる場合には、看板からはみ出る光が光害を引き起こしうる。
本発明は、部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能な照明装置を提供する。
本発明の一態様によれば、照明装置は、光源と、中心部と、前記中心部の屈折率よりも高い屈折率をもつ周辺部とを有し、光源からの光を導光する導光部と、反射部材と、前記導光部の光出射端に設けられ、前記導光部から出射する光を透過する透光部材と、を備えている。前記透光部材は、前記導光部から出射する光を反射する第一の光反射面をもつ。前記反射部材は、前記第一の光反射面で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面をもつ。
本発明の一態様によれば、部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能である。
第１実施形態の照明装置の模式断面図である。 第２実施形態の照明装置の模式断面図である。 第２実施形態の照明装置の模式断面図である。 第３実施形態の照明装置の模式断面図である。 第３実施形態の照明装置における導光部および透光部材の光出射側から見た模式正面図である。 第３実施形態の照明装置における導光部および透光部材の光出射側から見た模式正面図である。 第４実施形態の照明装置の模式断面図である。 第５実施形態の照明装置の模式断面図である。 第６実施形態の照明装置の模式断面図である。 第７実施形態の照明装置の模式断面図である。 第８実施形態の照明装置の模式断面図である。 第９実施形態の照明装置の模式断面図である。 第９実施形態の照明装置の光出射側から見た模式正面図である。
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する照明装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、複数の実施形態のそれぞれにおいて説明する内容は、互いに適用可能である。複数の実施形態において説明した構成のうち同一の名称を付与したものについては、同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。説明を容易にするため、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は誇張されていることがあり、また、図示を省略していることがある。
一の実施形態の照明装置は、光源と、導光部と、反射部材と、透光部材とを備えている。導光部は、中心部（コア部）と、中心部の屈折率よりも高い屈折率をもつ周辺部（クラッド部）とを有し、光源からの光を導光する。透光部材は、導光部の光出射端に設けられ、導光部から出射する光を透過する。透光部材は、導光部から出射する光を反射する第一の光反射面をもつ。反射部材は、第一の光反射面で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面をもつ。透光部材は、さらに、第一の光反射面から第二の光反射面へ進む光線と直交する第一の光透過面を有することができる。ここで、前方とは、導光部から出射される光の進行方向の前方を表す。導光部から出射する光の光軸と照明装置から出射する光の光軸とのなす角は、９０度未満である。
または、他の実施形態の照明装置は、光源と、光源からの光を導光する導光部と、導光部の光出射端に設けられ、導光部から出射する光を透過する透光部材とを備えている。透光部材は、導光部から出射する光を反射する第一の光反射面と、第一の光反射面で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面とをもつ。透光部材は、さらに、第二の光反射面で反射された光線と直交する第二の光透過面を有することができる。
それぞれの実施形態における光は、照明用の光であり、主に可視光線であるが、近紫外線、近赤外線も含みうる。
光源は、例えば、特許文献１、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３に記載の光ファイバを介して光を出射する光源を用いることができるが、これらの文献記載のものに限定されない。小さな電球、発光ダイオード、各種レーザ、及び/または、これらと導光路（例えば、光ファイバ、導光棒、導光板、導光体、ライトガイドなど）との組合せは実施形態における光源となり得る。光源の投影形状は、円形に限らず、矩形、多角形、線状でもよい。光ファイバ等の導光路の先端には、照明装置と接続するため、適宜光コネクタを設けることができる。光源から出射される光の広がりは、出射端の導光路の構造により制御されうる。例えば、導光路として光ファイバを用いるときは、光源から出射される光の広がりは光ファイバの開口数に依存する。
導光部は、コア部と、コア部を取り巻くクラッド部、およびクラッド部を取り巻く被覆部を有することができる。クラッド部と被覆部との界面は鏡面としうる。クラッド部および被覆部は省略し得る。導光部と光源との接続は、光コネクタを用いることができる。例えば、光源側にプラグまたはジャックを設け、導光部側にプラグまたはジャックに対応するレセプタクルを設けることができる。
導光部の光源側の開口数は、光源の開口数以上であることが光源と導光部との光結合効率を高める上で好ましい。導光部の透光部材側の開口数は、照明装置の小型化のためには、小さい方が好ましい。導光部の光源側の開口数および透光部材側の開口数は、例えば、０．５以下である。
一の実施形態における透光部材は、第一の光反射面と第一の光透過面を有しうる。
また、他の実施形態における透光部材は、第一の光反射面と、第二の光反射面と、第二の光透過面とを有しうる。
また、一の実施形態における透光部材は、第一の光反射面と、第一の光透過面と、第三の光反射面と、第四の光反射面と、第四の光透過面とを有しうる。
また、他の実施形態における透光部材は、第一の光反射面と、第二の光反射面と、第二の光透過面と、第三の光反射面と、第三の光透過面とを有しうる。
また、一の実施形態における透光部材は、第一の光反射面と、第一の光透過面と、第三の光反射面と、第三の光透過面とを有しうる。
また、他の実施形態における透光部材は、第一の光反射面と、第二の光反射面と、第二の光透過面と、第三の光反射面と、第四の光反射面と、第四の光透過面とを有しうる。
導光部から出射される光の進行方向にある、透光部材の表面の一部は第一の光反射面として機能する。第一の光反射面として機能する透光部材の表面の少なくとも一部に光反射膜を備えることができる。これにより、第一の光反射面での光の透過損失をより抑制できるため好ましい。光反射膜は、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒなど、若しくはこれらの合金の金属膜であってもよい。また、光反射膜は、例えば、二種以上の誘電体（例えば、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等から選ばれた二種）からなる多層膜でもよいし、金属膜と誘電体膜の組合せでもよい。このような光反射膜を備えることにより、第一の光反射面での光の吸収損失を減らし熱による影響を抑制することができる。第一の光反射面への入射角が全反射条件を満たす場合は、光反射膜が第一の光反射面になくとも良い。第一の光反射面への入射角が全反射条件を満たす例としては、空気中にある透光部材の屈折率（ｎ）と、第一の光反射面への入射角（θ）とが、以下の関係式を満たす場合が挙げられる。
ｓｉｎθ≧１／ｎ
透光部材は、導光部から出射される光の透過性の良い（透過率の高い）、例えば、光学レンズ用のガラスやプラスチックなどの材料から成る。透光部材は単一の部材または屈折率の等しい複数の部材からなることが好ましい。透光部材が屈折率の異なる複数の部材から構成されると、部品点数の増加や接合界面での光損失などが発生するからである。
透光部材と導光部とは、屈折率を揃えて溶着、光学接着剤による接着などの方法により直接接合することが好ましい。つまり、透光部材は、導光部の中心部の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなり、透光部材と導光部とが接合されることが好ましい。これにより、接合面での光損失を抑制することができる。
第一の光反射面は、透光部材の表面の一部である。第一の光反射面は、所望の形状に設計し得る。例えば、導光部の光出射端が点に近似し得るときは、第一の光反射面は、導光部の縦断面を含む平面との交線が円錐曲線の一部となるようにすることができる。ここで円錐曲線とは、二直線、双曲線、放物線、楕円、円のいずれかである。また、導光部の縦断面を含む平面との交線が下に凸の曲線（例えば、二次曲線の一部、懸垂曲線の一部、サイクロイドの一部、指数曲線の一部、など）となるようにしてもよい。第一の光反射面は、回転面または、導光部の縦断面を含む平面と直交する曲面とすることができる。また、実施形態の第一の光反射面は、平面及び曲面の組合せとしてもよい。
一の実施形態の第一の光透過面は、透光部材の表面の一部である。第一の光透過面は、第一の光反射面と第二の光反射面との間に位置し、第一の光反射面で反射する光線を透過する。第一の光透過面は、所望の形状に設計することができる。第一の光透過面は、光の反射損失を抑制するため、光線が通過する領域に低反射膜（反射防止膜、反射抑制膜とも呼ばれる。）を有することが好ましい。低反射膜は、誘電体の単層膜でもよいし、二種以上の誘電体からなる多層膜でもよい。
他の実施形態の第二の光反射面は、第一の光反射面が回転面であるときは、回転面である。または、第一の光反射面が平面、曲面、もしくはそれらの組合せであるときは、第二の光反射面は、平面、曲面、もしくはそれらの組合せである。
第二の光反射面は、反射部材の表面あるいは反射部材に設けた光反射膜の表面であってもよいし、透光部材の表面の一部であってもよい。
第二の光透過面は、透光部材の表面の一部である。第二の光透過面は、第二の光反射面で反射する光線を透過する。第二の光透過面は、所望の形状に設計されうる。例えば、導光部の光出射端が点に近似し得るときは、導光部の光軸と、第一の光反射面のある法線と、第二の光反射面のある法線とを含む平面と、第二の光反射面との交線が、円錐曲線の一部となるようにすることができる。第二の光透過面は、光の反射損失を抑制するため、光線が通過する領域に低反射膜を有することが好ましい。
第三の光反射面は、透光部材の表面の一部である。第三の光反射面は、所望の形状に設計し得る。例えば、導光部の光出射端が点に近似し得るときは、第三の光反射面は、導光部の縦断面を含む平面との交線が、円錐曲線の一部となるようにすることができる。また、導光部の縦断面を含む平面との交線が下に凸の曲線（例えば、二次曲線の一部、懸垂曲線の一部、サイクロイドの一部、指数曲線の一部、など）となるようにしてもよい。第三の光反射面は、回転面または、導光部の縦断面を含む平面と直交する曲面とすることができる。また、第三の光反射面は、平面及び曲面の組合せとしてもよい。第三の光反射面と導光部との最短距離は、第一の光反射面と導光部との最短距離より大きい。
第三の光透過面は、透光部材の表面の一部である。第三の光透過面は、第三の光反射面と第四の光反射面との間に位置し、第三の光反射面で反射する光線を透過する。第三の光透過面は、光の反射損失を抑制するため、光線が通過する領域に低反射膜を有することが好ましい。
第四の光反射面は、第三の光反射面が回転面であるときは、回転面である。または、第三の光反射面が平面、曲面、もしくはそれらの組合せであるときは、第四の光反射面は、平面、曲面、もしくはそれらの組合せである。
第四の光反射面は、反射部材の表面あるいは反射部材に設けた光反射膜の表面であってもよいし、透光部材の表面の一部であってもよい。
第四の光透過面は、透光部材の表面の一部である。第四の光透過面は、第四の光反射面で反射する光線を透過する。第四の光透過面は、所望の形状に設計されうる。例えば、導光部の光出射端が点に近似し得るときは、導光部の光軸と、第三の光反射面のある法線と、第四の光反射面のある法線とを含む平面と、第四の光反射面との交線が、円錐曲線の一部となるようにすることができる。第四の光透過面は、光の反射損失を抑制するため、光線が通過する領域に低反射膜を有することが好ましい。
ビームエキスパンダーとは、ビームをエキスパンドする、つまり光束径を拡大する。ビームエキスパンダーは、少なくとも入射側光学素子（例えば、凹レンズ）と、出射側光学素子（例えば、凸レンズ）を有してもよいし、入射側光学素子と出射側光学素子とを一体化した特殊プリズムを有してもよい。
導光部から出射される光は、第一の光反射面に入射し反射してから、透光部材の表面の一部を構成する第一の光透過面を透過し第二の光反射面へ入射しうる。第一の光透過面は、低反射膜を備えていることが好ましい。第一の光透過面が光線に垂直であると低反射膜の設計・製膜が容易となり好ましい。
また、導光部から出射される光は、第一の光反射面に入射し反射してから、透光部材の表面の一部を構成する第二の光反射面へ入射しうる。この場合の第二の光反射面として機能する透光部材の表面の少なくとも一部は、光反射膜を備えることが好ましい。第二の光反射面への入射角が全反射条件を満たす場合は、光反射膜がなくとも良い。第二の光反射面で反射した光は、透光部材の表面の一部を構成する第二の光透過面を透過して、照明装置から出射される。第二の光透過面は低反射膜を備えていることが好ましい。第二の光透過面が光線に垂直であると低反射膜の設計・製膜が容易となり好ましい。
また、導光部から出射される光の一部は、第三の光反射面に入射してもよい。第三の光反射面に入射した光は、第三の光反射面で反射してから、透光部材の表面の一部を構成する第三の光透過面を透過し第四の光反射面へ入射しうる。第三の光透過面は低反射膜を備えていることが好ましい。第三の光透過面が光線に垂直であると低反射膜の設計・製膜が容易となり好ましい。
また、第三の光反射面に入射する光は、第三の光反射面で反射してから、透光部材の表面の一部を構成する第四の光反射面へ入射しうる。この場合の第四の光反射面として機能する透光部材の表面の少なくとも一部は、光反射膜を備えることが好ましい。第四の光反射面への入射角が全反射条件を満たす場合は、光反射膜がなくとも良い。第四の光反射面で反射した光は、透光部材の表面の一部を構成する第四の光透過面を透過して、照明装置から出射される。第四の光透過面は低反射膜を備えていることが好ましい。第四の光透過面が光線に垂直であると低反射膜の設計・製膜が容易となり好ましい。
他の実施形態における透光部材は、第一の光反射面に加えて、ビームエキスパンダーの一部として機能するレンズ部を有してもよい。レンズ部の表面は低反射膜を備えていることが、光損失抑制のため、好ましい。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。各図において導光部から出射される光の光軸（以下「導光部の光軸」と記す。）を１点鎖線で表す。また、光線を破線で表す。
（第１実施形態）
第１実施形態の照明装置１の模式縦断面図を図１に示す。
本明細書において、「縦断面」は、導光部の光軸が沿う第１方向と、導光部の中心部（コア部）から周辺部（クラッド部）に向かう方向であって前記第１方向に直交する第２方向とを含む断面を表す。
照明装置１は、導光部の光軸（１点鎖線）に関して軸対称である。照明装置１は、光源１０と、光源１０からの光を導光する導光部２０と、導光部２０から出射する光を透過する透光部材３０と、反射部材（または第二の光反射面として機能する光反射膜の支持体）４１とを有する。
導光部２０は、光源１０に接続している。光源１０は、例えば、光ファイバ１１と、波長変換部１２と、波長変換部１２を取り巻く放熱部１３とを有する。波長変換部１２は、光ファイバ１１の出射光により励起され、その出射光とは異なる波長の光を放射する蛍光物質を含む。光ファイバ１１の出射光は波長変換部１２に入射し、少なくとも一部の光は蛍光物質を励起する。光ファイバ１１の出射光と、蛍光物質の放射光との混合光が導光部２０に入射する。なお、図２以降において、図１１を除き、光源の図示は省略している。
導光部２０の形状は回転体形状である。導光部２０は、円柱状のコア部２１と、コア部２１を取り巻くクラッド部２２とを有する。コア部２１の屈折率は、クラッド部２２の屈折率よりも高い。例えば、コア部２１の屈折率を１．５１６３３、クラッド部２２の屈折率を１．５０とすると、導光部２０の光源側の開口数および透光部材側の開口数は、０．２２２である。
透光部材３０は、例えば導光部２０に直接接合され、導光部２０の光出射端に設けられる。透光部材３０は、導光部２０により支持されている。透光部材３０は、クラッド部２２の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。または、透光部材３０は、コア部２１の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。この場合、コア部２１から出射する光の、コア部２１と透光部材３０との界面における反射を抑制できる。照明装置１の光出射側から見た透光部材３０の輪郭は、例えば円形である。
透光部材３０は、第一の光反射面３１と、第一の光透過面３３とを有する。第一の光反射面３１には、光反射膜を設けることができる。
反射部材４１は光反射膜を含み、第一の光反射面３１で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面４２をもつ。また、クラッド部２２の側面、および透光部材３０の導光部２０側の部分の側面にも光反射膜４３が設けられている。
第一の光透過面３３は、第一の光反射面３１から第二の光反射面４２へ進む光線と直交している。これは、第一の光透過面３３における光透過率制御を容易にする。第一の光透過面３３には、低反射膜を設けることができる。
第一の光反射面３１および第一の光透過面３３の形状は、所望の照射光が得られるように適宜設計できる。例えば、第一の光反射面３１の形状が放物線の回転面であるとしてよい。第一の光透過面３３の形状が回転面である円柱側面の一部であるとしてよい。第二の光反射面４２の形状が直線の回転面であるとしてよい。すべての回転体および回転面の軸は、導光部の光軸と一致する。
導光部２０の縦断面（子午断面）において、導光部２０の光出射端が第一の光反射面３１（放物線の一部）の焦点に位置するようにすることができる。子午断面において、第二の光反射面４２は導光部２０の光軸と４５度をなす直線とすることができる。このような構成は、照明装置１から出る光線を平行に揃えることができる。例えば、透光部材３０を屈折率が１．４２以上である材質（例えば、クラウンガラスのような光学ガラスやポリメタクリル酸メチル樹脂のような光学プラスチック）のものとすれば、全反射条件が満たされ、第一の光反射面に光反射膜を設ける必要がない。
第１実施形態によれば、透光部材３０が第一の光反射面３１をもつことで、部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能となる。また、照明装置１の奥行きサイズも抑制できる。
（第２実施形態）
第２実施形態の照明装置２の模式縦断面図を図２に示す。
照明装置２は、導光部の光軸（１点鎖線）に関して軸対称である。照明装置２は、光源（図示せず）と、導光部２０と、透光部材３０と、反射部材４１とを有する。
照明装置２の透光部材３０は、第１実施形態の照明装置１と同様であるが、第一の光反射面３１および第一の光透過面３３の形状が異なる。
図２に示す例では、第一の光反射面３１の形状は、導光部２０の光軸と４５度をなす直線の回転面である。第一の光透過面３３の形状は、第一の光反射面３１で反射された光線に直交する回転面であり、その回転面の法線が第一の光反射面３１で反射された光線と一致する。第二の光反射面４２の形状は、放物線の回転面である。第一の光反射面３１を対称面とする導光部２０の光出射端の鏡像点が第二の光反射面４２の焦点に位置するようにすることができる。これにより、第二の光反射面４２で反射され出ていく光線を平行に揃えることができる。
すなわち、導光部２０の光軸と、第一の光反射面３１のある法線と、第二の光反射面４２のある法線とを含む平面と、第一の光反射面３１との交線が直線であり、かつ、前記平面と第二の光反射面４２との交線が放物線の一部である。
第２実施形態においても、前述の照明装置１と同様に、部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能となり、また、照明装置２の奥行きサイズも抑制できる。
第２実施態様において、図３に示すように、第二の光反射面４２をもつ反射部材４１を導光部２０の光軸方向に動かすことにより、照明装置２による照射領域の大きさを可変とすることができる。すなわち、第一の光反射面３１と第二の光反射面４２との間における、導光部２０から出射される光の光軸方向の間隔が可変である。照明装置２から出る光線を平行に揃えることができるし、また、集束あるいは発散させることができる。反射部材４１を導光部２０の光軸方向に動かす手段としては、例えば、ドーナツ状の永久磁石を導光部２０の外側の漏斗状の反射部材４１の首部に設け、その外側近傍に電磁石のコイルを設け、コイルの電流を流す電磁的手段がありうる。また、バネとカムの組合せによる機械的手段でもよい。
（第３実施形態）
第３実施形態の照明装置３の模式縦断面図を図４に示す。
照明装置３は、光源（図示せず）と、光源からの光を導光する導光部２３と、導光部２３から出射する光を透過する透光部材６０と、反射部材（または第二の光反射面として機能する光反射膜の支持体）４６とを有する。
導光部２３は、コア部２４と、コア部２４を取り巻くまたは前記第２方向に沿って上下から挟むクラッド部２５とを有する。コア部２４の屈折率は、クラッド部２５の屈折率よりも高い。
導光部２３は例えば板状に形成され、照明装置３の光出射側から見た導光部２３の形状は、図５に示すように例えば四角形である。または、照明装置３の光出射側から見た導光部２３の形状は、図６に示すように例えば半円形である。
透光部材６０は、例えば導光部２３に直接接合され、導光部２３の光出射端に設けられる。透光部材６０は、クラッド部２５の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。または、透光部材６０は、コア部２４の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。
照明装置３の光出射側から見た透光部材６０の輪郭は、図５に示すように例えば四角形である。または、照明装置３の光出射側から見た透光部材６０の輪郭は、図６に示すように例えば円形である。
図４に示すように、透光部材６０は、第一の光反射面６１と、第一の光透過面６３とを有する。第一の光反射面６１には、光反射膜を設けることができる。
反射部材４６は光反射膜を含み、第一の光反射面６１で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面４２をもつ。
第一の光透過面６３は、第一の光反射面６１から第二の光反射面４２へ進む光線と直交している。これは、第一の光透過面６３における光透過率制御を容易にする。第一の光透過面６３には、低反射膜を設けることができる。
図４に示す例では、第一の光反射面６１は放物線の一部であり、第二の光反射面４２は導光部２３の光軸と４５度をなす直線である。このような構成は、照明装置３から出る光線を平行に揃えることができる。
第３実施形態においても、透光部材６０が第一の光反射面６１をもつことで、部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能となる。また、照明装置３の奥行きサイズも抑制できる。
（第４実施形態）
第４実施形態の照明装置４の模式縦断面図を図７に示す。
照明装置４は、導光部の光軸（１点鎖線）に関して軸対称である。照明装置４は、光源（図示せず）と、導光部２０と、導光部２０から出射する光を透過する透光部材３０とを有する。
透光部材３０は、例えば導光部２０に直接接合され、導光部２０の光出射端に設けられる。透光部材３０は、クラッド部２２の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。または、透光部材３０は、コア部２１の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。照明装置４の光出射側から見た透光部材３０の輪郭は、例えば円形である。
透光部材３０は、第一の光反射面３１と、第二の光反射面３２と、第二の光透過面３４とを有する。第一の光反射面３１および第二の光反射面３２には、光反射膜を設けることができる。
第二の光透過面３４は、第二の光反射面３２で反射された光線と直交している。これは、第二の光透過面３４における光透過率制御を容易にする。第二の光透過面３４には、低反射膜を設けることができる。
図７に示す例では、第一の光反射面３１の形状が放物線の回転面であるとすることができる。第二の光反射面３２の形状が直線の回転面であるとすることができる。第二の光透過面３４の形状が直線の回転面であるドーナツ状の平面であるとすることができる。すべての回転体および回転面の軸は導光部の光軸中心方向と一致する。
このような構成は、前述の照明装置１と同様にして、照明装置４から出る光線を平行に揃えることができる。
第４実施形態によれば、透光部材３０が第一の光反射面３１および第二の光反射面３２をもつことで、より部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能となる。また、照明装置４の奥行きサイズも抑制できる。
また、第一の光反射面３１で反射した光は、透光部材３０の内部を透過し、透光部材３０の外部に出ることなく第二の光反射面３２に入射する。これは、光透過面の光密度の低減を可能にし、光集塵を抑制する。
（第５実施形態）
第５実施形態の照明装置５の模式縦断面図を図８に示す。
照明装置５は、導光部の光軸（１点鎖線）に関して軸対称である。照明装置５は、光源（図示せず）と、導光部２０と、導光部２０から出射する光を透過する透光部材３０とを有する。
照明装置５の透光部材３０は、前述の照明装置４と同様であるが、第一の光反射面３１と、第二の光反射面３２の形状が異なる。
図８に示す例では、第一の光反射面３１の形状が、導光部２０の光軸と４５度をなす直線の回転面である。第二の光反射面３２の形状が、放物線の回転面であって、第一の光反射面３１を対称面とする導光部２０の光出射端の鏡像点が第二の光反射面３２の焦点に位置するようにすることができる。第二の光透過面３４の形状が、第二の光反射面３２で反射された光線に直交する回転面であって、その回転面の法線が第二の光反射面３２で反射された光線と一致し、ドーナツ状の平面であるようにすることができる。このような構成は、照明装置５から出る光線を平行に揃えることができる。
すなわち、導光部２０の光軸と、第一の光反射面３１のある法線と、第二の光反射面３２のある法線とを含む平面と、第一の光反射面３１との交線が直線であり、かつ、前記平面と第二の光反射面３２との交線が放物線の一部である。
第５実施形態によれば、前述の照明装置４と同様に、より部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能となる。また、照明装置５の奥行きサイズも抑制できる。さらに、光集塵を抑制する。
（第６実施形態）
第６実施形態の照明装置６の模式縦断面図を図９に示す。
照明装置６は、光源（図示せず）と、導光部２３と、導光部２３から出射する光を透過する透光部材６０とを有する。
照明装置６の導光部２３の形状、および透光部材６０の輪郭は、前述の照明装置３の場合と同様である。
透光部材６０は、第一の光反射面６１と、第二の光反射面６２と、第二の光透過面６４とを有する。第一の光反射面６１および第二の光反射面６２には、光反射膜を設けることができる。
第二の光透過面６４は、第二の光反射面６２で反射された光線と直交している。これは、第二の光透過面６４における光透過率制御を容易にする。第二の光透過面６４には、低反射膜を設けることができる。
図９に示す例では、第一の光反射面６１は導光部２３の光軸と４５度をなす直線であり、第二の光反射面６２は放物線の一部とすることができる。このような構成は、照明装置６から出る光線を平行に揃えることができる。
すなわち、導光部２３の光軸と、第一の光反射面６１のある法線と、第二の光反射面６２のある法線とを含む平面と、第一の光反射面６１との交線が直線であり、かつ、前記平面と第二の光反射面６２との交線が放物線の一部である。
第６実施形態によれば、前述の第３実施形態と同様に、グレアの抑制および奥行きサイズの抑制ができる。
また、第一の光反射面６１で反射した光は、透光部材６０の内部を透過し、透光部材６０の外部に出ることなく第二の光反射面６２に入射する。これは、光透過面の光密度の低減を可能にし、光集塵を抑制する。
（第７実施形態）
第７実施形態の照明装置７の模式縦断面図を図１０に示す。
照明装置７は、前述の照明装置１または照明装置２と同様に、導光部の光軸（１点鎖線）に関して軸対称である。
照明装置７の透光部材３０は、前述の照明装置１または照明装置２と同様であるが、形状が異なる。
図１０に示す例では、第一の光反射面３１の形状が、子午断面における楕円の一部の回転面とすることができる。第一の光透過面３３の形状が、第一の光反射面３１で反射された光線に直交する回転面であって、その回転面の法線が第一の光反射面３１で反射された光線と一致するものとすることができる。第二の光反射面４２の形状が、放物線の回転面とすることができる。すべての回転体および回転面の軸は導光部の光軸と一致する。
導光部２０の子午断面において、導光部２０の出射端が第一の光反射面３１（楕円の一部）の焦点の片方に位置するようにすることができる。導光部２０の縦断面において、第二の光反射面４２の焦点は、第一の光反射面３１（楕円の一部）のもう片方の焦点と一致することができる。このような構成は、照明装置７から出る光線を平行に揃えることができる。
すなわち、導光部２０の光軸と、第一の光反射面３１のある法線と、第二の光反射面４２のある法線とを含む平面と、第二の光反射面４２との交線が第二の円錐曲線の一部であり、前記平面と第一の光反射面３１との交線が第一の円錐曲線の一部である。そして、前記平面において第二円錐曲線が放物線であり、第一円錐曲線が楕円であり、楕円の一方の焦点に導光部２０の光出射端が位置し、楕円のもう一方の焦点と放物線の焦点とが重なる。
導光部２０の光軸を含み、第一の光反射面３１および第二の光反射面４２に垂直に交わる平面において、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に近い側で反射される光線と、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に遠い側で反射される光線とが交差した後に、第一の光透過面３３を透過し、第二の光反射面４２へ入射し反射される。
すなわち、導光部２０の光軸と、第一の光反射面３１のある法線と、第二の光反射面４２のある法線とを含む平面において、第一の光反射面３１の一方の端側で反射される光線と、第一の光反射面３１のもう一方の端側で反射される光線とは交差した後、第二の光反射面４２へ入射し第二の光反射面４２で反射される。
導光部２０から出射される光の強度分布が導光部２０の光軸上で最大となり導光部２０の光軸から離れるにつれ単調に減少するとき、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に近い側の光強度は強く（光束の密度が高く）、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に遠い側の光強度は弱い（光束の密度が低い）。
第一の光反射面３１における導光部２０に近い側の端が、導光部２０から出射する光の最大の光束密度の半分の値より高い光束密度の領域に設けられる。
第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に近い側で反射される光線と、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に遠い側で反射される光線とが交差することにより、第二の光反射面４２における導光部２０の光軸に近い側と遠い側へ入射し反射される光束の密度の差が小さくなる。このような第７実施形態によれば、照明装置７の照射領域（明るい領域）と、非照射領域（暗い領域）との境界（明暗境界）を明確にすることができる。
第７実施形態によれば、透光部材３０が第一の光反射面３１をもつことで、部品点数を抑えた構成で、グレアの抑制が可能となる。また、照明装置７の奥行きサイズも抑制できる。
また、第７実施態様において、第二の光反射面４２をもつ反射部材４１を導光部２０の光軸方向に動かすことにより、照明装置７による照射領域の大きさを可変とすることができる。すなわち、第一の光反射面３１と第二の光反射面４２との間における、導光部２０から出射される光の光軸方向の間隔が可変である。照明装置７から出る光線を平行に揃えることができるし、また、集束あるいは発散させることができるからである。
（第８実施形態）
第８実施形態の照明装置８の模式縦断面図を図１１に示す。
照明装置８は、導光部の光軸（１点鎖線）に関して軸対称である。照明装置８は、光源と、導光部２０と、導光部２０から出射する光を透過する透光部材３０と、支持体７９とを有する。
導光部２０は、円柱状のコア部２１と、コア部２１を取り巻くクラッド部２２と、クラッド部２２を取り巻く被覆部２６とを有する。コア部２１の屈折率は、クラッド部２２の屈折率よりも高い。クラッド部２２と被覆部２６との境界は、クラッド部２２を透過する光を反射する鏡の機能を有してもよい。これは、光吸収による被覆部２６の温度上昇を抑制する。導光部２０は、光源と接続するためのコネクター部７８と結合している。
光源は、例えば、出射端に光ファイバ８０を備えうる。光ファイバ８０は、コア部８１と、コア部８１を取り巻くクラッド部８２と、クラッド部８２を取り巻く被覆部８６とを有する。光ファイバ８０の端部には、フェルール８８が取り付けられている。
光ファイバ８０およびフェルール８８は、光源側のコネクター部８９に保持されている。コネクター部８９の内部にはバネ８７が設けられている。バネ８７は、光源側のフェルール８８を、照明装置８の導光部２０に押しつける。
光源側のコネクター部８９と、照明装置８側のコネクター部７８との結合により、フェルール８８の光出射端部と、導光部２０の光入射端部とが光結合する。コネクター部８９、７８は、光源の交換を容易にする。
透光部材３０は、例えば導光部２０に直接接合され、導光部２０の光出射端に設けられる。透光部材３０は、クラッド部２２の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。または、透光部材３０は、コア部２１の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなる。照明装置８の光出射側から見た透光部材３０の輪郭は、例えば円形である。
透光部材３０は、支持体７９に保持されている。支持体７９は、例えばコネクター部７８と一体に設けられている。
照明装置８の透光部材３０は、前述の照明装置４と同様に、第一の光反射面３１と、第二の光反射面３２と、第二の光透過面３４とを有する。第一の光反射面３１および第二の光反射面３２には、光反射膜を設けることができる。
第二の光透過面３４は、第二の光反射面３２で反射した光線と直交している。これは、第二の光透過面３４における光透過率制御を容易にする。第二の光透過面３４には、低反射膜を設けることができる。
さらに、照明装置８は、導光部２０の光軸を含む領域に、ビームエキスパンダー９５を備える。図１１に示す例では、透光部材３０が、導光部２０の光軸上に、光線の束の径を拡大する領域を有する。透光部材３０の表面の一部領域（導光部２０の光軸近傍でありかつ前方の表面領域）が、レンズ機能（例えば凹レンズ３６）を有する。
また、透光部材３０の前方に凸レンズ９７が、凹レンズ３６と軸を同じくして配置されている。凸レンズ９７は、支持体７９に保持されている。透光部材３０に設けられた凹レンズ３６と、その前方の凸レンズ９７とが、ビームエキスパンダー９５を構成する。
第一の光反射面３１の形状が、子午断面における楕円の一部の回転面とすることができる。第二の光反射面３２の形状が、放物線の回転面とすることができる。
導光部２０の縦断面において、導光部２０の光出射端が第一の光反射面３１（楕円の一部）の焦点の片方に位置するようにすることができる。導光部２０の縦断面において、第二の光反射面３２の焦点は、第一の光反射面３１（楕円の一部）のもう片方の焦点と一致することができる。このような構成は、照明装置８から出る光線を平行に揃えることができる。
すなわち、導光部２０の光軸と、第一の光反射面３１のある法線と、第二の光反射面３２のある法線とを含む平面と、第二の光反射面３２との交線が第一の円錐曲線の一部であり、前記平面と第一の光反射面３１との交線が第二の円錐曲線の一部である。そして、第一円錐曲線が放物線であり、第二円錐曲線が楕円であり、楕円の一方の焦点に導光部２０の光出射端が位置し、楕円のもう一方の焦点と放物線の焦点とが重なる。
導光部２０の光軸を含み、第一の光反射面３１および第二の光反射面３２に垂直に交わる平面において、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に近い側で反射される光線と、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に遠い側で反射される光線とが交差した後に、第二の光反射面３２へ入射し反射される。
すなわち、導光部２０の光軸と、第一の光反射面３１のある法線と、第二の光反射面３２のある法線とを含む平面において、第一の光反射面３１の一方の端側で反射される光線と、第一の光反射面３１のもう一方の端側で反射される光線とは交差した後、第二の光反射面３２へ入射し第二の光反射面３２で反射される。
導光部２０から出射される光の強度分布が導光部２０の光軸で最大となり導光部２０の光軸から離れるにつれ単調に減少するとき、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に近い側の光強度は強く（光束の密度が高く）、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に遠い側の光強度は弱い（光束の密度が低い）。
第一の光反射面３１における導光部２０に近い側の端が、導光部２０から出射する光の最大の光束密度の半分の値より高い光束密度の領域に設けられる。
第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に近い側で反射される光線と、第一の光反射面３１における導光部２０の光軸に遠い側で反射される光線とが交差することにより、第二の光反射面３２における導光部２０の光軸に近い側と遠い側へ入射し反射される光束の密度の差が小さくなる。これは、照明装置８の照射領域（明るい領域）と、非照射領域（暗い領域）との境界（明暗境界）を明確にする。
また、第８実施形態によれば、導光部２０の光軸を含む領域に設けたビームエキスパンダー９５によって、照射領域の中央近傍領域が暗くなるのを抑制できる。
上記の第８実施形態の一変形として、透光部材３０の表面の一部に第一の光透過面を設け、かつ、支持体７９の内面の一部に第二の光反射面を設けてもよい。
（第９実施形態）
第９実施形態の照明装置９の模式縦断面図を図１２に示す。図１３は、照明装置９の光出射側から見た模式正面図である。
照明装置９は、光源（図示せず）と、筐体１５１と、導光部２３と、透光部材６０と、反射部材（または第二の光反射面として機能する光反射膜の支持体）１４１とを有する。導光部２３、透光部材６０、および反射部材１４１は、筐体１５１内に配置されている。
導光部２３は、コア部２４と、コア部２４を取り巻く、または前記第２方向に沿って上下から挟むクラッド部２５と、クラッド部２５を取り巻く被覆部２６とを有する。クラッド部２５と被覆部２６との境界は、クラッド部２５を透過する光を反射する鏡の機能を有してもよい。これは、光吸収による被覆部２６の温度上昇を抑制する。
導光部２３は例えば板状に形成され、導光部２３の光軸直交断面形状は、例えば四角形である。
透光部材６０は、第一の光反射面６１と、第一の光透過面６３と、第三の光反射面６５と、第四の光反射面６６と、第四の光透過面６７とを有する。第一の光反射面６１、第三の光反射面６５、および第四の光反射面６６には、光反射膜を設けることができる。第９実施形態において、透光部材６０は、屈折率の等しい複数の部材からなることができる。
反射部材１４１は光反射膜を含み、第一の光反射面６１で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面１４２をもつ。
第一の光透過面６３は、第一の光反射面６１から第二の光反射面１４２へ進む光線と直交している。これは、第一の光透過面６３における光透過率制御を容易にする。第一の光透過面６３には、低反射膜を設けることができる。
第四の光透過面６７は、第四の光反射面６６で反射した光線と直交している。これは、第四の光透過面６７における光透過率制御を容易にする。第四の光透過面６７には、低反射膜を設けることができる。図１３に示すように、第四の光透過面６７の形状は、例えば四角形である。
第三の光反射面６５、第四の光反射面６６、および第四の光透過面６７は、第一の光反射面６１より前方に配置されている。導光部２３から出射する光は、第一の光反射面６１に入射する光と、第三の光反射面６５に入射する光とを含む。
導光部２３の縦断面において、導光部２３の光出射端が第一の光反射面６１（楕円の一部）の焦点の片方に位置するようにすることができる。導光部２３の縦断面において、第二の光反射面１４２の焦点は第一の光反射面６１（楕円の一部）のもう片方の焦点と一致することができる。導光部２３の縦断面において、導光部２３の光出射端が第三の光反射面６５（楕円の一部）の焦点の片方に位置するようにすることができる。導光部２３の縦断面において、第四の光反射面６６の焦点は第三の光反射面６５（楕円の一部）のもう片方の焦点と一致することができる。このような構成は、照明装置９から出る光線を平行に揃えることができる。
第一の光反射面６１における導光部２３に近い側の端が、導光部２３から出射する光の最大の光束密度の半分の値より高い光束密度の領域に設けられる。
第一の光反射面６１における導光部２３の光軸に近い側で反射される光線と、第一の光反射面６１における導光部２３の光軸に遠い側で反射される光線とが交差することにより、第二の光反射面１４２における導光部２３の光軸に近い側と遠い側へ入射し反射される光束の密度の差が小さくなる。
導光部２３の光軸と、第一の光反射面６１のある法線と、第二の光反射面１４２のある法線とを含む平面において、第三の光反射面６５の一方の端側で反射される光線と、第三の光反射面６５のもう一方の端側で反射される光線とは交差した後、第四の光反射面６６へ入射し第四の光反射面６６で反射される。
このような第９実施形態の照明装置９によれば、照射領域の中央近傍領域が暗くなるのを抑制する。
また、第９実施形態によれば、前述の第３実施形態と同様に、グレアの抑制および照明装置９の奥行きサイズの抑制ができる。
以上説明した実施形態の照明装置は、スポットライト、車両用前照灯（自動車のヘッドライト）、看板・掲示板の照明、コープ照明（天井面に光を照射する間接照明）、コーニス照明（壁面に光を照射する間接照明）、ウォールウォッシャ照明、に好適に用いることができる。
また、医療用照明装置などでは意図しない電磁波を放射しないこと（電磁妨害（Electro Magnetic Interference ：ＥＭＩ）の抑制）などが求められる。光ファイバを介して光を出射する照明用光源は、電源回路を照明が必要な場所から離すことが容易であるため、ＥＭＩの抑制が容易となる。従って、実施形態の照明装置は、外科手術用や歯科用などの医療用照明などに好適に用いることができる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。
１〜９…照明装置
２０，２３…導光部
３０，６０…透光部材
３１，６１…第一の光反射面
３３，６３…第一の光透過面
３２，４２，６２，１４２…第二の光反射面
３４，６４…第二の光透過面
４１，１４１…反射部材
６５…第三の光反射面
６６…第四の光反射面
６７…第四の光透過面
９５…ビームエキスパンダー

Claims (14)

  1. 光源と、
    中心部と、前記中心部の屈折率よりも高い屈折率をもつ周辺部とを有し、前記光源からの光を導光する導光部と、
    反射部材と、
    前記導光部の光出射端に設けられ、前記導光部から出射する光を透過する透光部材と、
    を備え、
    前記透光部材は、前記導光部から出射する光を反射する第一の光反射面をもち、
    前記反射部材は、前記第一の光反射面で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面をもつことを特徴とする照明装置。
  2. 前記透光部材は、前記第一の光反射面から前記第二の光反射面へ進む光線と直交する第一の光透過面をさらに有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
  3. 前記導光部の光軸と、前記第一の光反射面のある法線と、前記第二の光反射面のある法線とを含む平面と、前記第一の光反射面との交線が第一の円錐曲線の一部であり、
    前記平面と前記第二の光反射面との交線が第二の円錐曲線の一部であることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
  4. 前記第一の円錐曲線が直線であり、かつ、前記第二の円錐曲線が放物線の一部であり、
    前記第一の光反射面と前記第二の光反射面との間における、前記導光部から出射される光の光軸方向の間隔が可変であることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
  5. 前記第一の円錐曲線が楕円であり、前記第二の円錐曲線が放物線であり、
    前記楕円の一方の焦点に前記導光部の前記光出射端が位置し、前記楕円のもう一方の焦点と前記放物線の焦点とが重なることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
  6. 前記導光部の光軸と、前記第一の光反射面のある法線と、前記第二の光反射面のある法線とを含む平面において、
    前記第一の光反射面の一方の端側で反射される光線と、前記第一の光反射面のもう一方の端側で反射される光線とは交差した後、前記第二の光反射面へ入射し前記第二の光反射面で反射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
  7. 前記第一の光反射面より前方に、第三の光反射面と第四の光反射面とが配置され、
    前記導光部から出射する光は、前記第一の光反射面に入射する光と、前記第三の光反射面に入射する光とを含み、
    前記導光部の光軸と、前記第一の光反射面のある法線と、前記第二の光反射面のある法線とを含む平面において、前記第三の光反射面の一方の端側で反射される光線と、前記第三の光反射面のもう一方の端側で反射される光線とは交差した後、前記第四の光反射面へ入射し前記第四の光反射面で反射されることを特徴とする請求項５または６に記載の照明装置。
  8. 光源と、
    前記光源からの光を導光する導光部と、
    前記導光部の光出射端に設けられ、前記導光部から出射する光を透過する透光部材と、
    を備え、
    前記透光部材は、前記導光部から出射する光を反射する第一の光反射面と、前記第一の光反射面で反射した光が入射し、該入射光を前方に出射する第二の光反射面とをもつことを特徴とする照明装置。
  9. 前記導光部は、中心部と、前記中心部の屈折率よりも高い屈折率をもつ周辺部とを有することを特徴とする請求項８記載の照明装置。
  10. 前記透光部材は、前記第二の光反射面で反射された光線と直交する第二の光透過面をさらに有することを特徴とする請求項８記載の照明装置。
  11. 前記透光部材は、前記導光部の光軸上に、光線の束の径を拡大する領域をさらに有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の照明装置。
  12. 前記導光部と前記透光部材が接合され、
    前記透光部材は、前記導光部の中心部の平均屈折率と等しい屈折率の材料からなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の照明装置。
  13. 前記第一の光反射面の前記導光部に近い側の端が、前記導光部から出射する光の最大の光束密度の半分の値より高い光束密度の領域に設けられる請求項１〜１２のいずれか１つに記載の照明装置。
  14. 前記導光部の開口数が０．５以下である請求項１〜１３のいずれか１つに記載の照明装置。
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