JP4616799B2 - レンズおよび該レンズを備えた照明装置 - Google Patents

Description

本発明は照明装置に使用するレンズおよび該レンズを備えた照明装置に関し、特に照明装置は通路ないし床の照明に好適な照明装置に関する。

従来から、夜間飛行時の旅客機の客室内、映画館の映写中の観客室内、就寝時の住宅内などの暗所における照明には照明光が必要以上に拡散しないことを考慮する必要があった。このため、例えば旅客機の場合には、夜間飛行時の客室内の補助照明として座席ごとに天井に設置した照明装置からの照明や通路付近の低い位置に設置した照明装置からの誘導照明などがある。しかし、天井からの照明では広範囲に亘って照明光が照射されるので、周囲の眠っている乗客など照明を必要としない乗客にも照明光が届いてしまい、不快な思いをさせてしまう場合がある。また、座席の低い位置に照明装置を設置した場合には、照射範囲のうち照明装置の直下付近が極端に明るくなる一方で、照射範囲が狭いために照明装置から離れたところでは足元の照明が暗く、不十分なものになってしまい配光にムラが生じることとなっている。この照明範囲を広げようとすると、光の射出角度を上げなければならないが、光の射出角度を上げると上方への漏れ光の光量が大きくなるので、グレアの原因となって乗客に不快感を与えかねない。このような通路や床などに近い低い位置に設置する照明装置で照明範囲を広げながら上方への漏れ光を制限した足元用照明器具が特許文献１に開示されている。

すなわち、発光体の光を仕切壁によって遮ることにより、上側開口部から上方に向かう漏れ光を遮断したものである。さらに、発光体よりも下方に配設した傾斜壁によって発光体の光を下側開口部に導くようにして、防眩性能の向上を図りながら足元のみを照らせるようにしたものである。

特開２０００−２１５７０６号公報

しかしながら、このような従来の技術では、漏れ光によるグレアを無くすことはできても、照明範囲はそれほど広げることができないという問題点があった。また、足元照明器具から離れるにしたがって照明が暗くなるという配光のムラについては解決されていなかった。

さらに、発光体を内蔵するケース内に仕切壁や傾斜壁を設けるために、ケースの構造が複雑になってしまい、製造コストが上がるという問題点があった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、入射光をレンズの所定の横断面を境にして片側に向けて集光および発散するように射出させることにより、通路や床に近い低い位置に配置しても、広い照射範囲全体にわたって照射光の分布にムラのない照射ができるレンズを提供することを目的としている。
また、本発明は、上記レンズを備えることにより、床や通路に近い低い位置に配設しても、上向きの射光を防止しながら広い照射範囲を得られる照明装置を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］ 照明装置（２０）に使用するレンズ（１０）において、
入射光を平行もしくは集光するように射出するための集光射出部分（１１）と、該集光射出部分（１１）に連続して設けられた、入射光を発散するように射出するための発散射出部分（１２）とを有し、
前記集光射出部分（１１）は、入射光の一部を、所定の横断面を境にして前記発散射出部分（１２）の射出側領域に向けて集光するように射出し、残りの入射光を光軸（１）に略平行に射出し、
前記発散射出部分（１２）は、入射した光を、前記発散射出部分（１２）の射出側領域内で発散するように射出することを特徴とするレンズ（１０）。

［２］ 前記集光射出部分（１１）は、所定の横断面を境にして一方の側に形成され、縦断面に凸状部分を有する集光レンズであり、
前記発散射出部分（１２）は、前記所定の横断面を境にして他方の側に形成され、縦断面に凹状部分を有する発散レンズであることを特徴とする［１］に記載のレンズ（１０）。

［３］ 通路ないし床を照明する照明装置（２０）において、
前記［１］または［２］に記載のレンズ（１０）を備え、該レンズ（１０）は、前記発散射出部分（１２）を前記集光射出部分（１１）よりも下方になる向きに配設したことを特徴とする照明装置（２０）。

［４］ 航空機用シートに設けて通路ないし床を照明する照明装置（２０）において、
前記［１］または［２］に記載のレンズ（１０）を備え、該レンズ（１０）は、前記発散射出部分（１２）を前記集光射出部分（１１）よりも下方になる向きに配設したことを特徴とする照明装置（２０）。

前記本発明は次のように作用する。
レンズ（１０）の入射側から入射した光のうち集光射出部分（１１）を通過する光は、射出側の領域を所定の横断面を境にして集光射出部分（１１）の射出側領域および発散射出部分（１２）の射出側領域としたときに、一部は集光射出部分（１１）の射出側領域から前記所定の横断面を通過して発散射出部分（１２）の射出側領域に至る方向に向けて集光するように屈折して射出される。残りの入射光は、光軸（１）に略平行に射出される。

一方、入射した光のうち発散射出部分（１２）を通過する光は、発散射出部分（１２）によって、発散射出部分（１２）の射出側領域内で発散するように屈折して射出される。この発散射出部分（１２）は、所定の横断面を境にして他方の側に縦断面が凹状部分を有するように形成されているので、射出された光は、発散射出部分（１２）の射出側領域内で発散するように進む。

これにより、レンズ（１０）の射出側領域でレンズ（１０）に近い所では、発散射出部分（１２）からの発散光による光量が大きくなり、レンズ（１０）から遠い所では、集光射出部分（１１）から略平行にもしくは集光するように射出された光によって光量が補えるように配光できる。さらに、集光射出部分（１１）と発散射出部分（１２）とによって配光を連続的に制御することで、照射光の分布にムラを生じないようにすることができる。

レンズ（１０）は、以上のような特性を有するので、通路ないし床に近い低い位置に設置して通路ないし床を照明する照明装置（２０）のレンズ（１０）としての使用が好適である。このような照明装置（２０）に使用する場合は、発散射出部分（１２）を集光射出部分（１１）よりも下方になる向きに配設すればよい。

これにより、照明装置（２０）の直下から照明範囲内の遠方の領域まで、配光にムラのない照明が可能である。また、射出光は、光軸（１）を含む横断面を境にして下方の発散射出部分（１２）の射出側領域に向かうので、照明光が上方に向かうことを防止できる。

さらに、光軸（１）が射出側で通路ないし床に交差する向きにレンズ（１０）を傾けて配設することにより、照明光が上方に向かうことをより確実に防止することができる。

本発明にかかるレンズによれば、入射した光のうち、集光射出部分から射出する光は、所定の横断面を境にして発散射出部分の射出側領域に向けて集光するように進み、ないし光軸に平行に進み、発散射出部分から射出する光は、発散射出部分の射出側領域に向けて発散する特性を有するので、レンズに近い領域に射出される光は、発散射出部分からの発散光による光量が大きくなり、レンズから遠い領域に射出される光は、集光射出部分からの射出光による光量が大きくなるように配光を連続的に制御できるので、照射範囲の全体にわたって照射光の分布にムラのない照射が可能になる。

また、レンズは、所定の横断面を境にして一方の側に集光射出部分として縦断面に凸状部分が形成され、他方の側に発散射出部分として縦断面に凹状部分が形成されているので、入射光は、所定の横断面を境にして発散射出部分の射出側領域に確実に射出することができる。

本発明にかかる照明装置によれば、通路ないし床に近い低い位置に設置した場合でも、広い照射範囲が得られ、その照射範囲の全体にわたって照射光の分布にムラのない照明ができ、かつ、遮蔽板などを用いることなくレンズ自体の特性により、上向きの射出光をなくすことができる。

また、レンズは、光軸が射出側で通路ないし床に交差する向きに傾けて配設した場合には、上向きの光の射出をより確実になくすことができる。

以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。
図１および図２は本発明の一実施の形態を示している。図１は、本発明の一実施の形態にかかるレンズの模式図である。

図１に示すように、レンズ１０は、例えば光軸１を含む所定の横断面を境にして、入射光を集光するように射出するための集光射出部分１１および該集光射出部分１１に連続して設けられ、入射光を発散するように射出するための発散射出部分１２を有している。なお、集光射出部分１１と発散射出部分１２との境となる横断面は、必ずしも光軸１を含む面でなくてもよい。

レンズ１０は、入射側の全体が光軸１に直交する平面１０ａを形成している。集光射出部分１１は、光軸１を含む横断面を境にして上部に形成されており、縦断面が凸状に現れる凸状部分を有する集光レンズとして形成されている。この集光射出部分１１は、入射して来た光を、光軸１を含む横断面を境にして発散射出部分１２の射出側領域に向けて集光するように射出し、入射側領域の焦点を通過して入射してきた光を略平行に発散射出部分１２の射出領域に向けて射出する。なお、この集光射出部分１１は、非球面レンズが好ましい。光源２は通常の照明に使用するものであれば、電球など、特に制限されないが、図２に示した例では、入射側領域の焦点に光源２であるＬＥＤが配置されている。

一方、発散射出部分１２は、光軸１を含む横断面を境にして下部に形成されており、縦断面が凹レンズ状に現れる凹状部分を有する発散レンズとして形成されている。この発散射出部分１２は、入射した光を、光軸１を含む横断面を境にして発散射出部分１２の射出側領域に向けて発散するように射出する。なお、この発散射出部分１２は、非球面レンズが好ましい。
このように形成されたレンズ１０を後述する照明装置２０に装着した状態が図４および図５に例示されているが、発散射出部分１２の射出側は鞍に類似した表面形状を有している。

レンズ１０の素材は、例えば、透明なポリカーボネートであるが、これに限られず、他の樹脂材や様々な種類のガラス材などレンズに使用される素材であればどのようなものであってもよい。レンズ１０は、集光射出部分１１と発散射出部分１２とを一体に形成してもよいし、集光射出部分１１と発散射出部分１２とを別個に製造し、それらを合わせて、全体として連続した１つのレンズ１０となるようにしてもよい。

次に、レンズ１０の作用を説明する。
図２は、本実施の形態にかかるレンズを通る光の光路を示す模式図である。

図２に示した例では、レンズ１０は、その光軸１を水平よりも下方に向くように傾けられており、光源２の中心が光軸１上の焦点に配置されている場合を示している。符号３はレンズ１０よりも下方に位置する、光の照射面３である。レンズ１０に入射した光のうち集光射出部分１１から射出される光は、略平行にまたは集光するように屈折して進む。集光射出部分１１から射出される光のうち、光軸１に平行な角度よりも上向きの角度で進む光はない。

集光射出部分１１からの射出光は、一部が光軸１を含む横断面を交差位置４で通過した後に発散射出部分１２の射出側領域を進む。また、残りの一部は光軸１に平行に進む。

また、レンズ１０に入射した光のうち発散射出部分１２から射出される光は、光軸１に沿って進む光が照射面３から最も離れた位置、すなわち最も高い位置から射出される光であり、他の光は全て光軸１を含む横断面よりも下から射出されて、下向きに発散するように進む。したがって、発散射出部分１２から射出される光も光軸１よりも上向きに進むことがない。

このように、発散射出部分１２は下向きに発散するように光を射出するので、広い範囲にわたって光を照射できる。

一方、集光射出部分１１から射出された光は、光軸１に平行な光であるか集光する光なので、発散して遠方での光量が少なくなるということがなく、レンズ１０の近くの領域には照射せずに遠方の照射面３を照射させることができる。すなわち、射出側でレンズ１０に近い所は、発散射出部分１２からの発散光により照射し、レンズ１０から遠い所では、発散射出部分１２からの発散光に集光射出部分１１から射出された光を加えて照射するようにできる。これにより、照射範囲のうちレンズ１０から遠方の領域であっても明るい照明が可能であり、照射範囲全体にわたって照射光にムラのない照射が可能になる。

次に、本発明の一実施の形態にかかる照明装置２０を説明する。
図３から図７までは、本発明の一実施の形態にかかる照明装置２０を示している。

図３は、本発明の一実施の形態にかかる照明装置２０を航空機用シートに配設した例を示す斜視図である。図４は照明装置２０の平面図であり、図５は照明装置２０の正面図であり、図６は照明装置２０の右側面図である。図７は、照明装置２０の配置と照射範囲６を示す模式図である。

本実施の形態では、２座席用のシート１００の中央にあるセンターアームレスト１０１の下部にフットライトとしての照明装置２０が取り付けられている。センターアームレスト１０１の下部と床面との間には隙間があり、照明装置２０はセンターアームレスト１０１の前面１０１ａ側からこの隙間を少し奥に入った位置でフロントチューブ１０３よりも前方の照明装置位置５に配設されている（図７参照）。

照明装置２０は、両側の座席の着座者の足元およびその周囲の照明をそれぞれ別個のレンズ１０，１０から射出した光で行うものであり、ケーシング２１の前面内側にはレンズ１０，１０を配設するためのレンズ取付け部２２が２つ形成されている。レンズ取付け部２２，２２は、取り付けたレンズ１０，１０の光軸１同士が、水平方向に所定角度αをもって離れるように設けられている。

レンズ１０は、発散射出部分１２を集光射出部分１１よりも下位になる向きにして取り付けられている。また、レンズ１０は、光軸１が射出側で床に交差する向きに傾けられている。レンズ取付け部２２は、その奥行きの深さをレンズ１０の光学特性との関係で設計することにより、レンズ１０から射出される光の水平方向の照射範囲を側壁２２ａによって制限するようにできる。

ケーシング２１の内部には、レンズ取付け部２２の後方にレンズ１０ごとに光源２，２が配設されている。これらの光源２，２は、例えば、高輝度白色ＬＥＤであるが、これに限られることはない。

光源２，２の後方には照明装置２０を制御するための駆動基板２３が配設されている。照明装置２０は、一端部が駆動基板２３に接続されたケーブル２４が後部から外部に延びており、外部の他端部がコネクタ２５に接続されてコネクタ２５を介して電源（図示せず）に接続されている。

このように構成された照明装置２０は、レンズ取付け部２２に取り付けられたレンズ１０，１０の一方を通過する光によって一方の座席の着座者の足元周辺を照明することができ、他方のレンズ１０を通過する光によって他方の座席の着座者の足元周辺を照明することができる。

照明装置２０の照射範囲６が図７に例示されている。図７において、符号１０２ａは、収納状態にあるレッグレスト１０２の投影位置を示し、符号１０２ｂは、使用状態にあるレッグレスト１０２の投影位置を示している。上記したように、照明装置２０の２つのレンズ１０，１０は、光軸１，１同士が、水平方向に所定角度αをもって離れるように設けられているので、それぞれ光軸１，１を含む照射範囲６，６が遠方に向かって互いに離れるように拡がっている。それぞれの照射範囲６，６の最遠端の位置は、レッグレスト１０２，１０２を使用状態にしたときの投影位置を越えたところまで達している。この最遠端の位置は、レンズ取付け部２２に取り付けるレンズ１０の角度を上下方向に変えるか、レンズ１０に対する光源２の位置を変えることによって所望の位置に設定できる。

照明装置２０のＯＮ／ＯＦＦスイッチ（図示せず）は、センターアームレスト１０１に座席ごとに個別に設けられている。ＯＮ／ＯＦＦスイッチを操作すると、駆動基板２３を介して照明装置２０の光源２，２のうち操作したＯＮ／ＯＦＦスイッチに対応した光源２がＯＮ／ＯＦＦされる。

次に作用を説明する。
上記のように配設された照明装置２０は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを操作してＯＮにすると、駆動基板２３を介して光源２に電源が供給される。光源２からの光は、レンズ１０に入射して、集光射出部分１１からは光軸１を含む横断面よりも下方で集光するように床面に向けて射出される。一方、発散射出部分１２から射出される光は床面に向かって発散する。これら射出光の鉛直方向の進路はほぼ図２に示したようになる。レンズ１０に入射する光が射出後に光軸１を含む横断面を下方から上方に向かって進むことはないので、光源２を光軸１以上の高い位置に配置することにより、照明光が上方に向かうことを確実に防止できる。

これにより、照明光が他の乗客の目に直接に入ることがないので、他の乗客に不快感を与えることがない。さらに、光軸１が射出側で床に交差する向きにレンズ１０を傾けて配設した場合には、射出光の進む角度をより下げることができるので、照明光が上方に向かうことをさらに確実に防止することができる。

また、図７に示したように、射出光の照射範囲６は、遠方ほど水平方向に拡がるが、２つのレンズ１０，１０は、各々から射出された光の照射範囲６，６が互いに重ならないように配置されている。上記したように、発散射出部分１２からの光だけでは照射範囲６の遠方の領域は光量が少なく暗くなってしまうが、この領域には、主としてこの集光射出部分１１からの平行光ないし集束光が照射しているので、照射範囲６の全体にわたって明るく、照射光の分布にムラのない照射が可能になる。

また、照明装置２０からの射出光は、レンズ１０の形状自体によって上方への射出が制限されるので、照明装置２０に遮蔽板などの他の部材を備える必要がなく、その分、部品点数を減少させて製造工程の簡素化と製造コストの低減を図ることができる。
また、レンズ１０の形状もしくは光源２の位置によっては、レンズ１０を傾けて装着する必要はない。

本発明の一実施の形態に係るレンズを示す摸式図である。 図１のレンズを通る光の光路を示す摸式図である。 本発明の一実施の形態にかかる照明装置を備えた航空機用シートを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態にかかる照明装置を示す平面図である。 図４の照明装置の正面図である。 図４の照明装置の右側面図である。 航空機用シートにおける照明装置の配置と照射範囲を示す模式図である。

符号の説明

α…所定角度
１…光軸
２…光源
３…照射面
４…交差位置
５…照明装置位置
６…照射範囲
１０…レンズ
１０ａ…平面
１１…集光射出部分
１２…発散射出部分
２０…照明装置
２１…ケーシング
２２…レンズ取付け部
２２ａ…側壁
２３…駆動基板
２４…ケーブル
２５…コネクタ
１００…シート
１０１…センターアームレスト
１０１ａ…前面
１０２…レッグレスト
１０２ａ…レッグレストの収納状態での位置
１０２ｂ…レッグレストの使用状態での位置
１０３…フロントチューブ

Claims (4)

1. 照明装置に使用するレンズにおいて、
   入射光を平行もしくは集光するように射出するための集光射出部分と、該集光射出部分に連続して設けられた、入射光を発散するように射出するための発散射出部分とを有し、
   前記集光射出部分は、入射光の一部を、所定の横断面を境にして前記発散射出部分の射出側領域に向けて集光するように射出し、残りの入射光を光軸に略平行に射出し、
   前記発散射出部分は、入射した光を、前記発散射出部分の射出側領域内で発散するように射出することを特徴とするレンズ。
2. 前記集光射出部分は、所定の横断面を境にして一方の側に形成され、縦断面に凸状部分を有する集光レンズであり、
   前記発散射出部分は、前記所定の横断面を境にして他方の側に形成され、縦断面に凹状部分を有する発散レンズであることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
3. 通路ないし床を照明する照明装置において、
   前記請求項１または２に記載のレンズを備え、該レンズは、前記発散射出部分を前記集光射出部分よりも下方になる向きに配設したことを特徴とする照明装置。
4. 航空機用シートに設けて通路ないし床を照明する照明装置において、
   前記請求項１または２に記載のレンズを備え、該レンズは、前記発散射出部分を前記集光射出部分よりも下方になる向きに配設したことを特徴とする照明装置。

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