JP5422863B2

JP5422863B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5422863B2
Application number: JP2010051746A
Authority: JP
Inventors: 英雄大束
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP2011187319A

Description

本発明は、照明装置に係り、特にＮ角形の枠状の照射パターンを形成することが可能な照明装置に関する。

従来、線状の照射パターンを形成するように構成された照明装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の照明装置２００は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、光源２１０と、所定の設計断面を光源２１０と反対側に突出する弧状に掃引することにより得られる形状のレンズ２２０と、光源２１０とレンズ２２０との間にレンズ掃引方向とほぼ平行に延びる開口２３１が形成された遮蔽部材２３０と、を備え、光源２１０から出射した光のうち遮蔽部材２３０の開口２３１を通過する光をレンズ２２０で投影することで、線状の照射パターンＰ_ａ（図１５（ａ）参照）を形成する構成である。

上記特許文献１に記載の照明装置２００を用いれば、例えば、複数の線状の照射パターンＰ_ａ１〜Ｐ_ａ４からなる四角形の枠状の照射パターンＰ_Ａ（図１５（ｂ）参照）を形成することが可能である。

特開２００８−１７７９６４号公報

しかしながら、上記構成の照明装置２００によれば、四角形の枠状の照射パターンＰ_Ａを形成するには、複数の線状の照射パターンＰ_ａ１〜Ｐ_ａ４に対応する合計４個の照明装置２００が必要となり、部品点数が増大しコストアップする、という問題がある。しかも、図１６に示すように、個々の照明装置２００を傾斜させて配置する必要があるため、４個の照明装置２００を組み合わせて構成される照明装置全体のサイズが大きくなる、という問題もある。さらに、個々の照明装置２００の組み付け誤差の影響で四角形の枠状の照射パターンＰ_Ａを高精度に形成するのが難しい、という問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来と比べ部品点数が増大しコストアップするのを防止することが可能で、従来と比べ照明装置のサイズを小さくすることが可能で、さらに、Ｎ角形の枠状の照射パターンを高精度に形成することが可能な照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、Ｎ角形（但し、Ｎは３以上の整数）の枠状の照射パターンを形成する照明装置において、光源と、Ｎ個のレンズ部を含むレンズ体と、を備えており、前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、焦点が前記光源近傍に設定され、レンズ光軸が前記光源の光軸に対し傾斜し、前記光源から入射した光が前記レンズ光軸に対し平行な平行光として出射する出射面を含むレンズ断面を、前記レンズ断面の焦点を通りかつ前記レンズ光軸に直交する軸を中心に回転させることで構成された中実のレンズ部であり、前記出射面のうち前記光源の光軸と前記レンズ光軸との間の内側出射面は、前記光源から入射した光が前記レンズ光軸に対し外側に傾斜した平行光として出射するように、前記レンズ光軸に対し傾斜しており、前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、前記光源の光軸の周囲に前記光源の光軸を中心に３６０°／Ｎづつ回転した姿勢で配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、１つの光源に対しＮ個のレンズ部を含む１つのレンズ体を用いる構成であるため、従来と比べ部品点数が増大しコストアップするのを防止することが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、Ｎ個のレンズ部はそれぞれ独立したレンズ部ではなく１つのレンズ体として構成されているため、従来と比べ照明装置のサイズを小さくすることが可能となる。さらに、個々のレンズ部の組み付けが不要となる分、四角形の枠状の照射パターンを高精度に形成することが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、内側出射面がレンズ光軸に対し傾斜しているため、Ｎ角形の枠状の照射パターンが変形するのを防止することが可能となる。また、内側出射面がレンズ光軸に対し傾斜していない場合と比べ、より光度が高く、輪郭がシャープなＮ角形の枠状の照射パターンを形成することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、前記レンズ断面を、左右に隣接するレンズ部のレンズ光軸線に交わるまで回転させることで構成された中実のレンズ部であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、レンズ断面を、左右に隣接するレンズ部のレンズ光軸線に交わるまで回転させたレンズ部として構成されているため、Ｎ個のレンズ部それぞれにより形成される線状の照射パターンがＮ辺の交点で終端したＮ角形の枠状の照射パターンを形成することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、中心角３６０°／Ｎの扇形レンズ部分を含んでいることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、正面視で略Ｎ角形のレンズ体を含む新規見栄えの照明装置を構成することが可能となる。

以上説明したように、本発明の照明装置によれば、従来と比べ部品点数が増大しコストアップするのを防止することが可能で、従来と比べ照明装置のサイズを小さくすることが可能で、さらに、Ｎ角形の枠状の照射パターンを高精度に形成することが可能な照明装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態である照明装置１００の斜視図である。図１に示した照明装置１００の上面図である。図１に示した照明装置１００の正面図である。図２に示した照明装置１００のＡ−Ａ断面図である。図２に示した照明装置１００のＢ−Ｂ断面図である。図１に示した照明装置１００の上面図（レンズ断面２１ａの回転方向（掃引方向）を示す矢印を含む）である。レンズ体２０により形成される四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａ（線状の照射パターンＬ_ａ１と線状の照射パターンＬ_ａ２との関係を含む）の例である。レンズ体２０により形成される四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａの例である（シミュレーション結果）。内側出射面２１ａ１をレンズ光軸ＡＸ２に対し傾斜させない場合の光路図である。図９の場合に形成される四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａ（線状の照射パターンＬ_ａ１と線状の照射パターンＬ_ａ３との関係を含む）の例である。図９の場合に形成される四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａの例である。レンズ断面２１ａを、Ｘ軸を中心に、左右に隣接するレンズ部２１の外側出射面２１ａ２に交わるまで回転させることで構成したレンズ部２１の例である。図１２のレンズ部２１により形成される四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａ´´例である（シミュレーション結果）。（ａ）従来の照明装置２００の斜視図、（ｂ）断面図である。（ａ）従来の照明装置２００により形成される線状の照射パターンＰ_ａ、（ｂ）従来の照明装置２００により形成される四角形の枠状の照射パターンＰ_Ａの例である。従来の照明装置２００の問題点を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態である照明装置について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の照明装置１００は、自動車の後方駐車支援補助光源、防犯センサ、ＦＡセンサ（エリア侵入検知センサ）等に適用されるものであり、図１〜図５に示すように、光源１０、光源１０の前方に配置されたレンズ体２０等を備えている。

光源１０は、例えば、ＬＥＤ光源であり、基板Ｓ_ｂに実装されている（図１、図３〜図５等参照）。

レンズ体２０は、光源１０の光軸ＡＸ１（以下光源光軸ＡＸ１と称す）の周囲に配置された４個のレンズ部２１を含んでいる（図１、図２等参照）。レンズ体２０は、アクリル又はポリカーボネイト等の光透過性の透明樹脂を射出成形することで一体的に形成されている。

レンズ部２１は、光源１０から入射する光を集光し、照射装置２００の前方に配置された光源光軸ＡＸ１に垂直なスクリーン（図示せず）上に、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａの一辺に対応する線状の照射パターンＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａ４（図７、図８参照）を形成するレンズ部である。

４個のレンズ部２１は、それぞれが形成する線状の照射パターンＬ_Ａ１〜Ｌ_Ａ４が四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａ（図７、図８参照）を形成するように、光源光軸ＡＸ１を中心に３６０°／４＝９０°づつ回転した姿勢で光源光軸ＡＸ１の周囲に配置されている（図１、図６参照）。

図４に示すように、レンズ部２１は、焦点Ｆが光源１０近傍に設定され、レンズ光軸ＡＸ２が光源光軸ＡＸ１に対し角度α（例えば３０°）傾斜し、光源１０から入射した光がレンズ光軸ＡＸ２に対し平行な平行光Ｒａｙ１として出射する出射面を含むレンズ断面２１ａを、レンズ断面２１ａの焦点Ｆを通りかつレンズ光軸ＡＸ２に直交するＸ_α軸（図４参照）を中心に、左右に隣接するレンズ部２１のレンズ光軸線ＡＸ２_Ｌ（図３、図６参照）に交わるまで角度±β（図３参照。例えば±２７°）回転（回転掃引ともいう）させることで構成された中実のレンズ部（例えば、焦点距離：１０ｍｍ、レンズ肉厚：５ｍｍ）である。ここで、Ｘ_α軸は、Ｘ軸を角度α回転させた軸である（図４参照）。

図６に示すようにレンズ部２１は、光源光軸ＡＸ１を含む平面で両側がカットされた中心角３６０°／４＝９０°の扇形レンズ部分２１ｂ（光源光軸ＡＸ１とレンズ光軸ＡＸ２との間のレンズ部分）を含んでいる。

図４に示すように、出射面のうち光源光軸ＡＸ１とレンズ光軸ＡＸ２との間の内側出射面２１ａ１は、光源１０から入射した光がレンズ光軸ＡＸ２に対し外側に傾斜した平行光Ｒａｙ２として出射するように、レンズ光軸ＡＸ２に対し所定角度（例えば１．５°）傾斜している。例えば、内側出射面２１ａ１は、外側出射面２１ａ２よりも曲率が大きく、かつ、レンズ光軸ＡＸ２に対し所定角度（例えば１．５°）傾斜している。なお、図４中の点線は、所定角度傾斜する前の内側出射面２１ａ１を表す仮想線である。

上記構成のレンズ体２０によれば、各レンズ部２１に入射した光源１０からの光は、レンズ光軸ＡＸ２に対し平行な平行光Ｒａｙ１として外側出射面２１ａ２から出射し（図４参照）、照射装置２００の前方に配置された光源光軸ＡＸ１に垂直なスクリーン（図示せず）上に、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａの一辺に対応する線状の照射パターンＬ_ａ１を形成する（図７、図８参照）。

一方、各レンズ部２１に入射した光源１０からの光は、レンズ光軸ＡＸ２に対し外側に傾斜した平行光Ｒａｙ２として内側出射面２１ａ１から出射し（図４参照）、照射装置２００の前方に配置された光源光軸ＡＸ１に垂直なスクリーン（図示せず）上に、線状の照射パターンＬ_ａ１に重畳される線状の照射パターンＬ_ａ２を形成する（図７、図８参照）。

以上により、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａが形成される（図７、図８参照）。

［内側出射面２１ａ１をレンズ光軸ＡＸ２に対し所定角度（例えば１．５°）傾斜させた技術的意義］
仮に、内側出射面２１ａ１をレンズ光軸ＡＸ２に対し傾斜させないと、レンズ部２１に入射した光源１０からの光は、レンズ光軸ＡＸ２に対し平行な平行光Ｒａｙ３として内側出射面２１ａ１から出射し（図９参照）、線状の照射パターンＬ_ａ１に隣接する線状の照射パターンＬ_ａ３を形成する（図１０参照）。内側出射面２１ａ１は光源光軸ＡＸ１に近いほど隣接するレンズ部２１の内側出射面２１ａ１の領域が増加し、周辺（角度の大きい方向）の光量が不足するため、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａが変形してしまう（図１１参照）。

この変形を防止するために、本実施形態では、内側出射面２１ａ１をレンズ光軸ＡＸ２に対し所定角度（例えば１．５°）傾斜させている（図４参照）。

これにより、レンズ部２１に入射した光源１０からの光は、レンズ光軸ＡＸ２に対し外側に傾斜した平行光Ｒａｙ２として内側出射面２１ａ１から出射し（図４参照）、線状の照射パターンＬ_ａ１に重畳される線状の照射パターンＬ_ａ２を形成する（図７、図８参照）。これにより、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａが変形するのを防止することが可能となる。また、内側出射面２１ａ１がレンズ光軸ＡＸ２に対し傾斜していない場合と比べ、より光度が高く、輪郭がシャープな四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａを形成することが可能となる（図７、図８参照）。

［レンズ断面２１ａを左右に隣接するレンズ部２１のレンズ光軸線ＡＸ２_Ｌ（図３、図６参照）に交わるまで回転させた技術的意義］
仮に、レンズ断面２１ａ（図４参照）を、Ｘ_α軸（図４参照）を中心に、左右に隣接するレンズ部２１の外側出射面２１ａ２（図３、図６参照）に交わるまで回転させることでレンズ部２１を構成すると（図１２参照）、図１３に示すように、線状の照射パターンＬ_Ａ１が四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａの４辺の交点で終端せず、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａが井形のパターンとなってしまう。

これを防止するために、本実施形態では、レンズ断面２１ａ（図４参照）を、Ｘ_α軸（図４参照）を中心に、左右に隣接するレンズ部２１のレンズ光軸線ＡＸ２_Ｌ（図３、図６参照）に交わるまで角度±β（図３参照。例えば±２７°）回転させている。

これにより、４個のレンズ部２１それぞれにより形成される線状の照射パターンＬ_Ａ１を四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａの４辺の交点で終端させることが可能となる（図７、図８参照）。また、これによりスペースＳが形成されるため（図１、図６参照）、当該スペースＳを利用して、レンズ体２０を基板に取り付けるための固定台座を形成することが可能となる。すなわち、光学的に利用しないスペースＳも構造部位に利用することが可能であるため、光学的にもスペース的にも無駄がないレンズ体２０を構成することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の照明装置１００によれば、１つの光源１０に対し４個のレンズ部２１を含む１つのレンズ体２０を用いる構成であるため（図１等参照）、従来と比べ、部品点数が増大しコストアップするのを防止することが可能となる。

また、本実施形態の照明装置１００によれば、４個のレンズ部２１はそれぞれ独立したレンズ部ではなく１つのレンズ体２０として構成されているため（図１、図６等参照）、従来と比べ照明装置１００のサイズを小さくすることが可能となる。さらに、個々のレンズ部２１の組み付けが不要となる分、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａを高精度に形成することが可能となる。

また、本実施形態の照明装置１００によれば、内側出射面２１ａ１がレンズ光軸ＡＸ２に対し傾斜しているため（図４参照）、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａが変形するのを防止することが可能となる。また、内側出射面２１ａ１がレンズ光軸ＡＸ２に対し傾斜していない場合と比べ、より光度が高く、輪郭がシャープな四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａ（図７、図８参照）を形成することが可能となる。

また、本実施形態の照明装置１００によれば、４個のレンズ部２１はそれぞれ、レンズ断面２１ａを、左右に隣接するレンズ部２１のレンズ光軸線ＡＸ２_Ｌに交わるまで回転させたレンズ部として構成されているため（図３、図６参照）、４個のレンズ部２１それぞれにより形成される線状の照射パターンＬ_ａ１が４辺の交点で終端した４角形の枠状の照射パターンＬ_Ａ（図７、図８参照）を形成することが可能となる。

また、本実施形態の照明装置１００によれば、４個のレンズ部２１はそれぞれ、中心角３６０°／４＝９０°の扇形レンズ部分２１ｂを含んでいるため（図６参照）、正面視で略四角形のレンズ体２０を含む新規見栄えの照明装置２００を構成することが可能となる。

次に変形例について説明する。

上記実施形態では、図７、図８に示すように、四角形の枠状の照射パターンＬ_Ａを形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、Ｎ個（但し、Ｎは３以上の整数）のレンズ部２１を、それぞれが形成する線状の照射パターンがＮ角形の枠状の照射パターンを形成するように、光源光軸ＡＸ１を中心に３６０°／Ｎづつ回転した姿勢で光源光軸ＡＸ１の周囲に配置することで、三角形や五角形以上のＮ角形の枠状の照射パターンを形成することも可能である。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１００…照明装置、１０…光源、２０…レンズ体、２１…レンズ部、２１ａ…レンズ断面、２１ａ１…内側出射面、２１ａ２…外側出射面、２１ｂ…扇形レンズ部分

Claims

Ｎ角形（但し、Ｎは３以上の整数）の枠状の照射パターンを形成する照明装置において、
光源と、
Ｎ個のレンズ部を含むレンズ体と、
を備えており、
前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、焦点が前記光源近傍に設定され、レンズ光軸が前記光源の光軸に対し傾斜し、前記光源から入射した光が前記レンズ光軸に対し平行な平行光として出射する出射面を含むレンズ断面を、前記レンズ断面の焦点を通りかつ前記レンズ光軸に直交する軸を中心に回転させることで構成された中実のレンズ部であり、
前記出射面のうち前記光源の光軸と前記レンズ光軸との間の内側出射面は、前記光源から入射した光が前記レンズ光軸に対し外側に傾斜した平行光として出射するように、前記レンズ光軸に対し傾斜しており、
前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、前記光源の光軸を中心に３６０°／Ｎづつ回転した姿勢で前記光源の光軸の周囲に配置されていることを特徴とする照明装置。
前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、前記レンズ断面を、左右に隣接するレンズ部のレンズ光軸線に交わるまで回転させることで構成された中実のレンズ部であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記Ｎ個のレンズ部はそれぞれ、中心角３６０°／Ｎの扇形レンズ部分を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。