JP5902499B2 - Lighting device - Google Patents

Lighting device Download PDF

Info

Publication number
JP5902499B2
JP5902499B2 JP2012026285A JP2012026285A JP5902499B2 JP 5902499 B2 JP5902499 B2 JP 5902499B2 JP 2012026285 A JP2012026285 A JP 2012026285A JP 2012026285 A JP2012026285 A JP 2012026285A JP 5902499 B2 JP5902499 B2 JP 5902499B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rod lens
face
light
incident
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012026285A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013164916A (en
Inventor
圭介 宮永
圭介 宮永
朝倉 恵二郎
恵二郎 朝倉
洵子 馬場
洵子 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP2012026285A priority Critical patent/JP5902499B2/en
Publication of JP2013164916A publication Critical patent/JP2013164916A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5902499B2 publication Critical patent/JP5902499B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、舞台・スタジオ・ロケ等番組制作を目的とする照明装置に関する。   The present invention relates to a lighting device, and more particularly, to a lighting device for the purpose of producing a program such as a stage, studio, or location.

TVスタジオや劇場舞台などの演出空間において用いられる照明装置が知られている。近年では、LEDなどを光源として用いた照明装置が知られている。   2. Description of the Related Art Lighting devices used in production spaces such as TV studios and theater stages are known. In recent years, lighting devices using LEDs or the like as light sources are known.

また、光源から出射した光の利用効率を高めるために、リフレクタ型レンズ、CPC(Compound Parabolic Concentrator)などを用いた照明装置が知られている。   In addition, an illumination device using a reflector lens, a CPC (Compound Parabolic Concentrator), or the like is known in order to increase the utilization efficiency of light emitted from a light source.

また、特許文献1には、LEDを用いた光源と、入射端面からの入射光線を均一化した光線として出射端面から出射するロッドレンズと、前記光源からの出射光を前記ロッドレンズの前記入射端面に集光する第1の集光手段と、前記ロッドレンズからの出射光を集光する第2の集光手段と、を備えたことを特徴とするLEDスポットライトが記載されている。   Further, Patent Document 1 discloses a light source using an LED, a rod lens that emits light from the incident end face as a uniform light beam from the exit end face, and the incident end face of the rod lens that emits light emitted from the light source. There is described an LED spotlight comprising a first condensing means for condensing light and a second condensing means for condensing light emitted from the rod lens.

特開2008−234908号公報JP 2008-234908 A

しかしながら、上述したリフレクタ型レンズやCPCなどの光学素子を用いた照明装置では、上記光学素子の製造コストが高い、大型化が困難、などの問題がある。   However, the above-described illumination device using an optical element such as a reflector type lens or CPC has problems such as high manufacturing cost of the optical element and difficulty in increasing the size.

また、照明装置の光源としてのLEDは、光の出射角度によって、光の強度が異なる特性を有する。特許文献1に記載のLEDライトスポットは、ロッドレンズにより、照度むらを低減しているが、光源とロッドレンズの間に集光レンズが配置されており、集光レンズの利用立体角により効率が制限される。また、特許文献1に記載のLEDライトスポットは、ロッドレンズ内で光を複数回反射させて照度むらを低減する構成となっており、比較的長いロッドレンズを要する。   Further, the LED as the light source of the lighting device has a characteristic that the light intensity varies depending on the light emission angle. The LED light spot described in Patent Document 1 reduces uneven illuminance by a rod lens, but a condensing lens is arranged between the light source and the rod lens, and the efficiency is improved by the solid angle of use of the condensing lens. Limited. Moreover, the LED light spot described in Patent Document 1 is configured to reflect light multiple times in the rod lens to reduce illuminance unevenness, and requires a relatively long rod lens.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、照度むら、色むらを低減することができる、高効率の照明装置を提供すること、安価な照明装置を提供すること、などを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a highly efficient lighting device that can reduce illuminance unevenness and color unevenness with a simple configuration, and an inexpensive lighting device. For purposes.

本発明の照明装置は、光源と、柱形状に形成され、入射端面から入射した光線を出射端面から出射する、屈折率均一型のロッドレンズと、前記光源を取り囲むように形成され、前記ロッドレンズ側に前記入射端面と同径の開口部を備えるとともに該開口部の端部が前記ロッドレンズの入射端面の外周部と接するように配置され、内周側に、前記光源から出射した光線を前記ロッドレンズの前記入射端面に向けて反射する反射面を備えるリフレクタと、前記ロッドレンズの出射端面側に配置され、前記ロッドレンズの前記出射端面よりも大きい直径の投影レンズを含む投影レンズ系と、を有し、前記ロッドレンズは、前記入射端面から入射し、前記ロッドレンズの内側面で1回のみ全反射して前記出射端面に入射する光線と、前記入射端面から前記出射端面に全反射することなく入射する光線とが、前記出射端面で重ね合うことで、該出射端面で光の照度むらおよび色むらを均一化し、且つ、該ロッドレンズの前記出射端面から出射した光線が前記投影レンズにもれなく照射するように形成されていることを特徴とする。
尚、柱形状とは、円柱形状、四角柱形状、多角柱形状を含む。
The illumination device according to the present invention includes a light source, a rod lens having a uniform refractive index, which is formed in a column shape and emits a light beam incident from an incident end surface from an output end surface, and is formed so as to surround the light source. An opening having the same diameter as the incident end face is disposed on the side, and the end of the opening is disposed in contact with the outer peripheral portion of the incident end face of the rod lens, and the light beam emitted from the light source is disposed on the inner peripheral side. A reflector including a reflecting surface that reflects toward the incident end surface of the rod lens; a projection lens system that is disposed on the exit end surface side of the rod lens and includes a projection lens having a diameter larger than that of the exit end surface of the rod lens; The rod lens is incident from the incident end surface, and is totally reflected once by the inner surface of the rod lens and incident on the exit end surface; Light rays incident on the exit end face without being totally reflected are overlapped on the exit end face, so that the illuminance unevenness and color unevenness of the light are uniformed on the exit end face, and emitted from the exit end face of the rod lens. The projection lens is formed so as to irradiate the projection lens without any deviation.
The column shape includes a columnar shape, a quadrangular column shape, and a polygonal column shape.

本発明によれば、簡単な構成で、照度むら、色むらを低減することができる、高効率の照明装置を提供することができる。また、本発明によれば、安価な照明装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a highly efficient lighting apparatus that can reduce uneven illuminance and uneven color with a simple configuration. Moreover, according to this invention, an inexpensive illuminating device can be provided.

本発明の実施形態に係る照明装置の全体構成の一例を示す側面図。The side view which shows an example of the whole structure of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置の全体構成の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the whole structure of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置の概念図。The conceptual diagram of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置のロッドレンズ内の光線の一例を示す図。The figure which shows an example of the light ray in the rod lens of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置のリフレクタにより反射した光線の一例を示す図。The figure which shows an example of the light ray reflected by the reflector of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置のリフレクタにより反射した光線の一例を示す図。The figure which shows an example of the light ray reflected by the reflector of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る照明装置のロッドレンズの出射端面に形成された凹凸パターン部の一例を示す図、(a)は凹凸パターン部を有するロッドレンズの一例を示す斜視図、(b)は(a)のA−A線に沿った凹凸パターン部の断面拡大図。The figure which shows an example of the uneven | corrugated pattern part formed in the output end surface of the rod lens of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention, (a) is a perspective view which shows an example of the rod lens which has an uneven | corrugated pattern part, (b) The cross-sectional enlarged view of the uneven | corrugated pattern part along the AA line of (a). 本発明の実施形態に係る照明装置のロッドレンズの出射端面側に配置されたフライアイレンズ型のインテグレータレンズの一例を示す図、(a)はインテグレータレンズの斜視図、(b)はインテグレータレンズの断面拡大図。The figure which shows an example of the integrator lens of the fly eye lens type | mold arrange | positioned at the radiation | emission end surface side of the rod lens of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention, (a) is a perspective view of an integrator lens, (b) is an integrator lens of FIG. FIG. 本発明の実施形態に係る照明装置のリフレクタの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the reflector of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明装置の全体構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the whole structure of the illuminating device which concerns on other embodiment of this invention.

図1は、本発明の実施形態に係る照明装置1の全体構成の一例を示す側面図、図2は照明装置1の全体構成の一例を示す斜視図である。
図3は照明装置1の概念図、図4は照明装置1のロッドレンズ3内の光線の一例を示す図、図5は照明装置1のリフレクタ4により反射した光線の一例を示す図である。
FIG. 1 is a side view showing an example of the overall configuration of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an example of the overall configuration of the illumination device 1.
FIG. 3 is a conceptual diagram of the illuminating device 1, FIG. 4 is a diagram illustrating an example of light rays in the rod lens 3 of the illuminating device 1, and FIG. 5 is a diagram illustrating an example of light rays reflected by the reflector 4 of the illuminating device 1.

本発明は、むらのある光源に対しての一次照明光学系に関する。
本発明の実施形態に係る照明装置1は、照度むらや色むらの少ない均一な光を照射対象に照射する。照明装置1は、例えば、TVスタジオや劇場舞台などで用いることができる。
The present invention relates to a primary illumination optical system for an uneven light source.
The illuminating device 1 which concerns on embodiment of this invention irradiates irradiation object with uniform light with few illuminance unevenness and color unevenness. The lighting device 1 can be used, for example, in a TV studio or a theater stage.

本発明の実施形態に係る照明装置1は、図1、図2に示したように、光源2と、ロッドレンズ3と、反射体としてのリフレクタ4と、投影レンズ5を含む投影レンズ系50と、などを有する。上記光源2、リフレクタ4、投影レンズ5は、ロッドレンズ3の光軸gと同心軸状に構成されている。
以下、照明装置1の各構成要素を説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention includes a light source 2, a rod lens 3, a reflector 4 as a reflector, and a projection lens system 50 including a projection lens 5. , Etc. The light source 2, the reflector 4, and the projection lens 5 are configured concentrically with the optical axis g of the rod lens 3.
Hereinafter, each component of the illuminating device 1 is demonstrated.

<光源2>
光源2は、発光ダイオード(LED)、プラズマ無電極ランプなどで、主に出射角度によって輝度むらや色むらを有する光を出射する光源である。本実施形態では、光源2は、無電極プラズマ光源を使用している。
<Light source 2>
The light source 2 is a light emitting diode (LED), a plasma electrodeless lamp, or the like, and is a light source that emits light having luminance unevenness and color unevenness mainly depending on an emission angle. In the present embodiment, the light source 2 uses an electrodeless plasma light source.

<ロッドレンズ3>
ロッドレンズ3は、入射端面3aから入射した光線を、照度むらや色むらを低減した均一の光線を出射端面3bから出射する。本実施形態のロッドレンズ3は、円柱形状などの柱形状に形成され、屈折率Nrが内部で均一となっている。また、入射端面3aと出射端面3bは、円形状に形成され、同じ面積に形成され、平行に形成されている。ロッドレンズ3の形成材料としては、ガラス、透明樹脂などを挙げることができる。ロッドレンズ3は、例えば、屈折率Nrが1.3≦Nr≦2程度である。
<Rod lens 3>
The rod lens 3 emits a light beam incident from the incident end surface 3a, and a uniform light beam with reduced illuminance unevenness and color unevenness from the output end surface 3b. The rod lens 3 of this embodiment is formed in a columnar shape such as a columnar shape, and the refractive index Nr is uniform inside. Further, the incident end face 3a and the outgoing end face 3b are formed in a circular shape, are formed in the same area, and are formed in parallel. Examples of the material for forming the rod lens 3 include glass and transparent resin. For example, the rod lens 3 has a refractive index Nr of about 1.3 ≦ Nr ≦ 2.

ロッドレンズ3は、図1、図4に示したように、光源2から出射した光線が入射端面3aから入射し、ロッドレンズ3の内側面3cで1回のみ全反射して出射端面3bに入射する光線Cbと、入射端面3aから出射端面3bに全反射することなく入射する光線Caとが、出射端面3bで重ね合うことで、出射端面3bで光の照度むらおよび色むらを均一化する。   In the rod lens 3, as shown in FIGS. 1 and 4, the light beam emitted from the light source 2 is incident from the incident end surface 3a, and is totally reflected once by the inner surface 3c of the rod lens 3 and incident on the output end surface 3b. The light ray Cb to be incident and the light ray Ca incident without being totally reflected from the incident end surface 3a are overlapped on the output end surface 3b, so that the illuminance unevenness and the color unevenness of the light are made uniform on the output end surface 3b.

また、ロッドレンズ3は、その出射端面3bから出射した光線が光の照度むらおよび色むらを均一化し、且つ、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射した光線が、投影レンズ5にもれなく照射する形状に形成され、規定位置に配置されている。   In addition, the rod lens 3 has a shape in which the light emitted from the emission end face 3b makes the illuminance unevenness and color unevenness of the light uniform, and the light emitted from the emission end face 3b of the rod lens 3 irradiates the projection lens 5 without any deviation. And are arranged at specified positions.

<リフレクタ4>
リフレクタ4は、光源2を取り囲むように形成され、ロッドレンズ3側にロッドレンズ3の入射端面3aと同径の開口部4aを有する。
リフレクタ4は、開口部4aの端部4bが、ロッドレンズ3の入射端面3aの外周部3dと接するように配置されている。リフレクタ4は、内周側に、光源2から出射した光線をロッドレンズ3の入射端面3aに向けて反射する反射面4cを有する。反射面4cは、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射した光線が投影レンズ5にもれなく照射するように、内周側の傾斜部4eに形成されている。本実施形態では、図1、図5に示したように、リフレクタ4は、内周側が、ロッドレンズ3側に向かって拡開した形状に形成されている。
<Reflector 4>
The reflector 4 is formed so as to surround the light source 2, and has an opening 4 a having the same diameter as the incident end surface 3 a of the rod lens 3 on the rod lens 3 side.
The reflector 4 is disposed so that the end 4 b of the opening 4 a is in contact with the outer peripheral portion 3 d of the incident end surface 3 a of the rod lens 3. The reflector 4 has a reflection surface 4 c that reflects the light beam emitted from the light source 2 toward the incident end surface 3 a of the rod lens 3 on the inner peripheral side. The reflection surface 4c is formed on the inclined portion 4e on the inner peripheral side so that the light beam emitted from the emission end surface 3b of the rod lens 3 is irradiated to the projection lens 5 without any deviation. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 5, the reflector 4 is formed in a shape in which the inner peripheral side expands toward the rod lens 3 side.

また、図5に示したように、リフレクタ4の反射面4cは、反射面4cで反射してロッドレンズ3に入射し、ロッドレンズ3の側面3cで1回のみ全反射した光線または側面3cで全反射しない光線と、反射面4cで反射することなく、光源2から入射端面3aに入射した光線とが、出射端面3bで重ね合うことで、ロッドレンズ3の出射端面3bで光の照度むらおよび色むらを均一化するように形成されている。   Further, as shown in FIG. 5, the reflecting surface 4c of the reflector 4 is reflected by the reflecting surface 4c and incident on the rod lens 3, and is totally reflected only once by the side surface 3c of the rod lens 3 or by the side surface 3c. Irradiance unevenness and color of light on the exit end face 3b of the rod lens 3 are obtained by overlapping the light ray not totally reflected and the ray incident on the entrance end face 3a from the light source 2 without being reflected by the reflection surface 4c. It is formed so as to make the unevenness uniform.

本実施形態では、このリフレクタ4とロッドレンズ3と基板7で囲まれた空間4dには空気が充填されている。   In the present embodiment, the space 4d surrounded by the reflector 4, the rod lens 3, and the substrate 7 is filled with air.

<投影レンズ5>
投影レンズ5は、ロッドレンズ3の出射端面3b側に配置され、ロッドレンズ3の出射端面3bよりも大きい直径(口径)を有する。投影レンズ5は、入射した光を照射対象に照射する。投影レンズ5は、複数のレンズで構成されるリレーレンズなどの投影レンズ系50の一つのレンズとして用いてもよい。
<Projection lens 5>
The projection lens 5 is disposed on the emission end surface 3 b side of the rod lens 3 and has a larger diameter (aperture) than the emission end surface 3 b of the rod lens 3. The projection lens 5 irradiates the irradiation target with the incident light. The projection lens 5 may be used as one lens of the projection lens system 50 such as a relay lens composed of a plurality of lenses.

例えば、投影レンズ5は、ロッドレンズ3の出射端面3bの像を照射対象としての照射面に結像することで、照射面に照度むらや色むらの低減した照明を行うことができる。本実施形態では、投影レンズ5のロッドレンズ3側の端面5aである入射端面は平面状に形成され、出射側端面は凸形状に形成されている。   For example, the projection lens 5 can perform illumination with reduced illuminance unevenness and color unevenness on the irradiated surface by forming an image of the exit end face 3b of the rod lens 3 on the irradiated surface as an irradiation target. In the present embodiment, the incident end surface, which is the end surface 5a on the rod lens 3 side of the projection lens 5, is formed in a flat shape, and the output side end surface is formed in a convex shape.

また、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射された光は、光軸gに直交する光束断面の断面積が大きくなるように広がりながら、投影レンズ5の端面5aにもれなく照射される。   Further, the light emitted from the emission end face 3b of the rod lens 3 is irradiated to the end face 5a of the projection lens 5 without spreading while spreading so that the cross-sectional area of the light beam cross section perpendicular to the optical axis g increases.

後述するように、照明装置1は、ロッドレンズ3の出射端面3bと、投影レンズ5の端面5aとの間の距離が規定距離Lr-lとなるように配置された場合、投影レンズ5の端面5aの位置における光の断面積が、投影レンズ5の端面5aの面積(有効面積)と同じとなるように構成されている。この場合、光が投影レンズ5からもれることなく、且つ、投影レンズ5の端面5aの位置における光の断面積が最大となる。
尚、投影レンズ5の端面5aとの間の距離が規定距離Lr-lよりも大きく又は小さくなるように、投影レンズ5が移動可能であってもよい。
As will be described later, when the illumination device 1 is arranged so that the distance between the emission end surface 3b of the rod lens 3 and the end surface 5a of the projection lens 5 is a specified distance Lrl , the end surface 5a of the projection lens 5 is used. The cross-sectional area of the light at the position is configured to be the same as the area (effective area) of the end surface 5a of the projection lens 5. In this case, the light does not leak from the projection lens 5 and the cross-sectional area of the light at the position of the end surface 5a of the projection lens 5 is maximized.
Note that the projection lens 5 may be movable so that the distance from the end surface 5a of the projection lens 5 is larger or smaller than the specified distance Lrl .

尚、ロッドレンズ3の出射端面3bと、投影レンズ5の端面5aとの間の距離が規定距離Lr-lよりも長い場合、投影レンズ5の端面5aの位置における光の断面積が、投影レンズ5の端面5aの面積(有効面積)よりも大きい。このため、ロッドレンズ3から出射した光が投影レンズ5の外周部から外側にもれてしまい、受光効率が低下する。 When the distance between the exit end face 3b of the rod lens 3 and the end face 5a of the projection lens 5 is longer than the specified distance L rl, the light cross-sectional area at the position of the end face 5a of the projection lens 5 is the projection lens 5. It is larger than the area (effective area) of the end face 5a. For this reason, the light radiate | emitted from the rod lens 3 will flow outside from the outer peripheral part of the projection lens 5, and light reception efficiency falls.

ロッドレンズ3の出射端面3bと、投影レンズ5の端面5aとの間の距離が規定距離Lr-lよりも短い場合、投影レンズ5の端面5aの位置における光の断面積が、投影レンズ5の端面5aの面積(有効面積)よりも小さい。この場合、ロッドレンズ3から出射した光が投影レンズ5の外周部から外側にもれない。 When the distance between the exit end face 3b of the rod lens 3 and the end face 5a of the projection lens 5 is shorter than the specified distance Lrl, the light cross-sectional area at the position of the end face 5a of the projection lens 5 is the end face of the projection lens 5. It is smaller than the area (effective area) of 5a. In this case, the light emitted from the rod lens 3 cannot be moved outward from the outer periphery of the projection lens 5.

配光制御をする場合においては、ロッドレンズ3の出射端面3bと、投影レンズ5の端面5aとの間の距離を調整することで照射径サイズを可変することができる。受光効率などの観点から、距離Lr-lを調整する。 In the case of controlling the light distribution, the irradiation diameter size can be varied by adjusting the distance between the exit end face 3b of the rod lens 3 and the end face 5a of the projection lens 5. The distance L rl is adjusted from the viewpoint of light receiving efficiency.

次に、照明装置1の動作を説明する。
光源2から出射した光線が、直接、または、リフレクタ4の反射面4cに反射して、ロッドレンズ3の入射端面3aに入射する。ロッドレンズ3では、内側面3cで1回のみ全反射した光線と、全反射しない光線とが、出射端面3bで重ね合うことで、出射端面3bで光の照度むらおよび色むらを均一化する。ロッドレンズ3の出射端面3bから出射した光線が、投影レンズ系50の投影レンズ5にもれなく照射する。
そして、投影レンズ5を含む投影レンズ系50が、例えば、このロッドレンズ3の出射端面3bを2次光源として、2次光源の像を照射対象に結像する。
Next, operation | movement of the illuminating device 1 is demonstrated.
The light beam emitted from the light source 2 is reflected directly or on the reflecting surface 4 c of the reflector 4 and enters the incident end surface 3 a of the rod lens 3. In the rod lens 3, the light rays that are totally reflected once by the inner side surface 3c and the light rays that are not totally reflected overlap each other on the emission end surface 3b, so that the illuminance unevenness and the color unevenness of the light are made uniform on the emission end surface 3b. The light beam emitted from the emission end face 3 b of the rod lens 3 is irradiated to the projection lens 5 of the projection lens system 50 without any deviation.
Then, the projection lens system 50 including the projection lens 5 forms an image of the secondary light source on the irradiation target, for example, using the emission end face 3b of the rod lens 3 as the secondary light source.

次に、本発明の実施形態に係る照明装置1の各構成要素の形状および配置について説明する。詳細には、光源2から出射した光を高効率で、投影レンズ5の端面5a全体に照射するロッドレンズ3の形状および配置などを、図3を参照しながら説明する。   Next, the shape and arrangement of each component of the lighting device 1 according to the embodiment of the present invention will be described. Specifically, the shape and arrangement of the rod lens 3 that irradiates the entire end surface 5a of the projection lens 5 with light emitted from the light source 2 with high efficiency will be described with reference to FIG.

図3に示したように、ロッドレンズ3から出射した光が、ロッドレンズ3の出射端面3bよりも大きい直径(口径)の投影レンズ5の端面5a全体に照射する場合、詳細には、ロッドレンズ3の出射端面3bの外周端部から出射された光が、投影レンズ5の外周端部に入射する場合、以下の条件を満たす。   As shown in FIG. 3, when the light emitted from the rod lens 3 irradiates the entire end surface 5 a of the projection lens 5 having a diameter (aperture) larger than the exit end surface 3 b of the rod lens 3, the rod lens is described in detail. In the case where the light emitted from the outer peripheral end portion of the third output end face 3 b is incident on the outer peripheral end portion of the projection lens 5, the following condition is satisfied.

投影レンズ5の端面5aの面に対する光の入射角度θlは、光源2からロッドレンズ3の入射端面3aの入射角度θrと、ロッドレンズ3の出射端面3bと投影レンズ5のロッドレンズ3側の端面5aとの間の規定距離(投影レンズ5の外周から外側に光のもれのない最大の距離)Lr-lと、投影レンズ5の口径(直径)Dlとを用いて、下記の数式(1)、数式(2)の関係が規定される。 The incident angle θ l of the light with respect to the surface of the end surface 5 a of the projection lens 5 includes the incident angle θ r of the incident end surface 3 a of the rod lens 3 from the light source 2, the exit end surface 3 b of the rod lens 3, and the rod lens 3 side of the projection lens 5. Using the specified distance (maximum distance from which no light leaks from the outer periphery of the projection lens 5) L rl and the aperture (diameter) D l of the projection lens 5, the following formula The relationship of (1) and Formula (2) is defined.

Figure 0005902499
Figure 0005902499

また、ロッドレンズ3の口径(直径)Drと、ロッドレンズ3の光軸gに沿った長さLrは、ロッドレンズ3の屈折率Nrを用いて、下記の数式(3)、数式(4)により規定される。 Further, the aperture (diameter) Dr of the rod lens 3 and the length Lr along the optical axis g of the rod lens 3 are expressed by the following mathematical formulas (3) and (3) using the refractive index Nr of the rod lens 3. 4).

Figure 0005902499

Figure 0005902499



Figure 0005902499

Figure 0005902499



照明装置1は、上記条件を満たす場合、光源2からの光がロッドレンズ3の出射端面3bから出射した光が、投影レンズ5の端面5a全体にもれなく照射することができ、高効率となる。
また、図1、図2、図3、図4に示したように、照明装置1は、上記条件を満たす場合、ロッドレンズ3の内側面3cで1回のみ全反射して出射端面3bに入射する複数の光線Cbが、出射端面3bで光軸gを対称軸として軸対称に重なり合い、且つ、入射端面3aから出射端面3bに全反射することなく入射する光線Caと重なり合うことで、出射端面3bで、なめらかな光の強度分布となり、且つ、均一化した色分布となる。
When the illuminating device 1 satisfies the above conditions, the light emitted from the light emitting end surface 3b of the rod lens 3 can irradiate the light from the light source 2 to the entire end surface 5a of the projection lens 5 with high efficiency.
In addition, as shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, when the above-described condition is satisfied, the illuminating device 1 is totally reflected once by the inner surface 3c of the rod lens 3 and enters the emission end surface 3b. The plurality of light rays Cb that overlap with each other on the exit end surface 3b with the optical axis g as an axis of symmetry overlap with each other and the incident light rays Ca without being totally reflected from the entrance end surface 3a. Thus, the light intensity distribution is smooth and the color distribution is uniform.

次に、本発明の実施形態に係る照明装置1のリフレクタ4の形状および配置などを、図面を参照しながら説明する。図6は、照明装置1のリフレクタ4により反射した光線の一例を示す図である。   Next, the shape and arrangement of the reflector 4 of the lighting device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the light beam reflected by the reflector 4 of the illumination device 1.

本実施形態では、図1、図3、図5、図6に示したように、リフレクタ4は、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射した光線が投影レンズ5のロッドレンズ3側の入射端面3aの外周端部から外側にもれなく照射するように、光源2から出射された光線をロッドレンズ3の入射端面3aに反射する反射面4cが内周側の平坦な傾斜部4eに形成されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 1, 3, 5, and 6, the reflector 4 is configured such that the light beam emitted from the emission end face 3 b of the rod lens 3 is incident on the incident end face 3 a on the rod lens 3 side of the projection lens 5. A reflection surface 4c for reflecting the light beam emitted from the light source 2 to the incident end surface 3a of the rod lens 3 is formed on the flat inclined portion 4e on the inner peripheral side so as to irradiate from the outer peripheral end portion to the outside.

詳細には、リフレクタ4の反射面4cの傾き、ロッドレンズ3の長さ等が、下記条件を満たすように規定されている。   Specifically, the inclination of the reflecting surface 4c of the reflector 4 and the length of the rod lens 3 are defined so as to satisfy the following conditions.

図6に示したように、投影レンズ5は、ロッドレンズ3側の端面5aと、ロッドレンズ3の出射端面3bと、規定距離Lr-lだけ離れて配置されている。ここで、図6中、左右方向に沿ってz軸が規定され、上下方向に沿ってy軸が規定され、手前奥方向に沿ってx軸が規定されている。
図6に示したように、光源2が配置された位置P0(0,0)から出射した光が、リフレクタ4の反射面4c上の位置P1(x,y)で反射した後、ロッドレンズ3の入射端面3aの位置P2に入射し、ロッドレンズ3の側面3cの位置P3で1回全反射して、出射端面3bの位置P4から出射し、投影レンズ5の端面5aまたはその近傍の位置P5に到達する。
As shown in FIG. 6, the projection lens 5 is disposed so as to be separated from the end surface 5 a on the rod lens 3 side, the emission end surface 3 b of the rod lens 3 by a specified distance L rl . Here, in FIG. 6, the z-axis is defined along the left-right direction, the y-axis is defined along the up-down direction, and the x-axis is defined along the front-rear direction.
As shown in FIG. 6, after the light emitted from the position P 0 (0, 0) where the light source 2 is disposed is reflected at the position P 1 (x, y) on the reflecting surface 4c of the reflector 4, the rod The light enters the position P 2 on the incident end face 3 a of the lens 3, is totally reflected once at the position P 3 on the side face 3 c of the rod lens 3, and exits from the position P 4 on the exit end face 3 b. it reaches the position P 5 in the vicinity thereof.

この際、図6に示したように、ロッドレンズ3の出射端面3bの中心位置Paから光軸gに沿って距離Lr-lだけ離れた位置Pbに、投影レンズ5の端面5aが配置されている。その位置Pbから光軸gに直交するy軸方向に沿って、距離Hkだけ離れた位置が、光線の到達する位置P5となっている。 At this time, as shown in FIG. 6, the position P b at a distance L rl along from the center position P a of the exit end face 3b of the rod lens 3 in the optical axis g, the end face 5a of the projection lens 5 is arranged ing. A position separated by a distance H k along the y-axis direction orthogonal to the optical axis g from the position P b is a position P 5 where the light beam reaches.

数式(5)に示したように、この距離Hkが、投影レンズ5の口径Dlの1/2以下の場合、投影レンズ5の外周部から外側に光線がもれない状態である。また、この距離Hkが、投影レンズ5の直径Dlの1/2より大きい場合、図6に示したように投影レンズ5の外周部から外側に光がもれる状態である。 As shown in Equation (5), when the distance H k is equal to or less than ½ of the aperture D 1 of the projection lens 5, no light beam can escape from the outer periphery of the projection lens 5. Further, when the distance H k is larger than ½ of the diameter D l of the projection lens 5, light is leaked from the outer peripheral portion of the projection lens 5 to the outside as shown in FIG.

Figure 0005902499
Figure 0005902499

距離Hkは、図6に示したように、位置Paと位置P4の間の距離kと、位置P4から光軸gに沿って投影レンズ5の端面5aに交差する位置Pcと位置P5の間の距離Hと、の和である。また、距離Hkは、位置Pbと位置Pcの間の距離kと、距離Hと、の和でもある。 As shown in FIG. 6, the distance H k is a distance k between the position P a and the position P 4 , and a position P c that intersects the end surface 5a of the projection lens 5 along the optical axis g from the position P 4. It is the sum of the distance H between the positions P 5 . The distance H k is also the sum of the distance k between the position P b and the position P c and the distance H.

詳細には、光軸gを基準として、光源2からの光の出射角度θと、リフレクタ4の反射面4cの傾きαと、リフレクタ4の位置P1(x,y)で反射した光がロッドレンズ3の入射端面3aの位置P2に入射し、その位置P2からロッドレンズ3内に入射した角度φと、ロッドレンズ3の出射端面3bの位置P4から出射した光の角度γとにより、距離Hkは、数式(6)〜数式(11)で規定される。 Specifically, the light output angle θ from the light source 2 with respect to the optical axis g, the inclination α of the reflecting surface 4c of the reflector 4, and the light reflected at the position P 1 (x, y) of the reflector 4 is a rod. The angle φ incident on the position P 2 of the incident end surface 3 a of the lens 3 and incident into the rod lens 3 from the position P 2 and the angle γ of the light emitted from the position P 4 of the output end surface 3 b of the rod lens 3. The distance H k is defined by Equations (6) to (11).

Figure 0005902499
Figure 0005902499

上述した条件を満たすように、リフレクタ4の反射面4cが規定されており、光源2からリフレクタ4で反射し、ロッドレンズ3を通って投影レンズ5に向かって出射した光が、投影レンズ5の外周部から外側にもれることがない。   The reflecting surface 4c of the reflector 4 is defined so as to satisfy the above-described condition, and light reflected from the light source 2 by the reflector 4 and emitted toward the projection lens 5 through the rod lens 3 is reflected on the projection lens 5. There is no leakage from the outer periphery.

尚、上述した数式中のyは、Ls-r=定数、Dr=定数、θ=パラメータ、α=パラメータが決まれば、ある値に規定される。つまり、距離Hkは、角度θと角度αを変数とする関数となっている。 It should be noted that y in the above equation is defined as a certain value if L sr = constant, Dr = constant, θ = parameter, and α = parameter are determined. That is, the distance H k is a function having the angle θ and the angle α as variables.

図7は、本発明の実施形態に係る照明装置1のロッドレンズ3の出射端面3bに形成された凹凸パターン部3mの一例を示す図であり、詳細には図7(a)は凹凸パターン部3mを有するロッドレンズ3の一例を示す斜視図、図7(b)は図7(a)のA−A線に沿った凹凸パターン部3mの断面拡大図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the uneven pattern portion 3m formed on the exit end surface 3b of the rod lens 3 of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 7A illustrates the uneven pattern portion. 7B is a perspective view showing an example of the rod lens 3 having 3 m, and FIG. 7B is an enlarged cross-sectional view of the concavo-convex pattern portion 3 m along the line AA in FIG.

照明装置1は、照度のむらや色むらを更に低減させるために、図7に示したように、出射端面3bに、凹凸パターン部3mを有するロッドレンズ3を採用してもよい。
この凹凸パターン部3mは、複数の凸形状部および凹形状部の一方または両方を面内に配列した形状に形成されており、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射する光の照度むらおよび色むらを均一化する。
The illumination device 1 may employ a rod lens 3 having a concavo-convex pattern portion 3m on the emission end face 3b as shown in FIG. 7 in order to further reduce unevenness in illumination and color unevenness.
The concavo-convex pattern portion 3m is formed in a shape in which one or both of a plurality of convex-shaped portions and concave-shaped portions are arranged in the plane, and uneven illuminance and uneven color of the light emitted from the emitting end surface 3b of the rod lens 3. Homogenize.

本実施形態では、凹凸パターン部3mは、図7(a)、図7(b)に示したように、出射端面3b側からの平面視で、複数の略6角形状を配列したパターンに形成されている。
また、本実施形態では、図7(b)に示したように、断面凹形状部と断面平坦部とが交互に規定間隔で配列されている。
In this embodiment, the concavo-convex pattern portion 3m is formed in a pattern in which a plurality of substantially hexagonal shapes are arranged in a plan view from the emission end face 3b side, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). Has been.
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG.7 (b), the cross-sectional concave shape part and the cross-section flat part are alternately arranged by the regular space | interval.

上記構成のロッドレンズ3では、ロッドレンズ3の入射端面3aから入射した光が、出射端面3bの凹凸パターン部3mで、パターンに応じて所定方向に屈折することで、照射対象に照射した光の強度分布をなめらかにし、色分布を均一化する。   In the rod lens 3 having the above-described configuration, the light incident from the incident end surface 3a of the rod lens 3 is refracted in a predetermined direction according to the pattern by the concave and convex pattern portion 3m of the output end surface 3b. Smooth the intensity distribution and make the color distribution uniform.

図7に示したロッドレンズ3は、凹凸パターン部3mに対応した凹凸パターンが形成された金型に、ガラス、樹脂などの形成材料を充填して成型することで形成することができる。   The rod lens 3 shown in FIG. 7 can be formed by filling a mold having a concavo-convex pattern corresponding to the concavo-convex pattern portion 3m with a forming material such as glass or resin and molding it.

図8は、本発明の実施形態に係る照明装置1のロッドレンズ3の出射端面3b側に配置されたフライアイレンズ型のインテグレータレンズ6の一例を示す図であり、詳細には図8(a)はインテグレータレンズ6の斜視図、図8(b)はインテグレータレンズ6の断面拡大図である。   FIG. 8 is a view showing an example of a fly-eye lens type integrator lens 6 arranged on the exit end face 3b side of the rod lens 3 of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention. ) Is a perspective view of the integrator lens 6, and FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of the integrator lens 6.

照明装置1は、照度のむらや色むらを低減させるために、図8(a)、図8(b)に示したように、ロッドレンズ3の出射端面3b側に、フライアイレンズ型のインテグレータレンズ6を配置してもよい。このフライアイレンズ型のインテグレータレンズ6は、図8(a)、図8(b)に示したように、複数の半球形状部、複数の三角錐形状部、複数の円錐形状部などを面内に配列した形状に形成されており、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射する光の強度分布や色分布を均一化する。   In order to reduce unevenness in illumination and color unevenness, the illumination device 1 has a fly-eye lens type integrator lens on the exit end face 3b side of the rod lens 3 as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). 6 may be arranged. As shown in FIGS. 8A and 8B, the fly-eye lens type integrator lens 6 has a plurality of hemispherical portions, a plurality of triangular pyramid-shaped portions, a plurality of conical-shaped portions, etc. The light intensity distribution and the color distribution of the light emitted from the emission end face 3b of the rod lens 3 are made uniform.

図8に示したフライアイレンズ型のインテグレータレンズ6は、表面の凹凸形状に対応したパターンが形成された金型に、ガラス、樹脂などの形成材料を充填して成型することで形成することができる。   The fly-eye lens type integrator lens 6 shown in FIG. 8 can be formed by filling and molding a forming material such as glass or resin in a mold in which a pattern corresponding to the uneven shape of the surface is formed. it can.

図9は、本発明の実施形態に係る照明装置1のリフレクタ4の変形例を示す図である。
図9に示したリフレクタ4は、矩形状の基板7に、削孔加工などにより円錐台形状に凹部が形成され、その内周側に反射面が形成されている。リフレクタ4の開口部のロッドレンズ3側の端部には、ロッドレンズ3の入射端面3aの外周部が接するように配置されている。
FIG. 9 is a view showing a modification of the reflector 4 of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention.
In the reflector 4 shown in FIG. 9, a concave portion is formed in a truncated cone shape on a rectangular substrate 7 by drilling or the like, and a reflecting surface is formed on the inner peripheral side thereof. It arrange | positions so that the outer peripheral part of the entrance-end surface 3a of the rod lens 3 may contact | connect the edge part by the side of the rod lens 3 of the opening part of the reflector 4. FIG.

図10は、本発明の他の実施形態に係る照明装置1の全体構成の一例を示す図である。図10に示した照明装置1は、光源2としてプラズマ無電極光源を採用している。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of a lighting apparatus 1 according to another embodiment of the present invention. The lighting device 1 shown in FIG. 10 employs a plasma electrodeless light source as the light source 2.

プラズマ無電極光源は、プラズマを形成する希ガスや水銀などの発光物質が、ガラスなどの透光性材料により気密封止されたランプ2pと、ランプ2pにマイクロ波などの電磁波を供給する電磁波発生部(不図示)と、を有する。ランプ2pは、放熱体7aで支持されている。
電磁波発生部から電磁波がランプ2pに照射されると、ランプ2p内の発光物質が励起されてプラズマが発生し、光エネルギーとして放射される。
The plasma electrodeless light source includes a lamp 2p in which a light emitting material such as rare gas or mercury that forms plasma is hermetically sealed with a light-transmitting material such as glass, and an electromagnetic wave that supplies electromagnetic waves such as microwaves to the lamp 2p. (Not shown). The lamp 2p is supported by the radiator 7a.
When the electromagnetic wave is applied to the lamp 2p from the electromagnetic wave generator, the luminescent material in the lamp 2p is excited to generate plasma, which is emitted as light energy.

図10に示したように、プラズマ無電極光源は、透光性材料からなるランプ2pの形状などにより、光の出射角度によって、光源自体が光の出射強度むら、色むらなどを有する。
本発明に係る照明装置1では、光源2としてプラズマ無電極光源を採用した場合であっても、上記ロッドレンズ3、リフレクタ4、投影レンズ5を有するので、簡単な構成で、照度むら、色むらを低減することができる。
As shown in FIG. 10, the plasma electrodeless light source has unevenness in light emission intensity, color unevenness, etc. depending on the light emission angle due to the shape of the lamp 2p made of a light-transmitting material.
The illumination device 1 according to the present invention includes the rod lens 3, the reflector 4, and the projection lens 5 even when a plasma electrodeless light source is employed as the light source 2, and thus has a simple configuration with uneven illuminance and uneven color. Can be reduced.

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る照明装置1は、光源2と、円柱形状などの柱形状に形成され、入射端面3aから入射した光線を出射端面3bから出射する、屈折率均一型のロッドレンズ3と、リフレクタ4と、投影レンズ5を含む投影レンズ系50と、を有するので、簡単な構成で、照度むら及び色むらの小さい、高効率の照明装置1を提供する。   As described above, the illuminating device 1 according to the embodiment of the present invention is formed in a light source 2 and a columnar shape such as a columnar shape, and emits light incident from the incident end surface 3a from the output end surface 3b. Since the projection lens system 50 including the uniform rod lens 3, the reflector 4, and the projection lens 5 is provided, the highly efficient illumination device 1 with a simple configuration and small illuminance unevenness and color unevenness is provided.

詳細には、リフレクタ4は、光源2を取り囲むように形成され、ロッドレンズ3側に入射端面3aと同径の開口部4aを備えるとともに開口部4aの端部4bがロッドレンズ3の入射端面3aの外周部3dと接するように配置され、内周側に、光源2から出射した光線をロッドレンズ3の入射端面3aに向けて反射する反射面4cを備える。
このため、光源2から出射した光が、リフレクタ4とロッドレンズ3の間から、外部にもれることなく、ロッドレンズ3に入射することができる。すなわち、光のエネルギーロスを低減することができる。
また、光源2からロッドレンズ3の入射端面3aに直接入射する有効立体角よりも外側の出射角度の光も、ロッドレンズ3の入射端面3aに入射させることができるので、光のエネルギーロスを低減することができ、高効率の照明装置1を提供することができる。
Specifically, the reflector 4 is formed so as to surround the light source 2, and includes an opening 4 a having the same diameter as the incident end surface 3 a on the rod lens 3 side, and the end 4 b of the opening 4 a is the incident end surface 3 a of the rod lens 3. And a reflecting surface 4c that reflects the light beam emitted from the light source 2 toward the incident end surface 3a of the rod lens 3 on the inner circumferential side.
For this reason, the light emitted from the light source 2 can be incident on the rod lens 3 without leaking between the reflector 4 and the rod lens 3. That is, light energy loss can be reduced.
In addition, light having an emission angle outside the effective solid angle that is directly incident on the incident end surface 3a of the rod lens 3 from the light source 2 can also be incident on the incident end surface 3a of the rod lens 3, thereby reducing light energy loss. Thus, the highly efficient lighting device 1 can be provided.

また、ロッドレンズ3は、入射端面3aから入射し、ロッドレンズ3の内側面3cで1回のみ全反射して出射端面3bに入射する光線Cbと、入射端面3aから出射端面3bに全反射することなく入射する光線Caとが、出射端面3bで重ね合うことで、その出射端面3bで光の照度むらおよび色むらを均一化するように形成されているので、その出射端面3bで、光の照度むらおよび色むらを均一化することができる。   The rod lens 3 is incident from the incident end surface 3a, totally reflected once by the inner surface 3c of the rod lens 3 and incident on the exit end surface 3b, and totally reflected from the incident end surface 3a to the exit end surface 3b. Since the incident light ray Ca overlaps with the emission end face 3b, the emission end face 3b is formed so as to uniformize the illuminance unevenness and the color unevenness of the light. Unevenness and color unevenness can be made uniform.

例えば、比較例として、ロッドレンズ内部で複数回全反射させて照度むらを低減させる照明装置では、光軸に沿って比較的長いロッドレンズを必要とする。
本発明の実施形態に係る照明装置1では、ロッドレンズ3は、図3、図4に示したように、ロッドレンズ3の内側面で1回のみ全反射して出射端面3bに入射する光線Cbと、上記光線Caとを略均一に重ね合わせるので、ロッドレンズ3の光軸gに沿った長さが比較的短い。このため、光の照度むらおよび色むらを均一化することができるとともに、小型の照明装置1を提供することができる。
For example, as a comparative example, an illuminating device that reduces illuminance unevenness by total reflection multiple times inside a rod lens requires a relatively long rod lens along the optical axis.
In the illuminating device 1 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 4, the rod lens 3 is totally reflected once on the inner surface of the rod lens 3 and incident on the exit end face 3b. Since the light beam Ca is superimposed almost uniformly, the length of the rod lens 3 along the optical axis g is relatively short. For this reason, the illuminance unevenness and the color unevenness of the light can be made uniform, and the small illumination device 1 can be provided.

また、本発明の実施形態によれば、ロッドレンズ3は、出射端面3bから出射した光線が投影レンズ5にもれなく照射するように形成されているので、光のエネルギーロスを低減した、高効率の照明装置1を提供することができる。   Further, according to the embodiment of the present invention, the rod lens 3 is formed so that the light beam emitted from the emission end face 3b is irradiated to the projection lens 5 without any problem, so that the energy loss of light is reduced and the efficiency is high. The lighting device 1 can be provided.

また、本発明の実施形態に係る照明装置1は、リフレクタ型レンズやCPC等の高価な光学系を用いることなく、簡単な構成で、照度むら、色むらを低減することができる。   Moreover, the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention can reduce uneven illuminance and uneven color with a simple configuration without using an expensive optical system such as a reflector lens or CPC.

また、本発明の実施形態に係る照明装置1は、ロッドレンズ3の直径Dr、ロッドレンズ3の軸方向の長さLr、光源2とロッドレンズ3との間の距離Ls-rは、ロッドレンズ3と投影レンズ5との間の規定距離Lr-l、ロッドレンズ3の屈折率Nr、上記数式(1)〜(4)により規定されているので、簡単な構成で、照度むら、色むらを低減することができる、高効率の照明装置1を提供することができる。 In addition, the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention includes a rod lens 3 having a diameter D r , an axial length L r of the rod lens 3, and a distance L sr between the light source 2 and the rod lens 3. Since the prescribed distance L rl between the lens 3 and the projection lens 5, the refractive index Nr of the rod lens 3, and the above formulas (1) to (4) are prescribed, illuminance unevenness and color unevenness can be obtained with a simple configuration. The highly efficient lighting device 1 that can be reduced can be provided.

また、本発明の実施形態の照明装置1によれば、リフレクタ4は、ロッドレンズ3の出射端面3bから出射した光線が投影レンズ5にもれなく照射するように、光源2から出射された光線をロッドレンズ3の入射端面3aに反射する反射面4cが内周側の傾斜部4eに形成されているので、投影レンズ5の外周部から外側に光がもれることがなく、高効率の照明装置1を提供することができる。   Moreover, according to the illuminating device 1 of the embodiment of the present invention, the reflector 4 rods the light beam emitted from the light source 2 so that the light beam emitted from the emission end surface 3b of the rod lens 3 irradiates the projection lens 5 completely. Since the reflecting surface 4c that reflects to the incident end surface 3a of the lens 3 is formed in the inclined portion 4e on the inner peripheral side, light does not leak outside from the outer peripheral portion of the projection lens 5, and the highly efficient illumination device 1 Can be provided.

また、本発明の実施形態の照明装置1によれば、リフレクタ4が、反射面4cで反射してロッドレンズ3に入射し、ロッドレンズ3の側面3cで1回のみ全反射した光線または側面3cで全反射しない光線と、反射面4cで反射することなく、光源2から入射端面3aに入射した光線とが、出射端面3bで重ね合うことで、その出射端面3bで光の照度むらおよび色むらを均一化するように、反射面4cが形成されているので、さらに照度むら、色むらを低減することができる照明装置1を提供することができる。   Moreover, according to the illuminating device 1 of embodiment of this invention, the reflector 4 reflects in the reflective surface 4c, injects into the rod lens 3, and the light ray or side surface 3c which was totally reflected only once in the side surface 3c of the rod lens 3 The light rays that are not totally reflected and the light rays that are incident on the incident end surface 3a from the light source 2 without being reflected by the reflection surface 4c are overlapped on the emission end surface 3b. Since the reflecting surface 4c is formed so as to be uniform, it is possible to provide the lighting device 1 that can further reduce illuminance unevenness and color unevenness.

また、本発明の実施形態に係る照明装置1は、図7に示したように、ロッドレンズ3が、出射端面3bに、その出射端面3bから出射する光の強度分布を均一化する、複数の凸形状部および凹形状部の一方または両方を面内に配列した凹凸パターン部3mを有するので、さらに照度むら、色むらを低減することができる簡単な構造の照明装置1を提供することができる。   Moreover, as shown in FIG. 7, the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of rod lenses 3 that uniformize the intensity distribution of light emitted from the emission end face 3 b on the emission end face 3 b. Since it has the uneven | corrugated pattern part 3m which arranged one or both of the convex shape part and the concave shape part in the surface, the illuminating device 1 of the simple structure which can reduce illumination intensity nonuniformity and color nonuniformity can be provided further. .

本発明の実施形態に係る照明装置1は、プラズマ無電極ランプ、LEDなど、光の出射角度により光の強度むらや色むらがある光源2を採用した場合であっても、簡単な構造で、照度むら、色むらを低減することができる照明装置1を提供することができる。   The illuminating device 1 according to the embodiment of the present invention has a simple structure even when the light source 2 having uneven light intensity or uneven color depending on the light emission angle, such as a plasma electrodeless lamp or LED, is employed. The illuminating device 1 which can reduce uneven illuminance and uneven color can be provided.

尚、上記実施形態では、ロッドレンズ3は、円柱形状に形成されていたが、この形態に限られるものではない。ロッドレンズ3は、四角柱形状、多角形柱形状、入射端面側から出射端面側にかけて断面積が大きい円錐台形状、入射端面側から出射端面側にかけて断面積が小さい円錐台形状などであってもよい。   In the above embodiment, the rod lens 3 is formed in a cylindrical shape, but is not limited to this form. The rod lens 3 may have a quadrangular prism shape, a polygonal columnar shape, a truncated cone shape having a large cross-sectional area from the incident end surface side to the emitting end surface side, a truncated cone shape having a small cross-sectional area from the incident end surface side to the emitting end surface side, or the like. Good.

また、上記実施形態では、ロッドレンズ3は、内側面3cで光線が全反射するように形成されていたが、例えば、側面3cに反射面を備え、その反射面で光線を反射させる構造であってもよい。   In the above embodiment, the rod lens 3 is formed so that the light beam is totally reflected by the inner side surface 3c. For example, the rod lens 3 has a reflecting surface on the side surface 3c and reflects the light beam by the reflecting surface. May be.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Is included in the present invention.
Further, the embodiments described in the above drawings can be combined with each other as long as there is no particular contradiction or problem in the purpose and configuration.
Moreover, the description content of each figure can become independent embodiment, respectively, and embodiment of this invention is not limited to one embodiment which combined each figure.

1 照明装置
2 光源
2p ランプ
3 ロッドレンズ(導光体)
3a 入射端面
3b 出射端面
3c 側面(内側面)
3d 外周部
3m 凹凸パターン部(3Dテクスチャ)
4 リフレクタ
4a 開口部
4b 端部
4c 反射面
4d 空間
4e 傾斜部
5 投影レンズ(レンズ)
6 フライアイレンズ型インテグレータレンズ
7 基板
7a 放熱体
50 投影レンズ系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illuminating device 2 Light source 2p Lamp 3 Rod lens (light guide)
3a incident end face 3b outgoing end face 3c side face (inner face)
3d Peripheral part 3m Uneven pattern part (3D texture)
4 reflector 4a opening 4b end 4c reflecting surface 4d space 4e inclined part 5 projection lens (lens)
6 Fly-eye lens type integrator lens 7 Substrate 7a Radiator 50 Projection lens system

Claims (5)

光源と、
柱形状に形成され、入射端面から入射した光線を出射端面から出射する、屈折率均一型のロッドレンズと、
前記光源を取り囲むように形成され、前記ロッドレンズ側に前記入射端面と同径の開口部を備えるとともに該開口部の端部が前記ロッドレンズの入射端面の外周部と接するように配置され、内周側に、前記光源から出射した光線を前記ロッドレンズの前記入射端面に向けて反射する反射面を備えるリフレクタと、
前記ロッドレンズの出射端面側に配置され、前記ロッドレンズの前記出射端面よりも大きい直径の投影レンズを含む投影レンズ系と、を有し、
前記ロッドレンズは、前記入射端面から入射し、前記ロッドレンズの内側面で1回のみ全反射して前記出射端面に入射する光線と、前記入射端面から前記出射端面に全反射することなく入射する光線とが、前記出射端面で重ね合うことで、該出射端面で光の照度むらおよび色むらを均一化し、且つ、該ロッドレンズの前記出射端面から出射した光線が前記投影レンズにもれなく照射するように形成されていることを特徴とする照明装置。
A light source;
A rod lens of uniform refractive index that is formed in a column shape and emits light incident from the incident end face from the exit end face;
Formed so as to surround the light source, provided on the rod lens side with an opening having the same diameter as the incident end surface, and disposed so that the end of the opening is in contact with the outer peripheral portion of the incident end surface of the rod lens, A reflector provided with a reflection surface that reflects light emitted from the light source toward the incident end surface of the rod lens on the circumferential side;
A projection lens system that is disposed on the exit end face side of the rod lens and includes a projection lens having a larger diameter than the exit end face of the rod lens, and
The rod lens is incident from the incident end face, is totally reflected only once by the inner surface of the rod lens, and enters the exit end face, and enters the exit end face from the entrance end face without being totally reflected. The light rays are overlapped at the exit end face so that the illuminance unevenness and color unevenness of the light are uniformed at the exit end face, and the light emitted from the exit end face of the rod lens is irradiated to the projection lens without exception. A lighting device characterized by being formed.
前記ロッドレンズの直径Dr、前記ロッドレンズの軸方向の長さLr、前記光源と前記ロッドレンズとの間の距離Ls-r、前記ロッドレンズの屈折率Nr、光源から前記ロッドレンズの入射端面へ入射する光線と前記ロッドレンズの光軸とのなす角度θ r (最大値)により、下記数式で規定されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。


Figure 0005902499

Figure 0005902499


The diameter D r of the rod lens, the length L r in the axial direction of the rod lens, the distance L sr between the light source and the rod lens, the refractive index Nr of the rod lens, the incident end surface of the rod lens from the light source The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device is defined by the following mathematical formula according to an angle θ r (maximum value) formed between a light beam incident on the optical axis of the rod lens .


Figure 0005902499

Figure 0005902499


前記リフレクタは、前記ロッドレンズの前記出射端面から出射した光線が前記投影レンズにもれなく照射するように、前記光源から出射された光線を前記ロッドレンズの前記入射端面に反射する前記反射面が内周側の傾斜部に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。   The reflector has an inner peripheral surface that reflects the light beam emitted from the light source to the incident end surface of the rod lens so that the light beam emitted from the emission end surface of the rod lens irradiates the projection lens. The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is formed on a side inclined portion. 前記リフレクタは、前記反射面で反射して前記ロッドレンズに入射し、前記ロッドレンズの側面で1回のみ全反射した光線または前記側面で全反射しない光線と、前記反射面で反射することなく、前記光源から前記入射端面に入射した光線とが、前記出射端面で重ね合うことで、該出射端面で光の強度分布および色分布を均一化するように、前記反射面が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の照明装置。   The reflector is reflected by the reflecting surface and incident on the rod lens, a light beam that is totally reflected only once on the side surface of the rod lens or a light beam that is not totally reflected on the side surface, and without being reflected by the reflecting surface, The reflection surface is formed so that light rays incident on the incident end face from the light source overlap on the exit end face, so that the light intensity distribution and color distribution are uniformed on the exit end face. The lighting device according to claim 3. 前記光源は、プラズマ無電極ランプ、または、LEDであることを特徴とする請求項1から請求項のいずれかに記載の照明装置。 The illumination device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the light source is a plasma electrodeless lamp or an LED.
JP2012026285A 2012-02-09 2012-02-09 Lighting device Active JP5902499B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012026285A JP5902499B2 (en) 2012-02-09 2012-02-09 Lighting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012026285A JP5902499B2 (en) 2012-02-09 2012-02-09 Lighting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013164916A JP2013164916A (en) 2013-08-22
JP5902499B2 true JP5902499B2 (en) 2016-04-13

Family

ID=49176170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012026285A Active JP5902499B2 (en) 2012-02-09 2012-02-09 Lighting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5902499B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11363697B2 (en) 2020-01-18 2022-06-14 Nichia Corporation Lighting device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6277764B2 (en) * 2014-02-19 2018-02-14 オムロン株式会社 relay
CN106352255A (en) * 2016-11-02 2017-01-25 广东奥普特科技股份有限公司 Point condensing device
CN109519881A (en) * 2018-03-07 2019-03-26 江苏金晓电子信息股份有限公司 A kind of New LED lens
JP6919860B2 (en) * 2019-03-19 2021-08-18 丸茂電機株式会社 Lamps for wall irradiation and lighting equipment using them

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4274766B2 (en) * 2002-09-12 2009-06-10 オリンパス株式会社 LIGHTING DEVICE AND IMAGE PROJECTION DEVICE USING THE LIGHTING DEVICE
JP2005353816A (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Olympus Corp Light emitting device, method for manufacturing the same, illuminant using the same, and projector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11363697B2 (en) 2020-01-18 2022-06-14 Nichia Corporation Lighting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013164916A (en) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10295153B2 (en) Optical system for producing uniform illumination
US8789969B2 (en) Compact LED light engine with reflector cups and highly directional lamps using same
JP5902499B2 (en) Lighting device
JP2011192494A (en) Lighting system and fresnel lens
JP2012203410A (en) Illumination system
JP7051810B2 (en) Lighting equipment
JP2011141450A (en) Lens member and optical unit
TWI596418B (en) Illumination devices using array of reflectors and optical device including the same
JP5292629B2 (en) Lighting device
JP2022172203A (en) Light source device
JP6388649B2 (en) Lighting device
CN107143756B (en) Lamp fitting
CN109578939B (en) Light source guiding device
JP5861111B2 (en) lighting equipment
JP6749084B2 (en) LED lighting device
JP2005250394A (en) Illuminator
JP2010251002A (en) Light irradiation device
JP2012064491A (en) Lighting device
US9341934B2 (en) LED light projector with Fresnel or planar-convex lens, in particular for cinema illumination
JP7287668B2 (en) lighting equipment
JP7210000B2 (en) Receiver module and optical power supply system
JP2013093196A (en) Led lighting device
US10677398B2 (en) Solid state light emitter lighting assembly and a luminaire
JP5820365B2 (en) Light emitting device and light irradiation device
JP5728440B2 (en) LED lighting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151020

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160310

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5902499

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250