JP6706183B2 - Optical element - Google Patents

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本発明は、反射面を含む透光性の光学素子に関するものである。 The present invention relates to a translucent optical element including a reflective surface.

特許文献1には、所望の配光の照射パターンを適切に照射することができる車両用照明装置が記載されている。特許文献1の車両用照明装置は、LEDからの入射光を屈折により変化させて出射するレンズ部と、LEDからの入射光をレンズ部の上方に形成した上側反射面で反射して出射する上側リフレクタ部と、LEDからの入射光をレンズ部の下方に形成した下側反射面で反射して出射する下側リフレクタ部とを備えた光学部材を有する。そして、レンズ部の入射面の下部には、LEDからの入射光を下方に屈折させて照明光路外に導く屈折部が設けられている。さらにレンズ部の入射面及び出射面の屈折により、上下方向の放射角を平行光に近づけるよう変化させて出射させ、この際、光軸の傾斜によりレンズ部からの出射光は、そのほとんどが車両前方斜め下方に指向され、照明装置の水平位置以下の領域を照射する構成を有している。これにより、フォグランプ等に要求される所望の領域を適切に照射することができる。 Patent Document 1 describes a vehicle lighting device that can appropriately irradiate a desired light distribution irradiation pattern. The vehicle lighting device of Patent Document 1 has a lens portion that changes incident light from an LED by refraction and emits the light, and an upper side that reflects and emits the incident light from the LED by an upper reflecting surface formed above the lens portion. The optical member includes a reflector portion and a lower reflector portion that reflects incident light from the LED on a lower reflection surface formed below the lens portion and emits the reflected light. A refraction portion that refracts the incident light from the LED downward and guides it to the outside of the illumination optical path is provided below the incident surface of the lens portion. Further, due to the refraction of the entrance surface and the exit surface of the lens part, the emission angle in the vertical direction is changed so as to be close to parallel light, and the light is emitted. It is configured to be directed obliquely forward and downward and to illuminate a region below the horizontal position of the lighting device. This makes it possible to appropriately irradiate a desired area required for the fog lamp or the like.

特開2010−212021号公報JP, 2010-212021, A

しかしながら、レンズ部の屈折を利用した照明装置では配光の制御には限界があった。 However, the illumination device using the refraction of the lens portion has a limit in controlling the light distribution.

近年、配光をさらにフレキシブルに制御できる光学素子が求められている。 In recent years, an optical element capable of controlling the light distribution more flexibly has been demanded.

本発明の一態様は、後方から進入する光を前方に反射する反射面を含む透光性の光学素子である。この光学素子の反射面は、前方から見たときに一の方向に延伸し、光が光学素子に進入するまでの領域における光の光軸から離れる方向に光を反射する第1の反射面と、前方から見たときに一の方向に延伸し、その光軸と交差する方向に光を反射する第2の反射面と、を含む、ことを特徴とする。 One embodiment of the present invention is a translucent optical element including a reflective surface that reflects light entering from the rear toward the front. The reflecting surface of this optical element is a first reflecting surface that extends in one direction when viewed from the front and reflects light in a direction away from the optical axis of the light in the area until the light enters the optical element. And a second reflecting surface that extends in one direction when viewed from the front and reflects light in a direction intersecting the optical axis thereof.

光源からの光を、この光学素子を通すことにより、配光をさらにフレキシブルに制御することができる。 By passing the light from the light source through this optical element, the light distribution can be controlled more flexibly.

照明システムの概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of a lighting system. 照明装置の構成を長手方向に直交する方向から示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of an illuminating device from the direction orthogonal to a longitudinal direction. 光学素子と光源とを抜き出して示す斜視図。The perspective view which extracts and shows an optical element and a light source. 照射面の一部にプリズムを含む光学素子を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing an optical element including a prism on a part of an irradiation surface. 照射面の別の例を示す図であり、図5(a)は、照射面がレンチキュラーを含み、図5(b)は、照射面がシボを含む。It is a figure which shows another example of an irradiation surface, FIG.5(a) has an irradiation surface containing a lenticular, and FIG.5(b) has an irradiation surface containing a wrinkle. 異なる照明装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a different illuminating device.

図1に、照明システムの一例を示している。この照明システム1は、外照看板などに用いられる看板照明システムであり、比較的面積の広い(大きな)看板を照度ムラが少ない状態で照明することができる。照明システム1は、図1において垂直に立てられた看板3を照射するように看板3の上方に配置された照明装置10と、それらを支持するフレーム6とを含む。フレーム6は地面5に固定されている。照明装置10は、光源11と、光源11の前方に配置された光学素子20とを含む。図1は、照明装置10を側面(端面)の方向から示しており、照明装置10は、図1の紙面に垂直な方向に延びた(長い)棒状の、あるいは柱状の装置である。照明装置10は、光源11から前方に延びた光軸19が、看板3と平行に地面5の方向を向くように下向きに配置されており、看板3を全体として下向きの光15で照明する。本実施の形態において、また他の実施の形態においても、光15の出射される方向、すなわち図1や図2などの下側を前方と称し、上側を後方と称する。 FIG. 1 shows an example of a lighting system. The illumination system 1 is a signboard illumination system used for externally illuminated signboards and the like, and is capable of illuminating a signboard having a relatively large area (large size) with little unevenness in illuminance. The lighting system 1 includes a lighting device 10 arranged above the signboard 3 so as to illuminate the signboard 3 which is vertically stood in FIG. 1, and a frame 6 which supports them. The frame 6 is fixed to the ground 5. The illumination device 10 includes a light source 11 and an optical element 20 arranged in front of the light source 11. FIG. 1 shows the illuminating device 10 from the side (end face) direction, and the illuminating device 10 is a rod-shaped or columnar device extending (long) in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1. The illuminating device 10 is arranged downward so that the optical axis 19 extending forward from the light source 11 is parallel to the signboard 3 and faces the direction of the ground 5, and illuminates the signboard 3 with downward light 15 as a whole. In this embodiment and also in other embodiments, the direction in which the light 15 is emitted, that is, the lower side of FIG. 1 and FIG. 2 is referred to as the front, and the upper side is referred to as the rear.

照明装置10から出力される光(光束)15は、照明装置10の中心21から光軸19に沿って前方(下側)に向かって拡散する中心成分16と、照明装置10の看板3に近い側(内側)22から看板3の上半部3aに向かって出力される第1の成分17と、照明装置10の看板3に遠い側(外側)23から光軸19を横切って看板3の下部(下半部)3bに向かって出力される第2の成分18とを含む。したがって、看板3は、照明装置10に近い上半部3a、特にその上側は、光束15の第1の成分17により照明され、上半部3aから下半部3bにかけては中心成分16により照明され、照明装置10から遠く、中心成分16が弱くなる下半部3bは中心成分16および第2の成分18により照明される。したがって、照明装置10により看板3の全面、すなわち、上から下までをほぼ均等な照度で照明できる。 The light (light flux) 15 output from the lighting device 10 is close to the central component 16 that diffuses from the center 21 of the lighting device 10 along the optical axis 19 toward the front (lower side) and the signboard 3 of the lighting device 10. The first component 17 output from the side (inside) 22 toward the upper half 3a of the signboard 3 and the lower part of the signboard 3 across the optical axis 19 from the side (outside) 23 far from the signboard 3 of the lighting device 10. (Lower half) and second component 18 output towards 3b. Therefore, the signboard 3 is illuminated by the first component 17 of the light flux 15 on the upper half 3a close to the lighting device 10, particularly on the upper side thereof, and by the central component 16 from the upper half 3a to the lower half 3b. The lower half 3b far from the illuminating device 10 where the central component 16 is weakened is illuminated by the central component 16 and the second component 18. Therefore, the lighting device 10 can illuminate the entire surface of the signboard 3, that is, from the top to the bottom with substantially uniform illuminance.

看板照明としては、スポットライトを複数灯設置する方式が知られている。この方式であると、スポットライトの中心部が明るく周囲が暗くなるので照射対象の面全体を均一に照明することは非常に難しく照度ムラが発生する。また、暗部の照度を稼ぐ必要があるため、照明装置のワット数を高く設定する必要があり、照射効率が悪い。 As a signboard illumination, a method of installing a plurality of spotlights is known. With this method, since the central portion of the spotlight becomes bright and the surroundings become dark, it is very difficult to uniformly illuminate the entire surface of the irradiation target, and uneven illuminance occurs. Further, since it is necessary to increase the illuminance in the dark part, it is necessary to set the wattage of the lighting device to be high, and the irradiation efficiency is poor.

看板の上端に沿って蛍光灯と反射板とを配置して看板を照射対象面として照明する方式も知られている。反射板は蛍光灯の上部に反射板と防水対策とを兼ねたカサ状であり、反射板により蛍光灯の上方に照射される光束が下側の照射対象の面に向けて反射される。この方式では蛍光灯により蛍光灯の周囲全方位に光が出るためスポットライトを複数灯並べる方式よりも照度ムラは少ない。しかしながら、蛍光灯に近い照射対象面の上側と、蛍光灯から遠い照射対象面の下側との照度差が大きく、照射対象面を均一な照度で照明することができない。 There is also known a method of arranging a fluorescent lamp and a reflector along the upper edge of the signboard to illuminate the signboard as an irradiation target surface. The reflection plate is in the shape of a umbrella on the upper part of the fluorescent lamp, which also serves as a reflection plate and a waterproof measure, and the light flux emitted above the fluorescent lamp is reflected by the reflection plate toward the surface of the lower irradiation target. In this method, since the fluorescent lamp emits light in all directions around the fluorescent lamp, unevenness in illuminance is smaller than that in a method in which a plurality of spotlights are arranged. However, the illuminance difference between the upper side of the irradiation target surface closer to the fluorescent lamp and the lower side of the irradiation target surface far from the fluorescent lamp is large, and the irradiation target surface cannot be illuminated with a uniform illuminance.

近年、光源としてLEDの採用が進んでおり、看板などの面を照明する装置の光源としてLEDを採用することが検討されている。光源としてLEDを一列に配置した場合は、蛍光灯を用いた照明装置と同様の照度ムラがある。LEDは蛍光灯のように全方位に光束を放出しないので、反射板の寄与はほとんどなく、その点では、蛍光灯と反射板との組み合わせによる照明装置よりも照射ムラが大きいこともある。 In recent years, the adoption of LEDs as a light source has been advanced, and the adoption of LEDs as a light source of a device that illuminates the surface of a signboard or the like has been considered. When the LEDs are arranged in a row as the light source, there is the same illuminance unevenness as in an illumination device using a fluorescent lamp. Since the LED does not emit a luminous flux in all directions unlike a fluorescent lamp, there is almost no contribution of the reflecting plate, and in that respect, the irradiation unevenness may be larger than that of the illumination device using the combination of the fluorescent lamp and the reflecting plate.

これらの方式に対し、図1に示した照明システム1においては、LEDを一列、多列、千鳥あるいはマトリクス状に並べられた光源11からの光束を照明装置10から、光軸19に対して非対称で、片側(看板3の側、内側)に畳み込まれた(偏向された)2つの成分17および18を含む光束15として出力することができる。このため、看板3を、より照度ムラの少ない状態で照明できる。 In contrast to these methods, in the illumination system 1 shown in FIG. 1, the luminous flux from the light source 11 in which LEDs are arranged in a single row, multiple rows, zigzag, or matrix is asymmetric from the illumination device 10 with respect to the optical axis 19. Then, it is possible to output the light beam 15 including the two components 17 and 18 that are convoluted (deflected) to one side (the side of the signboard 3 and the inside). Therefore, it is possible to illuminate the signboard 3 with less unevenness in illuminance.

図2に、照明装置10の構造を、照明装置10の長手方向に直交する方向であり、照明対象面である看板3の主面に垂直な方向となる方向Xにおける断面により示している。図3に、照明装置10に含まれる光学素子20と光源であるLED11とを抜き出して示している。照明装置10は、X方向の断面がほぼ台形で下側が開口13bとなったハウジング13と、ハウジング13の天井面13aに、照明装置10の長手方向(Y方向)に一列に配置されたLED(光源)11と、光源11の前方に、開口13bに面して配置された光学素子20とを含む。光学素子20は、断面がほぼ台形状に近いシリンドリカルな光学素子であって、後方(上方)20aから進入する光12(光源11からの光12)を前方20bに反射する反射面27を含む透光性の樹脂製またはガラス製の光学素子である。反射面27は、前方から見たときに一の方向(Y方向)に延伸し、光12が光学素子に進入するまでの領域における光の光軸19から離れる方向に光12を反射する第1の反射面(内側の反射面)25と、前方から見たときに一の方向(Y方向)に延伸し、光軸19と交差する方向に光12を反射する第2の反射面(外側の反射面)26とを含む。さらに、第1の反射面25は、一の方向に垂直な断面(X方向の断面)において、放物線に沿った部分または双曲線に沿った部分25aを含み、第2の反射面26は、X方向の断面において楕円に沿った部分26aを含むことができる。 FIG. 2 shows a structure of the lighting device 10 by a cross section in a direction X which is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lighting device 10 and which is a direction perpendicular to the main surface of the signboard 3 which is an illumination target surface. In FIG. 3, the optical element 20 and the LED 11 which is a light source included in the lighting device 10 are extracted and shown. The lighting device 10 includes a housing 13 having a substantially trapezoidal cross section in the X direction and an opening 13b on the lower side, and LEDs arranged in a row in the longitudinal direction (Y direction) of the lighting device 10 on the ceiling surface 13a of the housing 13. Light source) 11 and an optical element 20 arranged in front of the light source 11 so as to face the opening 13b. The optical element 20 is a cylindrical optical element having a substantially trapezoidal cross section, and includes a transparent surface 27 that reflects the light 12 (light 12 from the light source 11) entering from the rear (upper) 20a to the front 20b. It is an optical element made of light-transmitting resin or glass. The reflection surface 27 extends in one direction (Y direction) when viewed from the front, and reflects the light 12 in a direction away from the optical axis 19 of the light in a region until the light 12 enters the optical element. Reflection surface (inner reflection surface) 25 and a second reflection surface (outer reflection surface) that extends in one direction (Y direction) when viewed from the front and reflects the light 12 in a direction intersecting the optical axis 19. Reflective surface) 26. Furthermore, the first reflecting surface 25 includes a portion along a parabola or a portion 25a along a hyperbola in a cross section (cross section in the X direction) perpendicular to the one direction, and the second reflecting surface 26 is in the X direction. Can include a portion 26a along the ellipse in the cross section.

光学素子20は、光源11に対向する位置に凹部28を有する。凹部28は光学素子20の後方に設けられており、光源11からの光12が凹部28の内面に照射されることにより、光12が凹部28を介して光学素子20の内部に効率よく導入される。光学素子20の内側に位置する第1の反射面25および外側に位置する第2の反射面26は、全反射面であってもよく、反射率の高い素材(例えばアルミニウムなどの金属)によりコーディングされた面であってもよい。後方20aから進入する光12のうち、凹部28の内底面28aを介して出射側となる前面29に直に達した光(光束)は、主に出射側となる前面29の中央部分21から、光軸19に沿って拡散する光束16として出力される。 The optical element 20 has a recess 28 at a position facing the light source 11. The recess 28 is provided behind the optical element 20, and the light 12 from the light source 11 is applied to the inner surface of the recess 28 so that the light 12 is efficiently introduced into the optical element 20 through the recess 28. It The first reflection surface 25 located inside the optical element 20 and the second reflection surface 26 located outside may be a total reflection surface, and are coded with a material having a high reflectance (for example, a metal such as aluminum). The surface may be a curved surface. Of the light 12 that enters from the rear 20a, the light (light flux) that directly reaches the front surface 29 that is the emission side via the inner bottom surface 28a of the recess 28, mainly from the central portion 21 of the front surface 29 that is the emission side, It is output as a light beam 16 that diffuses along the optical axis 19.

光軸19の内側(看板側)の反射面25は、前方20bに対して凹の反射面であり、光軸19上の後方20aに配置された光源11から反射面25に到達した光12を光軸19に平行な方向ではなく、光軸19に対して離れる方向、すなわち前方20bに光軸19よりも内側(看板側)に反射するように設けられている。特に、第1の反射面25のうち放物線または双曲線に沿って凹んだ部分25aは、光軸19の後方20aに配置された光源11から到達した光12を全体的に前方20bに光軸19よりも内側に反射するのに適している。したがって、光源11から出力された光12のうち、凹部28の内側面28bを介して内側の反射面25に達した光は、第1の反射面25のうち放物線または双曲線に沿って凹んだ部分25aで反射され、出射側となる前面29の内側の部分22から光軸19に対して内側に離れる方向の成分(光束、第1の成分)17として出力される。本例においては第1の反射面25には双曲線に沿った部分25aが設けられている。 The reflection surface 25 on the inner side (signboard side) of the optical axis 19 is a reflection surface concave with respect to the front 20b, and reflects the light 12 reaching the reflection surface 25 from the light source 11 arranged on the rear 20a on the optical axis 19. It is provided so as not to be parallel to the optical axis 19 but to be away from the optical axis 19, that is, forward 20b so as to reflect inward of the optical axis 19 (toward the signboard). In particular, the portion 25a of the first reflecting surface 25 that is recessed along the parabola or the hyperbola allows the light 12 that has arrived from the light source 11 disposed behind the optical axis 19 to be forward 20b from the optical axis 19 as a whole. Is also suitable for reflecting inward. Therefore, of the light 12 output from the light source 11, the light that reaches the inner reflecting surface 25 via the inner surface 28 b of the recess 28 is the portion of the first reflecting surface 25 that is recessed along the parabola or hyperbola. The light is reflected by 25 a and is output as a component (light flux, first component) 17 in a direction away from the inner portion 22 of the front surface 29, which is the emission side, with respect to the optical axis 19. In this example, the first reflecting surface 25 is provided with a portion 25a along a hyperbola.

光軸19に対して外側(看板を観察する側、人が立つ側)に位置する第2の反射面26は、前方20bに対して凹の反射面であり、光軸19上の後方20aに配置された光源11から反射面26に到達した光12を光軸19に平行な方向ではなく、前方20bに光軸19よりも内側(看板側)であって、光軸19と交差する方向に反射するように設けられている。特に、楕円に沿って凹んだ部分26aは、光軸19の後方20aに配置された光源11から到達した光12を全体的に前方20bに光軸19と交差する方向に大きな角度で反射するのに適している。したがって、光源11から出力された光12のうち、凹部28の内側面28cを介して外側の反射面26に達した光は、第2の反射面26のうち楕円に沿った部分26aにより前方20bに反射され、出射側となる前面29の外側の部分23から光軸19と交差する方向、すなわち、光軸19の外側から内側へ向かう成分(光束、第2の成分)18として出力される。 The second reflecting surface 26 located on the outer side of the optical axis 19 (the side on which the sign is observed, the side on which a person stands) is a concave reflecting surface with respect to the front 20b, and is provided on the rear 20a on the optical axis 19. The light 12 reaching the reflection surface 26 from the arranged light source 11 is not in the direction parallel to the optical axis 19 but in the front 20b inside the optical axis 19 (signboard side) and in the direction intersecting the optical axis 19. It is provided to reflect. In particular, the concave portion 26a along the ellipse reflects the light 12 arriving from the light source 11 arranged at the rear 20a of the optical axis 19 to the front 20b at a large angle in the direction intersecting the optical axis 19. Suitable for Therefore, of the light 12 output from the light source 11, the light reaching the outer reflecting surface 26 via the inner side surface 28c of the recess 28 is forwarded by the portion 26a of the second reflecting surface 26 along the ellipse 20b. And is output as a component (light flux, second component) 18 from the outside portion 23 of the front surface 29, which is the emission side, in a direction intersecting the optical axis 19, that is, from the outside of the optical axis 19 to the inside.

このように光学素子20は、後方20aから進入した光12を光軸19に対して平行ではなく、偏った方向に反射する、光軸19に対して非対象な反射面25および26を含む。このため、光源11からの光12が光学素子20を通過して出射される光束15は、上記のように、反射面25および26を介さずに、出射面29のほぼ中央21から光軸19に沿って出射される成分(中心成分)16と、第1の反射面25により出射面29の内側(看板側)22から光軸19に対して看板3の側に離れる第1の成分17と、第2の反射面26により出射面29の外側(光軸19を基準として看板と反対側)23から光軸19と交差して看板3の側に向かう第2の成分18とを含む。 Thus, the optical element 20 includes the asymmetrical reflecting surfaces 25 and 26 with respect to the optical axis 19, which reflects the light 12 entering from the rear 20a in a deviated direction, not in parallel with the optical axis 19. For this reason, the light beam 15 emitted from the light source 11 after passing through the optical element 20 does not pass through the reflecting surfaces 25 and 26, but the light beam 15 from the substantially center 21 of the emitting surface 29 to the optical axis 19 as described above. A component (center component) 16 emitted along with, and a first component 17 separated from the inner side (signboard side) 22 of the emission surface 29 to the signboard 3 side with respect to the optical axis 19 by the first reflecting surface 25. , And the second component 18 that crosses the optical axis 19 toward the signboard 3 side from the outside 23 (on the side opposite to the signboard with respect to the optical axis 19) of the emission surface 29 by the second reflecting surface 26.

さらに第1の反射面25には放物線または双曲線の部分25aを設けることにより、反射角度を小さくしながら反射する成分16に含まれる光線の角度を揃えずに適度な配光分布が得られるようにしている。第2の反射面26においては、楕円の部分26aを設けることにより、反射角度を大きくしながら反射する成分17に含まれる光線の角度を揃えずに適度な配光分布が得られるようにしている。 Further, by providing a parabolic or hyperbolic portion 25a on the first reflecting surface 25, it is possible to obtain an appropriate light distribution without making the angles of the light rays included in the reflected component 16 small while reducing the reflection angle. ing. By providing the elliptical portion 26a on the second reflecting surface 26, an appropriate light distribution can be obtained without increasing the angle of the light rays included in the reflected component 17 while increasing the reflection angle. ..

したがって、光学素子20を通すことにより光源11から出力される光12の中のより多くの成分を、光軸19に対する一方の側に向けて照射できるので、光軸19に対して一方の側に配置されている看板3を効率よく照明できる。また、この光学素子20は、反射面25および26の設計により、出射面29の内側22から出力される第1の成分17の中心軸19に対する角度と、出射面29の外側23から出力される第2の成分18の光軸19に対する角度とをそれぞれ独立に制御できる。本例の光学素子20においては、第1の成分17を照明装置10に近い看板3の上半部3aに向けて照射し、看板3の上部の照度を確保するようにしている。一方、第2の成分18を照明装置10から遠い看板3の下半部3bに向けて照射し、看板3の下部の照度を確保している。 Therefore, since more components of the light 12 output from the light source 11 can be emitted toward one side with respect to the optical axis 19 by passing through the optical element 20, one side with respect to the optical axis 19 can be irradiated. The placed signboard 3 can be efficiently illuminated. Further, in the optical element 20, due to the design of the reflecting surfaces 25 and 26, the angle with respect to the central axis 19 of the first component 17 output from the inner side 22 of the emitting surface 29 and the outer side 23 of the emitting surface 29 are output. The angle of the second component 18 with respect to the optical axis 19 can be controlled independently. In the optical element 20 of this example, the first component 17 is radiated toward the upper half 3a of the signboard 3 close to the lighting device 10 to secure the illuminance above the signboard 3. On the other hand, the second component 18 is irradiated toward the lower half portion 3b of the signboard 3 which is distant from the lighting device 10 to secure the illuminance of the lower part of the signboard 3.

看板3は照明装置10の中央21から照射される中心成分16によっても照明されるが、看板3の上部で中心成分16が角度的に届きにくく照度が低下する部分の照度を第1の成分17で補助できる。また、照明装置10から遠く照度が不足する下部の照度を第2の成分18で補助できる。したがって、看板3を上から下まで、より均等な照度で照明することが可能となり照度ムラの少ない照明装置10を提供できる。 The signboard 3 is also illuminated by the central component 16 emitted from the center 21 of the illuminating device 10, but the illuminance of the portion where the central component 16 is difficult to reach angularly at the upper part of the signboard 3 and the illuminance decreases is the first component 17. You can help with. Further, the second component 18 can assist the lower illuminance far from the lighting device 10 and the illuminance is insufficient. Therefore, it is possible to illuminate the signboard 3 from the top to the bottom with a more uniform illuminance, and it is possible to provide the illumination device 10 with less illuminance unevenness.

なお、第1の反射面25と第2の反射面26とで看板3の狙う位置を変えることが可能であり、第1の反射面25で看板3の下側を狙って第1の成分17を出力し、第2の反射面26で看板3の上側を狙って第2の成分18を出力することも可能である。 The target position of the signboard 3 can be changed by the first reflecting surface 25 and the second reflecting surface 26, and the first component 17 can be aimed at the lower side of the signboard 3 by the first reflecting surface 25. It is also possible to output the second component 18 with the second reflecting surface 26 aiming at the upper side of the signboard 3.

図4に示すように、光学素子20は、さらに、出射側となる前面29の一部に設けられたプリズム31を含むことができる。この例では、光学素子20の出射側となる前面29の内側の面22に、単位レンズ31aの稜線31bの方向がY方向と垂直なX方向のプリズム31が設けられている。出射側となる前面29の他方の領域である外側の面23は平坦な面39を含む。プリズム31は、Y方向に断続的に配置された複数の光源(LED)11からの光12をY方向に拡散することにより点光源を断続的に長手方向に並べた光源11による照度ムラを抑制することができる。 As shown in FIG. 4, the optical element 20 may further include a prism 31 provided on a part of the front surface 29 that is the emission side. In this example, a prism 31 is provided on the inner surface 22 of the front surface 29, which is the exit side of the optical element 20, in the X direction in which the direction of the ridgeline 31b of the unit lens 31a is perpendicular to the Y direction. The outer surface 23, which is the other area of the front surface 29 on the emission side, includes a flat surface 39. The prism 31 diffuses light 12 from a plurality of light sources (LEDs) 11 intermittently arranged in the Y direction in the Y direction to suppress uneven illuminance due to the light source 11 in which point light sources are intermittently arranged in the longitudinal direction. can do.

図5(a)に示すように、プリズム31の代わりにレンチキュラー32であってもよい。照射面29に、単位レンズ32aの稜線32bの方向がY方向と垂直なX方向のレンチキュラー32を設けることにより光源11の照度ムラを抑制できる。また、図5(b)に示すように、シボ33を出射面29に設けることによっても、光源11による照度ムラを抑制できる。 As shown in FIG. 5A, a lenticular 32 may be used instead of the prism 31. By providing the irradiation surface 29 with the lenticulars 32 in the X direction in which the direction of the ridgeline 32b of the unit lens 32a is perpendicular to the Y direction, it is possible to suppress unevenness in the illuminance of the light source 11. Further, as shown in FIG. 5B, the unevenness of illuminance due to the light source 11 can also be suppressed by providing the embossed surface 33 on the emission surface 29.

出射側となる前面29のうち、内側の反射面である第1の反射面25側に位置する領域(内側の領域)22と、外側の反射面である第2の反射面26側に位置する領域(外側の領域)23とに分けたとき、いずれか一方の領域が、単位レンズ31a、32aの稜線方向31b、32b(Y方向)と垂直なプリズム31またはレンチキュラー32を有し、他方の領域が平坦な面39を有することが望ましい。また、出射側となる前面29のうち、内側の反射面である第1の反射面25側に位置する領域(内側の領域)22と、外側の反射面である第2の反射面26側に位置する領域(外側の領域)23とに分けたとき、いずれか一方の領域が、シボ33を有し、他方の領域が平坦な面39を有するものであってもよい。 Of the front surface 29 which is the emission side, the area (inner area) 22 located on the first reflection surface 25 side which is the inner reflection surface and the second reflection surface 26 side which is the outer reflection surface are located. When divided into a region (outer region) 23, one of the regions has a prism 31 or a lenticular 32 which is perpendicular to the ridgeline directions 31b and 32b (Y direction) of the unit lenses 31a and 32a, and the other region. Preferably has a flat surface 39. Further, of the front surface 29 which is the emitting side, there are a region (inner region) 22 located on the first reflection surface 25 side which is the inner reflection surface and a second reflection surface 26 side which is the outer reflection surface. When divided into the area (outer area) 23 located, one of the areas may have a texture 33 and the other area may have a flat surface 39.

照明装置10から出射される光束15に含まれる成分のうち、照明装置10に近い看板3の領域を照明する成分には、照明装置10に遠い看板3の領域を照明する成分と比べると、光源11の照度ムラが少なからず含まれる。したがって、図3に示した光学素子20のように、出射側となる前面29のうち、内側の面22を通過する第1の成分17が照明装置10の近傍を照明するように設計される光学素子20においては、前面29のうち、近傍を照明する第1の成分17が通過する内側の面22にプリズム31、レンチキュラー32またはシボ33の少なくともいずれかひとつを設けることが望ましい。外側の面23は、照度を確保するために平坦な面39であることが望ましく、光源11の照度ムラを低減するために拡散度合いを変えたプリズム31、レンチキュラー32またはシボ33を設けてもよい。 Of the components included in the light flux 15 emitted from the lighting device 10, the component that illuminates the area of the signboard 3 that is closer to the lighting device 10 is a light source compared to the component that illuminates the area of the signboard 3 that is far from the lighting device 10. Illuminance unevenness of 11 is included in a considerable amount. Therefore, like the optical element 20 shown in FIG. 3, the optical component 20 that is designed so that the first component 17 that passes through the inner surface 22 of the front surface 29 that is the emission side illuminates the vicinity of the lighting device 10. In the element 20, it is preferable that at least one of the prism 31, the lenticular 32, and the grain 33 is provided on the inner surface 22 of the front surface 29 through which the first component 17 that illuminates the vicinity passes. The outer surface 23 is preferably a flat surface 39 in order to secure the illuminance, and a prism 31, a lenticular 32 or a grain 33 having a different degree of diffusion may be provided in order to reduce the illuminance unevenness of the light source 11. .

出射側となる前面29のうち、外側の面23を通過する第2の成分18が照明装置10の近傍を照明するように設計される光学素子20においては、近傍を照明する第2の成分18が通過する外側の面23にプリズム31、レンチキュラー32またはシボ33を設けることが望ましく、内側の面22は、照度を確保するために平坦な面39であることが望ましい。内側の面22に、光源11の照度ムラを低減するために拡散度合いを変えたプリズム31、レンチキュラー32またはシボ33を設けてもよいことは同様である。 In the optical element 20 that is designed such that the second component 18 that passes through the outer surface 23 of the front surface 29 that is the emission side illuminates the vicinity of the lighting device 10, the second component 18 that illuminates the vicinity. It is desirable to provide a prism 31, a lenticular 32 or a grain 33 on the outer surface 23 through which the light passes, and the inner surface 22 is preferably a flat surface 39 to secure illuminance. Similarly, the inner surface 22 may be provided with a prism 31, a lenticular 32 or a grain 33 having a different degree of diffusion in order to reduce the unevenness of illuminance of the light source 11.

図6に、異なる照明装置10を示している。この照明装置10も、光源11と、光源11の前方に配置された光学素子40とを含み、看板3の照明に用いられる。光学素子40は、上述した光学素子20とほぼ同じ構成であり、光源11と対向する凹部28が、光源11からの光12を第1の反射面(内側の反射面)25に向かって屈折する第1の内側面28bと、光源11からの光12を第2の反射面(外側の反射面)26に向かって屈折する第2の内側面28cと、第1の内側面28bと第2の内側面28cとを繋ぐ面であって、後方(光源11)に向かって凸をなすことにより光12を集光する内底面28aとを含む。 FIG. 6 shows a different lighting device 10. The illumination device 10 also includes a light source 11 and an optical element 40 arranged in front of the light source 11, and is used for illuminating the signboard 3. The optical element 40 has substantially the same configuration as the optical element 20 described above, and the concave portion 28 facing the light source 11 refracts the light 12 from the light source 11 toward the first reflection surface (inner reflection surface) 25. The first inner side surface 28b, the second inner side surface 28c that refracts the light 12 from the light source 11 toward the second reflective surface (outer reflective surface) 26, the first inner side surface 28b, and the second inner side surface 28b. The inner bottom surface 28a is a surface that connects the inner side surface 28c, and an inner bottom surface 28a that focuses the light 12 by forming a convex toward the rear (light source 11).

凹部28に、光源11からの光12を集光する内底面28aを設けることにより、出射面29の中央21から出力される中央成分16の拡散を抑制することができる。このため、照明装置10から出射される光束15の遠方における照度の低下を抑制することが可能となり、看板3の下側をより明るく照明できる。したがって、面積のより大きな看板3の照明に適した照明装置10を提供できる。 By providing the recess 28 with the inner bottom surface 28 a that collects the light 12 from the light source 11, the diffusion of the central component 16 output from the center 21 of the emission surface 29 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the illuminance of the light flux 15 emitted from the illumination device 10 in the distance, and the lower side of the signboard 3 can be illuminated brighter. Therefore, the illuminating device 10 suitable for illuminating the signboard 3 having a larger area can be provided.

この光学素子40においては、凹部28の内底面28aは凸面であるが、光軸19に対して傾けた面であってもよく、例えば、内側に向けて傾けた面にすることにより、出射面29の中央部分21から出力される中央成分16の向きを光軸19に対して内側(看板3の側)に傾けることも可能である。 In this optical element 40, the inner bottom surface 28a of the concave portion 28 is a convex surface, but it may be a surface inclined with respect to the optical axis 19. For example, by making the surface inclined inward, the emission surface It is also possible to incline the direction of the central component 16 output from the central portion 21 of 29 with respect to the optical axis 19 (toward the signboard 3).

以上に説明したように、照明装置10は、後方に配置される光源11からの光12を、光源11の光軸19に対して一方の側に折りたたんで(畳み込んで)光軸19に対して非対称で不均一な強度分布(配光特性)を備えた光束15を出力できる。したがって、照明装置10と、照明装置10の光が折りたたまれる内側の第1の反射面25の側方に配置され、照明装置10により照明される看板3とを有する看板照明システム1においては、看板3をより均等に、照度ムラが少ない状態で照明することができる。 As described above, the illumination device 10 folds (folds) the light 12 from the light source 11 arranged rearward to one side with respect to the optical axis 19 of the light source 11 with respect to the optical axis 19. Thus, the luminous flux 15 having an asymmetric and non-uniform intensity distribution (light distribution characteristic) can be output. Therefore, in the signboard illumination system 1 that includes the lighting device 10 and the signboard 3 that is arranged beside the first reflecting surface 25 on the inside where the light of the lighting device 10 is folded, and is illuminated by the lighting device 10. 3 can be illuminated more evenly with less unevenness in illuminance.

照明装置10は、看板3に限らず、広い壁面を均等に照明するのに適しており、美術館における絵画などの照明設備として、展示会等におけるポスターの照明設備として、また、照明ムラが少ないので屋外の壁面の防犯用の照明設備などとしての数多くの目的で使用できる。 The lighting device 10 is suitable for uniformly illuminating not only the signboard 3 but also a wide wall surface, and is used as lighting equipment for paintings in museums, as lighting equipment for posters at exhibitions, and because there is little uneven lighting. It can be used for many purposes such as lighting equipment for crime prevention on outdoor walls.

1 看板照明システム、 3 看板
10 照明装置、 11 光源
20 光学素子、 25 第1の反射面、 26 第2の反射面、 27 反射面、 28 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Signboard illumination system, 3 Signboard 10 lighting device, 11 Light source 20 Optical element, 25 1st reflective surface, 26 2nd reflective surface, 27 reflective surface, 28 recessed part

Claims (7)

後方から進入する光を前方に反射する反射面と、出射側となる前面と、を含む透光性の光学素子であって、
前記反射面は、前方から見たときに一の方向に延伸し、前記光が前記光学素子に進入するまでの領域における前記光の光軸から離れる方向に前記光を反射する第1の反射面と、前方から見たときに前記一の方向に延伸し、前記光軸と交差する方向に前記光を反射する第2の反射面と、を含み、
前記前面は、前記第1の反射面側に位置する領域と、前記第2の反射面側に位置する領域とに分けたとき、いずれか一方の領域がシボを有し、他方の領域が平坦な面を有する、光学素子。
A translucent optical element including a reflecting surface that reflects light entering from the front toward the front, and a front surface that is an emitting side ,
The reflection surface is a first reflection surface that extends in one direction when viewed from the front and reflects the light in a direction away from the optical axis of the light in a region until the light enters the optical element. If, then stretched in the one direction when viewed from the front, seen including a second reflecting surface for reflecting the light in a direction intersecting the optical axis,
When the front surface is divided into a region located on the first reflection surface side and a region located on the second reflection surface side, one of the regions has a texture and the other region is flat. Element having a flat surface .
後方から進入する光を前方に反射する反射面と、出射側となる前面と、を含む透光性の光学素子であって、A translucent optical element including a reflecting surface that reflects light entering from the front toward the front, and a front surface that is an emitting side,
前記反射面は、前方から見たときに一の方向に延伸し、前記光が前記光学素子に進入するまでの領域における前記光の光軸から離れる方向に前記光を反射する第1の反射面と、前方から見たときに前記一の方向に延伸し、前記光軸と交差する方向に前記光を反射する第2の反射面と、を含み、The reflection surface is a first reflection surface that extends in one direction when viewed from the front and reflects the light in a direction away from the optical axis of the light in a region until the light enters the optical element. And a second reflecting surface that extends in the one direction when viewed from the front and reflects the light in a direction intersecting the optical axis,
前記前面は、前記第1の反射面側に位置する領域と、前記第2の反射面側に位置する領域とに分けたとき、いずれか一方の領域が、単位レンズの稜線方向が前記一の方向と垂直なプリズム、レンチキュラーを有し、他方の領域が平坦な面を有する、光学素子。When the front surface is divided into a region located on the side of the first reflecting surface and a region located on the side of the second reflecting surface, one of the regions has the ridge line direction of the unit lens as the one. An optical element having a prism and a lenticular perpendicular to the direction, and the other area having a flat surface.
請求項1または2において、
前記一の方向に垂直かつ前記光軸を含む断面において、前記第1の反射面が放物線の部分または双曲線の部分を含み、前記第2の反射面が楕円の部分を含む、光学素子。
In claim 1 or 2 ,
An optical element in which, in a cross section perpendicular to the one direction and including the optical axis, the first reflecting surface includes a parabolic portion or a hyperbolic portion, and the second reflecting surface includes an elliptical portion.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
後方に設けられた凹部であって、光源からの光がその内面に照射される凹部を有する、光学素子。
In any one of Claim 1 thru| or 3 ,
An optical element having a recess provided on the rear side, the interior surface of which is irradiated with light from a light source.
請求項において、
前記凹部の内面は、
前記光源からの光を前記第1の反射面に向かって屈折する第1の内側面と、
前記光源からの光を前記第2の反射面に向かって屈折する第2の内側面と、
前記第1の内側面と前記第2の内側面とを繋ぐ面であって、後方に向かって凸をなすことにより前記光を集光する内底面と、を有する、光学素子。
In claim 4 ,
The inner surface of the recess is
A first inner surface that refracts light from the light source toward the first reflective surface;
A second inner surface that refracts light from the light source toward the second reflective surface;
An optical element having a surface connecting the first inner surface and the second inner surface, and an inner bottom surface that collects the light by forming a convex shape toward the rear.
請求項1ないしのいずれかの光学素子と、
前記光学素子の後方に配置される光源と、を有する照明装置。
An optical element according to any one of claims 1 to 5 ,
A lighting device comprising: a light source disposed behind the optical element.
請求項の照明装置と、
前記照明装置の前記第1の反射面の側方に配置され、前記照明装置により照明される看板と、を有する看板照明システム。
A lighting device according to claim 6 ;
A signboard illumination system, comprising: a signboard that is arranged beside the first reflecting surface of the lighting device and that is illuminated by the lighting device.
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