JP6909866B2 - 舞台ランプ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明技術分野に関し、具体的に、舞台ランプ照明装置に関する。

舞台ランプは、それが多原色線形ビームを発するため、必要な照明効果を提供することが可能であるので、舞台、劇場等の演出場面において、常に非常に重要な位置を占めている。
従来技術で開示される舞台ランプ照明装置は、図１に示すように、赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ―Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，発光ダイオード）１０、光収束レンズ１１、レンズアレイ１２、光合成シート１３、両フライアイレンズ１４、集光レンズ１５、絞り１６及びフィールドレンズ１７を備える。また、ＬＥＤ１０が発した光は、光収束レンズ１１、レンズアレイ１２を介してコリメートされてから、光合成シート１３に入射して光の合成が行われ、さらに両フライアイレンズ１４による混光及び集光レンズ１５による集光を経た後、絞り１６において均一な光スポットが形成され、最終的にフィールドレンズ１７によって近コリメート光束として出射される。

しかしながら、当該照明装置において異なる色の光の混光は、ダブルフライアイレンズ１４により実現されたものであるため、ダブルフライアイレンズ１４自体の光学特性の影響によって、当該照明装置が最終的に出射する光束の光スポットは十分に均一であり、光スポットの均一化は、必ず光スポットの中心照度の低下を招いてしまい、そのため、当該照明装置が最終的に出射する光スポットでは、特定距離での光スポットの中心照度に対する人々の要求を満たさなくなる。

これに鑑みて、本発明は、従来の舞台ランプ照明装置が特定距離での光スポットの中心照度に対する人々の要求を満たせないことを解決するための舞台ランプ照明装置を提供する。

上記目的に達成するために、本発明は、舞台ランプ照明装置であって、少なくとも２種類の色の単色光を発する発光装置と、前記少なくとも２種類の色の単色光を１つの光に合成する光合成装置と、前記光合成装置から出射された光束における異なる色の単色光を混光し、前記光束をガウスビームに変換する混光装置とを備え、前記光合成装置と混光装置とが、順に前記発光装置の出光光路に設けられている舞台ランプ照明装置を提供する。

好ましくは、前記混光装置は、拡散シートを備え、前記拡散シートは、出光面と入光面とを備え、前記入光面は、前記光合成装置に向かって設けられ、
前記出光面は、複数のマイクロ構造を有し、或いは、前記入光面及び／又は前記出光面は、複数の前記マイクロ構造を有する。

好ましくは、前記マイクロ構造は、レーザーエッチング又は化学エッチングプロセスによって前記拡散シートを処理することで形成される１つ１つの突起であり、
前記ガウスビームの光パターンは、前記突起の形状と寸法によって決められる。

好ましくは、前記拡散シートと前記光合成装置との間の距離の範囲は、１ｍｍ〜１０ｍｍである。

好ましくは、前記出光面及び／又は前記入光面には、反射防止膜が設けられている。

好ましくは、前記出光面又は前記入光面の長さの範囲は、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、
前記出光面又は前記入光面の幅の範囲は、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、前記マイクロ構造の寸法の範囲は、１μｍ〜２ｍｍである。

好ましくは、順に前記混光装置の出光光路に設けられる集光レンズと、絞りと、フィールドレンズとをさらに備え、
前記混光装置の出射した前記ガウスビームは、前記集光レンズと、前記絞りと、前記フィールドレンズとを通過した後、出射される。

好ましくは、前記発光装置は、
第１色の単色光を発光する第１発光素子と、
第２色の単色光を発光する第２発光素子と、
第３色の単色光を発光する第３発光素子と、
前記第１発光素子と前記第２発光素子と前記第３発光素子とに接続されるコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のオン、オフ及び発光強度をそれぞれ制御する。

好ましくは、前記光合成装置は、垂直に交差して設けられる２つの光合成シートを備え、
一方の前記光合成シートは、前記第１色の単色光と前記第２色の単色光とを透過して、前記第３色の単色光を反射し、
他方の前記光合成シートは、前記第１色の単色光と前記第３色の単色光とを透過し、前記第２色の単色光を反射する。

好ましくは、光収束レンズアレイとレンズアレイとをさらに備え、
前記光収束レンズアレイは、複数の光収束レンズを備え、前記レンズアレイは、複数のレンズを備え、前記光収束レンズと前記レンズとは、順に前記発光素子の出光光路に設けられている。

従来技術に比較して、本発明に提供される舞台ランプ照明装置は、以下のメリットを有する。

本発明に提供される舞台ランプ照明装置は、発光装置が少なくとも２種類の色の単色光を発した後、光合成装置が前記少なくとも２種類の色の単色光を１つの光に合成し、混光装置が、前記光合成装置の出射した光束における異なる色の単色光を混光し、前記光束をガウスビームに変換して出射する。ガウスビームで形成された光スポットでは、均一な光スポットではなく、中央部が明るく辺縁部が暗い光スポットであり、即ち、光スポットの中心照度が高いため、特定距離での光スポットの中心照度に対する人々の要求を満たすことができる。

以下、本実施形態または従来技術における技術案を分かりやすく説明するために、実施形態又は従来技術の説明に使用が必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明する図面は、本発明の実施形態に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要さずに、提供される図面に基づき、他の図面を得ることができる。
従来の舞台ランプ照明装置の構造を示す模式図 本発明の実施形態に係る舞台ランプ照明装置の構造を示す模式図 本発明の実施形態に係る他の舞台ランプ照明装置の構造を示す模式図 図１に示される舞台ランプ照明装置が出射する光束の模式図 本発明の実施形態に係る舞台ランプ照明装置が出射する光束の模式図

以下、本実施形態における図面を参照しながら、本実施形態における技術案を明瞭に、完全に説明する。明らかに、説明する実施形態は、本発明の一部の実施形態に過ぎず、全ての実施形態ではない。本発明における実施形態に基づき、当業者が創造的な労力を要さずに得た他の全ての実施形態は、本発明の保護範囲に含まれる。

本発明の実施形態は、舞台ランプ照明装置を提供し、図２に示すように、当該舞台ランプ照明装置が、発光装置２０と、順に発光装置２０の出光光路に設けられる光合成装置２１及び混光装置２２とを備える。

なお、発光装置２０が少なくとも２種類の色の単色光を発し、光合成装置２１が少なくとも２種類の色の単色光を１つの光に合成し、混光装置２２が、光合成装置２１が出射する光束における異なる色の単色光を混光して、前記光束をガウスビームに変換することで、前記ガウスビームが舞台照明光として出射される。

本実施形態では、発光装置２０が、少なくとも２種類の発光素子、例えば、黄色光を発光する発光素子と青色光を発光する発光素子とを備え、無論、本発明がこれに限定されない。１つの実施例では、発光装置２０が３種類の発光素子を備え、図２に示すように、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３を備え、第１発光素子２０１が第１色の単色光を発光し、第２発光素子２０２が第２色の単色光を発光し、第３発光素子２０３が第３色の単色光を発光するように構成されてもよい。

なお、第１色の単色光が赤色光であり、第２色の単色光が緑色光であり、第３色の単色光が青色光であり、無論、本発明がこれに限定されず、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３がそれぞれ発する単色光は、白色光に合成することができればよい。また、本実施形態における第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３がいずれもＬＥＤであり、しかし、本発明がこれに限定されず、他の実施形態では、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３がレーザなどであってもよい。

また、本実施形態に係る発光装置２０が、第１発光素子２０１と第２発光素子２０２と第３発光素子２０３とに接続されるコントローラ（図示せず）をさらに備え、当該コントローラが、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３のオン、オフと発光強度をそれぞれ制御する。例えば、舞台照明光を出力する必要があるとき、コントローラは、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３が同時に又は時分割でオンするように制御し、舞台照明光を出力する必要がないとき、コントローラは、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３が同時に又は時分割でオフするように制御し、舞台照明光の強度を調節する必要があるとき、コントローラは、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び／又は第３発光素子２０３の発光強度を調節する。

さらに、本実施形態における照明装置２０が、光収束レンズアレイと、レンズアレイとをさらに備え、光収束レンズアレイが複数の光収束レンズ２０４を備え、レンズアレイが複数のレンズ２０５を備え、１つの光収束レンズ２０４と１つのレンズ２０５が順に１つの発光素子２０１/２０２/２０３の出光光路に設けられ、発光素子２０１/２０２/２０３の出射した光線をコリメートする。

本実施形態では、光合成装置２１が、垂直に交差して設けられる２つの光合成シート２１０及び光合成シート２１１を備え、図２に示すように、一方の光合成シート２１０が第１色の単色光と第２色の単色光とを透過し、第３色の単色光を反射し、他方の光合成シート２１１が第１色の単色光と第３色の単色光とを透過し、第２色の単色光を反射する。例えば、第１色の単色光が赤色光であり、第２色の単色光が緑色光であり、第３色の単色光が青色光であるとき、光合成シート２１０が赤色光と緑色光とを透過し且つ青色光を反射する膜シートであり、光合成シート２１１が赤色光と青色光とを透過し且つ緑色光を反射する膜シートである。

なお、垂直に交差して設けられる光合成シート２１０及び光合成シート２１１で３つの入光口と１つの出光口を構成し、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３がこれらの３つの入光口に設けられている。なお、第１発光素子２０１、第２発光素子２０２及び第３発光素子２０３の設置位置は、発光装置２０の発する３種類の色の単色光を１つの光に合成し、例えば赤色光、緑色光及び青色光を１つの光に予備合成するために、第１色の単色光、第２色の単色光及び第３色の単色光が光合成シート２１０、２１１の出光口から出射できるように保証する必要がある。

なお、本実施形態における光合成シート２１０、２１１がいずれもダイクロイックシートであり、無論、本発明がこれに限定されず、他の実施形態では、光合成シート２１０、２１１は、分光透過膜がメッキされた透光シートなどであってもよい。本発明の他の実施形態では、光合成シート２１０、２１１が平行に設置される方式で異なる色の光の合光を実現することもでき、ここではその説明は省略する。

本実施形態では、混光装置２２が拡散シート、具体的にマイクロ構造拡散シートを備える。図２に示すように、当該拡散シートが、入光面２２０と出光面２２１とを備え、入光面２２０が光合成装置２１に向かって設けられ、出光面２２１が複数のマイクロ構造２２１０を有し、選択可能に、複数のマイクロ構造２２１０がアレイ状に配列されている。これに基づき、光合成装置２１の出射した光束が、マイクロ構造拡散シートに入った後、マイクロ構造２２１０の散乱作用でガウスビームに変換されて出射される。ガウスビームで形成される光スポットが均一な光スポットではなく、中央部が明るく辺縁部が暗い光スポットであり、即ち光スポットの中心照度が高いため、特定距離での光スポットの中心照度に対する人々の要求を満たすことができる。なお、拡散シートの出射する光束のエッジ光強度が中心光強度の６０％に低下するとき、その発散半角が１°〜１０°である。また、マイクロ構造２２１０の散乱作用で、異なる色の単色光がさらにより均一に混合されることで、最終的に出射される舞台照明光が人々の視覚の要求を満たす。

本実施形態では、マイクロ構造２２１０が、レーザーエッチング或化学エッチングなどのプロセスにより拡散シートの出光面２２１を処理して形成される１つ１つの突起であり、この突起の形状と寸法が実際の状況に応じて調整可能であり、即ち、出射されるガウスビームの光パターンに対する需要に応じて特定の突起の表面曲率を得て、突起の形状と寸法を調整することができる。つまり、本実施形態におけるマイクロ構造２２１０の形状が半円形に限定されず、四角形又は六角形などであってもよい。

選択可能に、本実施形態におけるマイクロ構造の寸法の範囲は、１μｍ〜２ｍｍである。マイクロ構造２２１０の寸法がフライアイレンズのフライアイユニットの寸法よりも遥かに小さいため、本実施形態における照明装置によって最終的に出射される光束が、図４に示されるような一束一束の互いに離散する光束ではなく、一束の図５に示されるような真に一体に融合され且つ視覚的に完璧な全体光束であり、さらに互いに離散する光束間の暗い領域も解消され、従来の照明装置において存在した光束の離散と暗い領域の問題を見事に解決することができる。

本実施形態において、図２に示す拡散シートでは、出光面２２１のみがマイクロ構造を有し、しかし、本発明がこれに限定されず、他の実施形態では、拡散シートの入光面２２０及び／又は出光面２２１が複数のマイクロ構造を有することができる。本実施形態では、拡散シートの透過率を増大させるために、拡散シートの入光面２２０及び／又は出光面２２１に反射防止膜が設けられてもよい。本実施形態では、出光面２２１がマイクロ構造２２１０を有することに加え、拡散シートの透過率を増大させるために入光面２２０に反射防止膜が設けられてもよい。選択可能に、この反射防止膜がＡＲ反射防止膜であってもよく、ＡＲ反射防止膜が設けられると、拡散シートの透過率が９７％及びそれ以上に上昇することができる。

さらに、本実施形態では、拡散シートと光合成装置２１との間の距離の範囲が１ｍｍ〜１０ｍｍであってもよく、さらに好ましくは、１ｍｍ〜３ｍｍであり、このように、空間を減少することができ、照明装置の構造がよりコンパクトになる。また、本実施形態において、拡散シートの全体外形寸法が従来のフライアイレンズの全体外形寸法と略同じになるように設けられてもよく、このようにすれば、照明装置の他の構成部材の寸法の変化を引き起こすことなく、再度型開きを行う必要がなく、コストの増加を回避することができる。選択可能に、拡散シートの出光面２２１又は入光面２２０の長さの範囲が、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、出光面２２１又は入光面２２０の幅の範囲が、１５ｍｍ〜２５ｍｍである。

本発明の１つの実施形態では、図３に示すように、照明装置が、混光装置２２の出光光路に順次設けられる集光レンズ２３、絞り２４及びフィールドレンズ２５をさらに備え、混光装置２２から出射されたガウスビームが、集光レンズ２３、絞り２４及びフィールドレンズ２５を通過した後、最終的に舞台照明光として出射される。

以下、図３に示される照明装置の構造を参照しながら照明光の出射の過程を説明する。なお、第１発光素子２０１から出射された光が赤色光であり、第２発光素子２０２から出射された光が緑色光であり、第３発光素子２０３から出射された光が青色光であることを例として説明する。第１発光素子２０１から出射された赤色光、第２発光素子２０２から出射された緑色光、第３発光素子２０３から出射された青色光は、光収束レンズ２０４とレンズ２０５とによってコリメートされた後、光合成装置２１即ち光合成シートに入り、合光され、さらに混光装置２２即ち拡散シートによる混光及びガウスビーム変換と、集光レンズ２３による集光とを経た後、絞り２４において均一な混色で且つ中心輝度が辺縁輝度よりも高く、不均一な光スポットが形成され、図５に示すように、当該光スポットが最終的にフィールドレンズ２５を通過して近コリメート光束として出射され、当該近コリメート光束は、最終的な舞台照明光として出射されることができる。

本実施形態に提供される舞台ランプ照明装置によれば、発光装置が少なくとも２種類の色の単色光を発した後、光合成装置が前記少なくとも２種類の色の単色光１つの光に合成し、混光装置が、前記光合成装置から出射された光束における異なる色の単色光を混光し、前記光束をガウスビームに変換して出射させる。ガウスビームで形成された光スポットが均一な光スポットではなく、中央部が明るく辺縁部が暗い光スポットであり、即ち中心照度が高い光スポットであるため、特定距離での光スポットの中心照度に対する人々の要求を満たすことができる。

本明細書において、各実施形態は漸進的に説明されており、それぞれの実施形態は、他の実施形態との違いに焦点を合わせており、各実施形態の間の同じ又は類似部分は互いに参照され得る。開示された実施形態についての上記説明は、当業者が本発明を実現又は使用することを可能にする。これらの実施形態に対する様々な修正は当業者にとって自明であり、本明細書に定義される一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態で実施することができる。したがって、本発明は、本明細書に示されるこれらの実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲である。

Claims (10)

1. 舞台ランプ照明装置であって、
   少なくとも２種類の色の単色光を発する発光装置と、
   前記少なくとも２種類の色の単色光を１つの光に合成する光合成装置と、
   前記光合成装置から出射された光束における異なる色の単色光を混光し、前記光束をガウスビームに変換する混光装置と、を備え、
   前記混光装置は、拡散シートを備え、
   前記拡散シートは、出光面と入光面とを備え、前記入光面が、前記光合成装置に向かって設けられ、
   前記出光面から出射されるガウスビームは、舞台照明光として出射され、
   前記光合成装置と混光装置とは、順に前記発光装置の出光光路に設けられていることを特徴とする舞台ランプ照明装置。
2. 前記出光面は、複数のマイクロ構造を有し、或いは、前記入光面及び／又は前記出光面は、複数の前記マイクロ構造を有することを特徴とする請求項１に記載の舞台ランプ照明装置。
3. 前記マイクロ構造は、レーザーエッチング又は化学エッチングのプロセスによって前記拡散シートを処理することで形成される１つ１つの突起であり、
   前記ガウスビームの光パターンは、前記突起の形状と寸法によって決められることを特徴とする請求項２に記載の舞台ランプ照明装置。
4. 前記拡散シートと前記光合成装置との間の距離の範囲は、１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の舞台ランプ照明装置。
5. 前記出光面及び／又は前記入光面には、反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の舞台ランプ照明装置。
6. 前記出光面又は前記入光面の長さの範囲は、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、
   前記出光面又は前記入光面の幅の範囲は、１５ｍｍ〜２５ｍｍであり、
   前記マイクロ構造の寸法の範囲は、１μｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の舞台ランプ照明装置。
7. 順に前記混光装置の出光光路に設けられる集光レンズ、絞り及びフィールドレンズをさらに備え、
   前記混光装置から出射された前記ガウスビームは、前記集光レンズと前記絞りと前記フィールドレンズとを通過した後、出射されることを特徴とする請求項１に記載の舞台ランプ照明装置。
8. 前記発光装置は、
   第１色の単色光を発光する第１発光素子と、
   第２色の単色光を発光する第２発光素子と、
   第３色の単色光を発光する第３発光素子と、
   前記第１発光素子と前記第２発光素子と前記第３発光素子とに接続されるコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のオン、オフ及び発光強度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１に記載の舞台ランプ照明装置。
9. 前記光合成装置は、垂直に交差して設けられる２つの光合成シートを備え、
   一方の前記光合成シートは、前記第１色の単色光と前記第２色の単色光とを透過して、前記第３色の単色光を反射し、
   他方の前記光合成シートは、前記第１色の単色光と前記第３色の単色光とを透過し、前記第２色の単色光を反射することを特徴とする請求項８に記載の舞台ランプ照明装置。
10. 光収束レンズアレイとレンズアレイとをさらに備え、
    前記光収束レンズアレイは、複数の光収束レンズを備え、前記レンズアレイは、複数のレンズを備え、
    前記複数の光収束レンズと前記複数のレンズとは、順に前記発光素子と前記光合成装置との間の出光光路に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の舞台ランプ照明装置。

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