JP7020233B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

舞台やスタジオで使用される照明装置として、スポットライトがある。スポットライトは、例えば、光源と、レンズと、光源及びレンズの間に配置され、光源からの光をレンズに導く筒状の反射器と、を有している。

特開２０１６－１１０９３４号公報

照明装置は、当該照明装置から射出されるスポット光の中心光度が高いことが求められている。
本発明が解決しようとする課題は、光の中心光度を高くすることが可能な照明装置を提供することである。

実施形態によれば、照明装置は、光軸に沿って見た形状が円に構成され直径をＨとする入射面を具備した焦点距離をＬとするレンズと；前記レンズの前記光軸上に中心が配置された光源と；筒状に構成された反射面と、前記光源側に開口する入射口と、前記レンズ側に開口する前記光軸を中心とする直径をＤとする円形の出射口を有し、前記光源と前記レンズとの間の位置で前記反射面が前記光軸と同軸的に、かつ前記光源から前記光軸に沿って前記出射口までの距離がＡとなるように配置される反射器と；を備え、前記レンズは、前記光軸を前記反射面の軸線と同軸である姿勢を維持したまま、前記光軸に沿って移動可能に構成されることで、前記光源から前記レンズまでの距離を可変とし、前記光源の中心から前記レンズの中心までの距離がＬのときに、前記出射口の直径ＤはＤ≧(Ａ×Ｈ)／Ｌである。

また、実施形態によれば、照明装置は、光軸に沿って見た形状が円に構成された入射面を具備したレンズと；前記レンズの前記光軸上に中心が配置された光源と；筒状に構成された反射面を有し、前記光源と前記レンズとの間の位置で前記反射面が前記光軸と同軸的に配置され、前記光源側に開口する入射口、及び前記レンズ側に開口する出射口を具備した反射器と；を備え、前記レンズは、前記光軸を前記反射面の軸線と同軸である姿勢を維持したまま、前記光軸に沿って移動可能に構成されることで、前記光源から前記レンズまでの距離を可変とし、前記光源の中心から前記レンズの中心までの距離が前記レンズの焦点距離となるときに、前記反射器の前記入射口と前記反射面と前記出射口が、前記光源の中心と前記入射面の外縁とを通る仮想線に干渉しない。

本発明は、光の中心光度を高くすることが可能な照明装置を提供することが期待できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成を示す側面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る照明装置に用いられる反射器から出射される光を示す説明図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る照明装置に用いられる、光源、反射器、及びレンズを示す説明図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る照明装置に用いられる、光源、反射器、及びレンズを示す説明図である。

以下で説明する実施形態に係る照明装置１０は、光軸Ｃ１に沿って見た形状が円に構成された入射面５２を具備したレンズ５０と；レンズ５０の光軸Ｃ１上に中心が配置された光源４０と；筒状に構成された反射面８１を有し、光源４０とレンズ５０との間の位置で反射面８１が光軸Ｃ１と同軸的に配置され、光源４０側に開口する入射口８２、及びレンズ５０側に開口する光軸Ｃ１を中心とする円形の出射口８３を有し、かつ、レンズ５０の焦点距離をＬとし、光源４０から光軸Ｃ１に沿って出射口８３までの距離をＡとし、入射面５２の直径をＨとすると、出射口８３の直径ＤはＤ≧(Ａ×Ｈ)／Ｌである、反射器８０と；を備える。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置１０は、
光軸Ｃ１に沿って見た形状が円に構成された入射面５２を具備したレンズ５０と；
レンズ５０の光軸Ｃ１上に中心が配置された光源４０と；
筒状に構成された反射面８１を有し、光源４０とレンズ５０との間の位置で反射面８１が光軸Ｃ１と同軸的に配置され、光源４０側に開口する入射口８２、及びレンズ５０側に開口する出射口８３を具備し、入射口８２、反射面８１、及び出射口８３が、光源４０の中心からレンズ５０の中心までの距離がレンズ５０の焦点距離となるときに、光源４０の中心と入射面５２の外縁５２ａとを通る仮想線Ｖに干渉しない、反射器８０と；を備える。

一実施形態に係る照明装置１０を、図１乃至図５を用いて説明する。

図１は、照明装置１０の構成を示す斜視図である。図１の照明装置１０は、筐体３０の一部が２点鎖線で示されており、さらに、バンドア１３０の一部が取り外されている。図２は、照明装置１０の構成を示す側面図である。図２では、筐体３０の一部が取り外された状態を示している。

図３は、照明装置１０に用いられる反射器８０から出射された光を説明する説明図である。図４及び図５は、照明装置１０に用いられる、光源４０、反射器８０、及びレンズ５０を示す説明図である。

図１及び図２に示すように、照明装置１０は、装置本体２０と、電源ボックス１００と、電源コード１１０と、バンドア１３０と、を有している。
装置本体２０は、筐体３０と、光源４０と、レンズ５０と、レンズ５０を筐体３０内に支持するレンズ支持機構６０と、レンズ５０を移動可能なレンズ駆動部７０（図４に示す）と、光源４０及びレンズ５０の間に配置された反射器８０と、放熱器１２０と、を有している。

筐体３０は、例えば外観が箱状に構成されている。筐体３０は、内部に、光源４０と、レンズ５０と、レンズ支持機構６０と、レンズ駆動部７０と、反射器８０と、放熱器１２０の一部と、を収容している。筐体３０は、一面に、開口３１が形成されている。開口３１は、レンズ５０から出射された光を外部に出射可能に形成されている。

開口３１の内縁は、レンズ５０の光軸Ｃ１に沿って見たときに、開口３１側に露出した部分となる出射面５４の外縁５４ａよりも外側に配置されている。すなわち、開口３１は、レンズ５０から出射される、レンズ５０の光軸Ｃ１と平行な平行光を、全て外部に出射可能な形状、及び大きさを有している。

光源４０は、一例としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含んでいる。光源４０は、光源基板４１上に搭載されている。光源４０は、電源ボックス１００から供給される電力によって、発光する。光源４０は、その中心がレンズ５０の光軸Ｃ１上に配置されている。光源４０は、本実施形態では、点光源として考えられる。

レンズ５０は、レンズ支持機構６０によって筐体３０内に反射器８０と同軸に支持されており、さらに、光軸Ｃ１に沿って移動可能に支持されている。

レンズ５０の光源４０側に面する面５１の少なくとも一部は、入射面５２となる。さらに、レンズ５０の開口３１側の面５３の少なくとも一部は、出射面５４となる。なお、ここで言う、面５１のうち少なくとも一部が入射面５２となるということは、面５１のうち、レンズ支持機構６０により支持される部分は、光が入射不可能である為である。この点については、後で具体的に説明する。面５３のうち少なくとも一部が出射面５４となることについても、後で具体的に説明する。

レンズ５０は、光源４０の中心からのレンズ５０の中心までの距離が焦点距離同距離であるときに、光源４０からの直接光を、平行光として開口３１側に出射可能に構成されている。光源４０からの直接光とは、反射器８０によって反射された光以外の光である。

レンズ支持機構６０は、レンズ５０の光軸Ｃ１を反射器８０の軸線Ｃ２と同軸とする位置に、レンズ５０を支持可能に構成されている。さらに、レンズ支持機構６０は、レンズ５０を、光軸Ｃ１に沿って移動可能に支持する。

レンズ支持機構６０は、例えば、レンズ５０の外周部５５を支持する枠６１と、枠６１を光軸Ｃ１に沿って移動可能に支持するレールと、を有している。枠６１は、内周面に、レンズ５０の外周部５５を配置する溝６１ａが形成された環状の部材である。なお、レンズ支持機構６０は、枠６１、及びレールを備える機構に限定されない。

ここで、レンズ５０の入射面５２、及び出射面５４について説明する。
入射面５２は、面５１のうち、光源４０側からレンズ５０の光軸Ｃ１に沿ってレンズ５０に見たときに、光軸Ｃ１に平行な方向にレンズ支持機構６０が重ならない領域である。すなわち、本実施形態では、レンズ支持機構６０の枠６１がレンズ５０を支持することから、面５１のうち光軸Ｃ１と平行な方向に枠６１と重ならない領域が、入射面５２となる。さらに換言すると、入射面５２の外縁５２ａは、レンズ５０の外縁よりも光軸Ｃ１側に位置する。

出射面５４は、面５３のうち、開口３１側からレンズ５０の光軸Ｃ１に沿ってレンズ５０に見たときに、光軸Ｃ１に平行な方向にレンズ支持機構６０が重ならない領域である。すなわち、本実施形態では、レンズ支持機構６０の枠６１がレンズ５０を支持することから、面５３のうち光軸Ｃ１と平行な方向に枠６１と重ならない領域が、出射面５４となる。さらに換言すると、出射面５４の外縁５４ａは、レンズ５０の外縁よりも光軸Ｃ１側に位置する。

このように構成され入射面５２及び出射面５４は、光軸Ｃ１に沿って見たときに、光軸Ｃ１を中心とする同径の円形に構成される。換言すると、枠６１は、入射面５２及び出射面５４を円形とする形状に構成されている。

なお、図５に示すように、レンズ５０の面５１及び面５３が、レンズ支持機構６０によって光軸Ｃ１に平行な方向に覆われない構成の場合は、面５１の全領域が入射面５２となり、面５３の全領域が出射面５４となる。なお、この構成の場合であっても、レンズ５０を光軸Ｃ１に沿って見た形状は光軸Ｃ１を中心とする円形であることから、入射面５２及び出射面５４を光軸Ｃ１に沿って見た形状は、円形となる。

レンズ駆動部７０は、レンズ５０の光軸Ｃ１を反射器８０の軸線Ｃ２と同軸である姿勢を維持したまま、レンズ５０を光軸Ｃ１に沿って移動可能に構成されている。レンズ駆動部７０は、例えば、レンズ支持機構６０の枠６１に連結されたボールねじ等の送り機構７１（図２に示す）を有している。送り機構は、使用者の手作業により駆動されてもよい。または、レンズ駆動部７０は、送り機構を駆動する電動モータを有してもよい。電動モータは、使用者からの指示により駆動される。なお、レンズ駆動部７０の構成は、上述に限定されない。

反射器８０は、光源４０とレンズ５０との間の位置に固定されている。反射器８０は、内部に環状の反射面８１を有し、光源４０側の一端から入射した光の一部を反射面８１で反射して、レンズ５０側の一端から出射する。反射器８０は、本実施形態では、筒状に構成されており、内周面により構成された反射面８１と、光源４０側に開口する入射口８２と、レンズ５０側に開口する出射口８３と、を有している。

反射面８１は、光軸Ｃ１と同軸的に配置されている。反射面８１は、当該反射面８１の軸線Ｃ２に直交する断面が、入射口８２から出射口８３に向かって拡径する、軸線Ｃ２を中心とする円となる筒状に構成されている。換言すると、反射面８１は、軸線Ｃ２を中心とする円錐の周面の一部と同一となる面に構成されている。

入射口８２は、光源４０からの光の一部または全部が入射する。なお、本実施形態では、入射口８２は、光源４０との間に軸線Ｃ２に沿って距離を有して配置されている。この為、本実施形態では、光源４０からの光の一部が、入射口８２に入射する。入射口８２は、例えば、軸線Ｃ２を中心とする円形である。入射口８２は、一例として、反射面８１の光源４０側の一端により構成されている。

出射口８３は、入射口８２から入射した光を出射する。出射口８３から出射される光は、図３に示すように、反射器８０の反射面８１により反射された光Ｌ１と、光源４０からの直接光Ｌ２と、を含んでいる。直接光Ｌ２は、反射面８１により反射されていない光である。出射口８３は、軸線Ｃ２を中心とする円形に構成されている。

このように構成された反射器８０は、光源４０の中心からレンズ５０の中心までの距離がレンズ５０の焦点距離になるときに、光源４０のからの直接光Ｌ２がレンズ５０の入射面５２の全領域に入射される形状に構成されている。

具体的には、反射面８１、入射口８２、及び出射口８３は、光源４０の中心と入射面５２の外縁５２ａとを結ぶ仮想線Ｖに干渉しない形状に構成されている。仮想線Ｖを軸線Ｃ２回りに３６０度回転すると、円錐を構成する。ここで言う、干渉しないとは、仮想線Ｖが接触しないことである。

さらに具体的には、入射口８２は、仮想線Ｖに干渉しない直径を有している。反射面８１は、仮想線Ｖに干渉しない円錐状の面に構成されている。

出射口８３の直径Ｄは、光源４０の中心からレンズ５０の中心までの距離がレンズ５０の焦点距離となるとき、レンズ５０の入射面５２の全域に、光源４０からの直接光Ｌ２が照射される直径に設定されている。出射口８３は、本実施形態では、一例として、反射面８１のレンズ５０側の一端により構成されている。

本実施形態では、反射面８１が軸線Ｃ２を中心とする円錐の周面の一部と同形であることから、図４及び図５に示すように、レンズ５０の焦点距離をＬとし、レンズ５０の入射面５２の直径をＨとし、光源４０から出射口８３までの距離をＡとすると、Ｄ≧（Ａ×Ｈ）／Ｌとなる。すなわち、Ｄ＝（Ａ×Ｈ）／Ｌである場合は、光源４０と、出射口８３の内縁とを結ぶ直線が、レンズ５０の入射面５２の外縁５２ａを通る。

放熱器１２０は、本実施形態では光源基板４１の熱を外部に放熱可能に構成されている。放熱器１２０は、例えば、光源基板４１に接続された複数のフィン１２１と、これら複数のフィン１２１を貫通する複数のパイプ１２２と、を有している。なお、放熱器１２０の構成はこれに限定されない。

このように構成された照明装置１０では、レンズ駆動部７０によって、光源４０の中心からレンズ５０の中心までの距離がレンズ５０の焦点距離Ｌとなると、出射口８３から出射された光のうち、光源４０からの直接光Ｌ２は、レンズ５０の入射面５２の全域に入射する。すなわち、反射器８０の出射口８３から出射された直接光Ｌ２の最外郭となる部分の光線は、入射面５２の外縁５２ａに到達する。入射面５２に入射した直接光Ｌ２は、光軸Ｃ１に平行な平行光となって出射面５４から開口３１に向かって出射される。

このように構成された照明装置１０の反射器８０は、光源４０の中心からレンズ５０の中心までの距離が焦点距離Ｌとなるときに光源４０からの直接光Ｌ２がレンズ５０の入射面５２の全域に入射される形状に構成されている。

具体的には、反射器８０の、入射口８２、反射面８１、及び出射口８３は、光源４０とレンズ５０の入射面５２の外縁とを通る仮想線Ｖに干渉しない。さらに具体的には、本実施形態では、反射面８１が、入射口８２から出射口８３に向かって拡径する円錐面の周面の一部と同形状に構成されることから、出射口８３の直径Ｄは、Ｄ≧（Ａ×Ｈ）／Ｌとなる。

この為、光源４０からの直接光Ｌ２がレンズ５０の入射面５２の全領域に入射するので、出射面５４から出射される、光軸Ｃ１に平行な平行光の光線量を多くできる。このことから、照明装置１０から出射される光の中心光度を高めることが可能となる。

さらに、レンズ５０の出射面５４は、軸線Ｃ２に沿って見たときに入射面５２と同径となる円となる形状に構成されている。この為、出射面５４は、入射面５２に入射した直接光Ｌ２を全て、平行光として開口３１側に出射することが可能となる。

さらに、開口３１の内縁が、光軸Ｃ１に沿って見たときにレンズ５０の出射面５４の外縁５４ａより外側に位置する。この為、出射面５４から出射された平行光の全てを開口３１から外部に出射することが可能となる。

なお、本実施形態では、光源４０は、１つのＬＥＤを発光体として有している。この為、光源４０は、点光源として考えることができた。しかしながら、光源４０は、点光源であることに限定されない。光源４０は、ＬＥＤ等の発光体を、同一平面に配置する構成を有してもよい。このように複数の発光体から構成された光源４０を用いる場合は、複数の発光体が配置される平面を光軸Ｃ１に直交する姿勢とし、かつ、光源４０の中心が、レンズ５０の光軸Ｃ１上に配置される。

また、本実施形態では、反射器８０の反射面８１は、光軸Ｃ１を中心とする円錐の周面の一部と同形状に構成され、かつ、反射器８０の出射口８３が反射面８１のレンズ側の一端により構成された。この為、出射口８３の直径Ｄが、Ｄ≧（Ａ×Ｈ）／Ｌであることによって、反射器８０の入射口８２、反射面８１、及び出射口８３が、光源４０の中心とレンズ５０の入射面５２の外縁５２ａとを結ぶ仮想線Ｖに干渉しない構成が達成された。

例えば、反射面８１の一部が、入射口８２及び出射口８３よりも光軸Ｃ１側に位置する凸部に構成される場合では、この凸部は、仮想線Ｖに干渉しない形状に構成される。この場合、出射口８３の直径Ｄは、Ｄ≧（Ａ×Ｈ）／Ｌであることに限定されない。

また、本実施形態では、照明装置１０は、レンズ５０が光軸Ｃ１に沿って移動可能な構成を有している。しかしながら、他の例では、レンズ５０は、光源４０からの距離がレンズ５０の焦点距離Ｌとなる位置に固定された構成であっても良い。すなわち、照明装置１０は、レンズ駆動部７０を有さない構成であってもよい。

以上説明した実施形態によれば、照明装置１０から射出される光の中心光度を高めることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］
光軸に沿って見た形状が円に構成された入射面を具備したレンズと；
前記レンズの前記光軸上に中心が配置された光源と；
筒状に構成された反射面を有し、前記光源と前記レンズとの間の位置で前記反射面が前記光軸と同軸的に配置され、前記光源側に開口する入射口、及び前記レンズ側に開口する前記光軸を中心とする円形の出射口を有し、かつ、前記レンズの焦点距離をＬとし、前記光源から前記光軸に沿って前記出射口までの距離をＡとし、前記入射面の直径をＨとすると、前記出射口の直径Ｄは≧(Ａ×Ｈ)／Ｌである、反射器と；
を具備する照明装置。
［２］
光軸に沿って見た形状が円に構成された入射面を具備したレンズと；
前記レンズの前記光軸上に中心が配置された光源と；
筒状に構成された反射面を有し、前記光源と前記レンズとの間の位置で前記反射面が前記光軸と同軸的に配置され、前記光源側に開口する入射口、及び前記レンズ側に開口する出射口を具備し、前記入射口、前記反射面、及び前記出射口が、前記光源の中心から前記レンズの中心までの距離が前記レンズの焦点距離となるときに、前記光源の前記中心と前記入射面の外縁とを通る仮想線に干渉しない、反射器と；
を具備した照明装置。

１０…照明装置、２０…装置本体、３０…筐体、３１…開口、４０…光源、５０…レンズ、５２…入射面、５２ａ…外縁、５４…出射面、５４ａ…外縁、５５…外周部、６０…レンズ支持機構、６１…枠、７０…レンズ駆動部、８０…反射器、８１…反射面、８２…入射口、８３…出射口、Ｃ１…光軸、Ｃ２…軸線、Ｄ…直径、Ｌ…焦点距離、Ｌ２…直接光、Ｖ…仮想線。

Claims (2)

1. 光軸に沿って見た形状が円に構成され直径をＨとする入射面を具備した焦点距離をＬとするレンズと；
   前記レンズの前記光軸上に中心が配置された光源と；
   筒状に構成された反射面と、前記光源側に開口する入射口と、前記レンズ側に開口する前記光軸を中心とする直径をＤとする円形の出射口を有し、前記光源と前記レンズとの間の位置で前記反射面が前記光軸と同軸的に、かつ前記光源から前記光軸に沿って前記出射口までの距離がＡとなるように配置される反射器と；
   を備え、前記レンズは、前記光軸を前記反射面の軸線と同軸である姿勢を維持したまま、前記光軸に沿って移動可能に構成されることで、前記光源から前記レンズまでの距離を可変とし、前記光源の中心から前記レンズの中心までの距離がＬのときに、前記出射口の直径ＤはＤ≧(Ａ×Ｈ)／Ｌである
   照明装置。
2. 光軸に沿って見た形状が円に構成された入射面を具備したレンズと；
   前記レンズの前記光軸上に中心が配置された光源と；
   筒状に構成された反射面を有し、前記光源と前記レンズとの間の位置で前記反射面が前記光軸と同軸的に配置され、前記光源側に開口する入射口、及び前記レンズ側に開口する出射口を具備した反射器と；
   を備え、前記レンズは、前記光軸を前記反射面の軸線と同軸である姿勢を維持したまま、前記光軸に沿って移動可能に構成されることで、前記光源から前記レンズまでの距離を可変とし、前記光源の中心から前記レンズの中心までの距離が前記レンズの焦点距離となるときに、前記反射器の前記入射口と前記反射面と前記出射口が、前記光源の中心と前記入射面の外縁とを通る仮想線に干渉しない
   照明装置。

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