JPS60100101A - 灯具用反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は照明灯具用の反射鏡に係り、特に、その焦点を
光源位置に一致せしめて設置し、該光源から出射した光
束の一部を前方に向けて反射するために用いられる反射
鏡に関するものである。

第１図はこの棟の従来の反射鏡ｌを備えた照明灯の、光
軸２−２を含む断面図である。従来一般に、上記の反射
鏡１は回転放物面状に構成され、その焦点Ｆに設けられ
た光ｍ、２から出射した光束の１部を、光−＋Ｚ−Ｚと
平行に反射する。

上記のようにして反射された平行光束を調光して所望の
配光パターンを得るため、反射鏡１の前方開口部を覆っ
てレンズ３が取り付けられる。第２図は上記レンズ３０
部分的正面図である。

第１図には、光源２から出射して反射鏡２で反射された
光を矢印イ９ロ〜ト及びイ′９ロ′〜ビで示しである。

図示を省略したが上記矢印の他に、光＃、２から直接前
方（図の左方）に出射する光もある。

前記のレンズ３として、一般に多数の凹形球面を形成し
た球面プリズム、若しくは多数の凹形円柱面を形成しブ
ｔカマボコ形プリズムが用いられる。

第１図ｔこ示した矢印す〜ヲは、光軸ｚ−２に平行に反
射された光束がプリズム面３ａで散光される状態全示し
ている。

第３１図は、球面プリズムを形り又し７たレンズを用い
た場合、光ｔｎｂ　Ｚ　−Ｚと垂直にスクリーン（図示
せず）を置いたときの配光パターン分水し７．１１−Ｉ
（は水平軸、Ｖ−Ｖに垂１■→ｉｌｌである。

上記の水平軸Ｈ−Ｈ上における光度分布は第４図に示す
ごとく中央部で最大光度となり、周辺へ近づくにつれて
光度が減少する。こう［７た傾向は従来一般に用いられ
ているこの種の照明灯に共通しているが、この光度分布
カーブを設計的意図に基づいて所望の如く制御すること
は困難である。

第５図はカマボッ形プリズムを形成したレンズを用いた
場合の配光パターンを示す。カマボッ形プリズムを用い
た場合も、その光度分布カーブを所望の如く制御するこ
とば困難である。

従来、この種の照明灯の配光を所望のパターンに近づけ
るため、レンズ３に設けるプリズムの投首１に関して種
々の工夫が試みられているが、肉厚のプリズムや煩雑な
形状のプリズムは９１４造コストが高く、また、プリズ
ム形状によって配光パターンを意の捷まに制）卸するこ
とは不ｉｉＪ能である。

更に、従来この種の照明灯は第１図に示すように、反射
鏡１の奥行寸法りに比して前面開口部の径りが大きく、
このため当該照明灯の設置項四面積が大きい。また、例
えば作莱灯ｆ、Ｃどに用いた場合、レンズ面積が大きい
ので障害物などのけ空によって損傷を蒙る危険率が高い
。こうした不具合を解消するため、実線で示したレンズ
３を仮想線３′の位置まで後退させてレンズ面オ６を締
ｉ小させると、光源２から出射する光束の有効利用率が
減少する。

本発明は上述の事情Ｋｍみ、従来装置の欠点を解消すべ
く為されたもので、その目的とするところは配光特性を
任詠に設定することができ、特に、中心付近の任怠半径
の部分の光度を其他の個所の光度に比して２倍以上とす
ることができ、しかも簡単で面積の小さいレンズを用い
ても光ｄγから出る光の有効利用率の大きい灯具用反射
鏡を提供するにある。

上記の目的を達成するため、本発明の灯具用反射鏡は、
光源から反射面に向けて入射する光の光軸に対する角度
θと、光源の光度Ｉ１１と、反射光の光軸に対する角度
ａとの関係を鏡面の中央部ではＱ＞０として Ｉ　ｏｃｏｓＯ＝ＡｓｌｎＣＩ　（Ｂ　＋　Ａ　Ｏ）ｃ
ｙｓＱ　−トＣ＋　−−−（１１）また周辺部では０≦
０として ｌ６ｃｏｓ′０　＝ＡｓＡｓ−（Ｂ＋ＡＱ　）ｃｍａ　
十Ｃ２−−・＝（１２）なる関係に保つと共に、光源か
ら出射した光が光軸に対して角度θで入射する点の座標
（Ｘ＋、Ｚ＋）と、同じく角度θ＋Δθで入射する点の
座標（ｘ２．ｚ２）との関係が、 によって表わされる連続曲線を２軸の回りに回転せしめ
てなる曲面を有し、がっ、前記の角度θをθ≧０に設定
すると共に、角度θの増加に伴って角度０が減少するよ
うに構成したことを特徴とする。

第６図は上記の数式に示された角度θおよび角度ａの説
明図である。

光源位置Ｆから矢印ワの如く反射鏡内Ｍに入射する光に
ついて考察する。意力は入射点であり、１点鎖線で示し
た２′は入射点力を通ってういＩＩ　Ｚ　−ＺＫ平行な
線である。矢位ヨは、入射点力における反射光を示す。

この場合、光源から反射面に向けて入射する光（矢印ワ
）の光’１１１１　Ｋ対する角度θ、並びに、反射光（
矢印ヨ）の光軸に対する角度ａはそれぞれ図示の如くで
必る。

上記の角度Ｏが更に微小角Δθだけ増加すると、入射光
は矢印夕の如くになり、入射点して矢印ソの如く反射さ
れる。Ｚ“は入射点しを通って光軸Ｚ−２に平行な線で
るる。

仮想線矢印ヨ′は、１況例の（更宜上イτｊ記したもの
で、入射点しを通って前記の反射光矢印ヨに平行に描い
た仮ぜの線であって、ａＺ″に対して角０を為している
っ 前記の如く、反射面ＭＫ入射する光が矢印ワから同夕に
変化し、これに伴って光り１１１と為す角がθからθ＋
Δθに増加したとき、反射光矢印ヨが光ｒｐｌ＋　Ｋ対
して為す角（ＩＫ比して、反射光矢印ソが光１１ｔｌｌ
ｌ　Ｋ対して為す角は０＋Δαとなり、Δαだけ変化す
る。本発明の反射鏡において、角θ、角Ｏは、光軸２−
２に対して外向き方向を正とし、内向き方向を負として
表わすものとする。本発明の構成において、角度０の増
加に伴って角度ａが減少するとは、第６図においてΔ１
］の仙が負であることを意味している。即ち、矢印ヨと
同ソとは完全に平行とならず、僅かに収束方向になる。

なお、一般に、凹面鏡における焦点とは、入射した平行
光束が交わる点を言うが、本発明の反射面Ｍは上述のよ
うに榴成しであるため、平行光束が入射しても完全に１
点に集光しない。従って本発明の反射鏡において焦点と
は、平行に入射した光束が集束されて最大１度になる点
をＷ　５ものとする。

次に、本発明の１実施例を第６図乃至第９図について説
明する。第６図に示すように、角度０の入射点力の座標
を（Ｘ＋　＋　ｚ＋　）、角度０→−Δ０の入射点しの
座標を（Ｘ２，２２）とする。これらの座標の関係を前
掲の（２）式、（３）式に示すように保って角＋４折数
学的手法を用いて曲線Ｍをめ、上記の曲軸Ｍを光ｌｌｌ
１１１ｚ−Ｚの回りに回転させて軌跡曲面をめ、この曲
面の全部若しくは一部を反射面とする反射鏡４（第７図
）を構成する。５は上記の反射鏡４の前面に装着したレ
ンズである。

そして、２９８図（Ａ）に示したようＫが「望の配光曲
軸をｄグ定する。第９図はその配光パターンである。こ
り、らの図表に丞したＤ［望の配光特性を帰るためＫ【
Ｊ、前言＋’の曲ｆｌＡＡ　Ｍを次のようにして算出す
る。

２合７図に示したａ、ｂ−ｅの各点は、それぞれ光源２
から出射した光の入射点である。矢印Ｒａ〜ｌシｅけ上
記行入射点における反射光を示す。考察の便宜」二、先
ず本図ＶＣおいて先師ｔ　Ｚ　−Ｚの下方に４用いた光
路について述べる。

上記の反射光Ｒａ−Ｒｅがういｉ、ｌ＋　ｚ　ｚ　ｙ対
して為す角度をそれぞれα８〜α６とする。

ｉｆｆ　９図の（１へ情にと記のし・え射角０３〜α。

を取り、最大光度ｉ、と、周辺部の光度］２とを設定す
る。

中央部と周辺部とを結ぶラインは１−ｆ（（］）］＝Ａ
α−１−Ｔで表わさり、る。本式においてＡは光肢の傾
ぐＦを意小光度金意味し、Ｂ＝ｉｌ−Ａαｅである。

ＭｉＪ掲の第（１−１）及び＜１−２）式におけるＩＱ
は光ｄ；ミ光吸を表わしている。１ＩＪＪ式（１−１）
％式％ よって優られる。ただしθ０け角肛０の初期ｉ１［］：
、ｏ。

はその時の反射角である。また（１−２）式の０２は、
Ｃ２＝　−ｌ０ＣＯＩＪ（’Ｋ　＋　Ｂによって得しれ
る。ただし０ｘ＝ａｒ＝−’　Ｃ（（ｈｓｈΔα）　（
Ｂ＋Ａ）ＦΔａ）ＣＸＩＳΔ”　＋Ｃ＋ｌ／ｉｏ　〕で
ある。

」一連のようにして構成した反９］、す（、・１を用い
て照明灯を構成すると、第７図に示した反射光矢印＋１
ａＲｂ、〜Ｉｌｅのごとく、中央から周辺に向が５につ
れて反射角Ｏａ、　（Ｉｂ、〜Ｏｅが小さくなっている
。

このようにして、反射先乗の内で中央ＶＣ近いもの（＋
；１１えばＲａ　）は光ＩｉセＩＩ　Ｚ　−Ｚ　ｋ’＋
：対］、て拡Ｐ、　シてぃ−Ｃも、周辺部（例えばＩｔ
ｅ）は＋１ｙ片して（１）る。このため、レンズ５を小
さく構成しても光（Ｌλ２からざｉｔシた光の利用効率
が茜い。

第７図において光’ｔｌｉｌ　ｚ　−ｚよりも下方に示
した反射光Ｒａ、〜県１ｒｃよって第８１ＲＩ　（１３
）のようなフ゛けり分布が得られるが、同様にして第７
シ１の上半に示した反射光Ｒ≦〜Ｒｅ’ｆｆ−って第８
図（Ｂ）と対称形の第８図（Ｃ）のような光度分布が得
られる。

第８図（Ｂ）と第８図（Ｃ）とを重ね合わせると第８図
（Ｄ）の如くになり、斜線を付して示した部分は両方の
反射光が重なっている。上記の重な９部について、その
光度カーブの代数和を作図的にめると第８図（Ａ）の如
くになり、所望の配光パターンが得られる。

上記の原理を適用し、１ｃａｌ＝ｌαｅ１に設定すると
照射範囲の全域をｔｌは均一に照明することもできる。

実際問題においては、以上のように設定した反射光の光
度分布と、光源から直接前方に投射される光の光度分布
とが重複することになる。従って、本発明を夾施する場
合に、所望の反射光分布特性を設定する段階で直接投射
光を考慮に入れておくことが望ましい。

上述の計算に基づいて本発明の反射鏡を溝成した具体例
について、第１０図を参照しつつ次に述べる。

ための区衣で、Ｚ　−Ｚ　にｉ光Ｉｌ＋Ｉ＋となるＩ’
ｍ　Ｉ’：Ｘ　＋、”出、Ｘ−Ｘ（′ｉ上記のｚ　−ｚ
　ｎｕに直＞ｑ　：’、Ｃ唾（＞　ｔｌｉ＋ｌ＋、υ（
」反４１ｊ　ｑ％１；ｉＱ　ｐ都の半径、１１′は５．
１４点である。

図示の区間Ｖ　Ｉｔ　５’Ｉ：錘用バルブヶ挿入する孔
を設轄るため］叉射面を青成しｆ、ｃい部分である。

焦点Ｆの座標に＋０．０）とする。この焦点Ｆｋｃ光僚
をＩｔ１いた場合、反射面ＭＫ入射する光の丸軸に対す
る角度θの最小値を００．最大値を０ｅｎｄとする。θ
０のときの反射角（反射光が光軸に対［２て為す角）を
αＧとし、ａｅｎｄのときの反射角をａｅｎｄとする。

光源光＠：Ｉｏ＝　４　ｃｄ　、α０方向の目４４　）
Ｙ：　！ｆ　ＩＯ：４Ｑｃｄ、αＱｒＩｄ方向の目標光
度ｒｅｎｄ　＝　１５　ｃｄ、聞１」部半径１）　＝　
１５Ｏｓｓ以内、ａｏ＝ａＪ’、’ｅｎｄ　−一菊°、
θｏ＝４４３’とし、（ｘｏ、ｚ（１）の値を（１４５
５９，−１７，３５１）と設定する。光源位置から反射
面頂点までの距離ｆを２ｊＪ　ＩＩＪと仮定して前記（
１−１）、（１，−２）１■、（３）式による計算を行
なう。

本例においては上記の諸中性を屯兵機に入力して、α＝
２００からＱ＝−４０°までの間、１°ごとに（ｘ、ｚ
）の値、および０の値を算出させた。その結果は次表の
ごとくである。

ａ　θ　ｘ　ｚ １５．０００　５９．３２１　２４．６６９　−１１翫
６３５１４．０００　６２．０２９　２６．３０４　−
１３．９６９１３．０００　６４．４６６　２７．８２
４　−１３．２９２１２．０００　（３６，６５８２９
，２３０−１２，６１４１１、（１（Ｌｌ）　６８．６
２３　３０．５２１　−１１．９４７１０．０００　７
０．３７６　３１．６９６　−１１．３０１９、Ｏ００
７１，９３０３２，７５２−１１）、６８６１３．００
（１７３，２９３３３，６９１−１０，１１２７，００
０７４，４７５３４，５１１−９，５８７６、＋）００
　ｚ５４ｓ３３ｓ、ｓ：ｔ２−９．１１８５．０００　
７６．３２２　３５．７９８　−８．７１２４．０００
　？６．９９８　３６．２６８　−１３．３７４３９０
０　’７７．５１７　３（ｉ、’；２７　−ｊ；、１Ｑ
９２．０００　７７．８８２　３６．８７８　−７．９
Ｊ、８１．０００　７８．０９８　３７．０２５　−７
．８０４、υ００　７８．１ｆｉ９　：う７．Ｑ７２　
−７．７６’５−１．０００　７８．２３９　３７．１
１９　−７．７２８−２．０００　７８．４４６　３７
．２５４　−７．６１’６θ　Ｘ　Ｚ −３，０００７８，７８７３７，４７５−７・４２９−
４．０００　７９．２５６　３７．７７７　−７・１６
８−５．０００　７９．８５０　３８．１５６　−６・
８３１−６．０００　８０．５６５　３８．６０９　−
６・４１６−７・０００　８１．３９４　３９．１３４
　−５．９２２−８．０００　８２．３３５　３９．７
２６　−５．３４７−９．０００　８３．３８２　４０
．３８４　−４．６８５−１０．０００　８４．５３２
　４１．１０３　−３・９３５−１１．０００　８５．
７７９　４１．８８３　−３．０９１−１２．０００　
ｓｔ、ｉ２ｘ　４２．７２０　−２．１４８−１３．０
００　８８．５５４　４３．６１３　−１．１０１−１
４．０００　９０．０？４　４４．５５８　・（）５７
−１５．０００　９１．６７８　４５．５５５　１．３
３４−１６゜０００　９３．３６３　４６．６００　２
．７３９−１７．０００　９５゜１２９　４７．６’＋
２　４．２８０１８．０００　９６．９７１　４８．８
３０　５９７１−１９．０００　９８．８９０　５０．
０１０　７・８２２−２０．０００　１００．８８４　
５１．２３１　９・８５１−２１．０００　１０２．９
５３　５２．４９２　１２・０７４−２２・０００　１
０５．０９８　５３．７８９　１４．５１１２３．００
０　１０７．３１９　５５．１２１　１７．１８８−２
４．０００　１０９．６１８　５６．４８４　２０．１
３３−２５．０００　１１１．９９Ｂ　５７．８７６　
２３．３８１−２６．０００　１１４．４６２　５９．
２９１　２６．９７３２７．０００　１１７．０１６　
６０．７２５　３０・９６３−２８．０００　１１９．
６６７　６２．１７０　３５．４１４２９．０００　１
２２．４２３　６３．６１８　４０・４０９−３０．０
００　１２５．２９５　６５．０５６　４６．０５４Ｑ
　θ　ｘ　ｚ −３１，０００１２８，２９９６６，４６６５２，４９
６−３２，０００１３１，４５５６７，８２１５９，９
０８−３３，０００１３４，７９１６９，０８１６８，
５８０−３４，０００１３８，３４６７０，１８５７８
，９０１−３５，０００１４２，１７６７１，０２７９
１，４８９−３６，０００１４６，３７３７１，４１９
１０７，３８２−３７，０００１５１，０８９７０，９
８１１２８，５２２３８，０００１５６，６３２６Ｂ、
８０８　１５９．２５２このｉｔ　Ｊ’ｌ−結果により
、前述の諸榮件全部を完全に請たす解は得られていない
が、ａの最小値として−３８，０００°までが得られて
おり請求めていたαｅ＋＋ｄ−４０°の近似値として実
用上満足し優ると判断される。

また、前記と異なる実施例として、照射範囲内の全部に
ついてほぼ均一な光度を得るように設定した泪算例を次
に示−１０本例においては工０＝４ｃｄ　、　θｏ＝４
０°、Ｄ　＝　２００　朋以内、’ｏ＝２０’、αｅｎ
ｄ＝２０°、■６　＝　（３Ｑ　ｃｄ　、Ｉｅｎｄ　＝
　４０　ｃｄ（ＸＯＩＺＯ）［標値＝　ｆ　１４．５５
９．　−１７　、　３５１　’）、ｆ＝２０ｍｎと設定
して計算した。

ａ　ＯＸ　Ｚ ２０．０００　４０．０００　１４．５５９１７．３５
１１９．０００　４７．２３３　１８．０８６　−１６
．７２９ｉｓ、ｏｏｏ　５３．３４６　２１．’、ｆ７
１　１！１１．９０：Ｊ１７．０００　５Ｂ、（５７５
２４，４９４−１４，でＪＯ′７１６、ｏｃｏ　６３．
４０３　２７．４９３　−１３．７６６１５．０００　
６７．６４４　３０．３３５　−１２４９７１４．００
０　７１１１６９　３３．１７０　−］］、］１’Ｊ１
３．０＋１０　７４．９２９　３４’ｉ・０・１５　謹
９・６５２１２．０００　７Ｂ、０６０　３８．３ｇ８
　８．１２Ｌ’１１Ｊ１００　８（１，８８７４０，８
１，７−６，５４７１０，０００８３，４２８４３，０
８４−１１９６４９，０００１３５，６９８４５，１８
１３，”、、ｊ９９８．０００　８７．７０６　４７．
（１９３−１，８８７７、（１００８９，４Ｇ１　４８
．８０３　０．４６０６．０００　９０．９６８　５（
１２ｒ１７　Ｑ８５Ｑ５．０００　９２．２３２　５１
．５６４．　２．０＋０４０００　９３２５９　５２．
５９７　２．９９５３．０００　９４．０５０　５３．
３９４　３．７ｔ３１２．０００　９４．６１１　５３
．９５４　４．３５１１．０００　９４．９４４　５４
．２８３　、４，６９６．０００　９５．０５５　５４
．３９０　／１８Ｊ１−１゜０００　９５．１６３　５
４．４９４　４９２４−２．０００　９５．４８７　５
４７９９　５．２６４−３．０００　９６．０２１　５
５．２９８　５８３３−４．０００　９６．７６２　５
５．９８６　６６３８−５．０００　９７．７０６　５
６．８５９　７．６９４−６．０００　９８．８５０　
５７・９１８　９．０１８−７．０００　１００．１９
１　５９・１６３　１０・６３６θ　Ｘ　Ｚ −８，０００１０１，７２８６０，５９７１２，５８０
−９，０００１０３，４６０６２，２２５１４，８９３
１Ｕ、０００　１０５．３８８　６４．０５４　１７．
６２９−１１．０００　１０７．５１４　６６．０９５
　２０．８５７−１２．０００　１０９．８４２　６８
．３６２　２４．６６８−１３．０００　１１２．３７
９　７０．８７２　２９．１８１−１４．０００　１１
５．１３７　７３．６４８　３４．５５８−１５．００
０　１１８．１３１　７６．７２０　４１．０１８−１
６．０００　１２１．３８３　８０．１２６　４８．８
７６−１７．０００　１２４．９２４　８３．９１６　
５８．５９２−１８．０００　１２８．８００　３８．
１５６　７０．６７９−１９．０００　１３３．０８０
　９２．９３３　８６．９０５これらの実施例において
は、上述のようにして反射鏡４（第７図）による反射光
がほぼ所望の配光パターンとなっているので、レンズ５
による調）ｔの必安度が低い。このため該レンズ５は素
通し。

の平面レンズで借成しである。本発明の反射鏡に併用す
るレンズとしてプリズムレンズを用いることを妨げるも
のではないが、プリズムレンズを用いるとしても厚内の
レンズや複雑な形状のプリズムを用いる必要が無い。

以上計速したように、本発明によれば配光特性を任意に
設定することができ、特に、中心付近の任意半径の部分
の光度をその他の個所の光度に比して２柘以上とするこ
とができ、しかも簡単で面槙の小さいレンズを用いても
光源から出る光の有効オリ用率の大きい幻共用反射婉を
（１り成しｉ５・るという優れた実用的効果を突する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は従来の照明灯の１例を示し、第１図
は１１．ｌ′ｉ而図面第２図は部分的止面図、Ｉｎ３図
は球面プリズムを用いた場合の配光パターンを示す図表
、第４図は同じく光ｍ１分布を示す図表である。第５図
は従来の照明灯にカマボッ形プリズムを用いた場合の配
光パターンの１例を示す図表である。第６図乃至第９図
は本発明の灯具用反射ｖ；スの１実施例を示し、第６図
は曲「６１設定の説明図、第７図は断面図、第８図は所
望の尤ｆ用分布特ゼ１を得るだめの手１１１１１の説明
図、第９図は配光パターンを示す図表である。第１Ｏ図
は本発明の実施例におけする設計々算の説明図表である
。 １・・・従来の反射鏡、２・・・光源、３−レンズ、３
；Ｉ１・・・レンズのプリズム面、４・・・反射説、５
・・・レンズ。 特許出願人　市光工業株式会社 代理人　弁理士　秋　本　正　突 筒　ｌ　図 筆　２Ｖ 第３　図 第４図 友 第６図 第８図 （Ｃ） も 友 （Ｄ） を 第９図 第１Ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 照明灯の光源の位置に焦点をほぼ一致せしめて設置６４
   腰該光ふから出射した光束の一部を６ＩＩ方に向けて反
   射するだめの反射鏡において、光源力・ら反射面に向け
   て入射する光の光軸に対する角度θと、光源の光度Ｉｏ
   と、反射鏡の光軸に対する角度ａとの関係を、鏡面の中
   央部においてα〉０として ｌ０ＱＥθ＝　Ａｓ１ｎα−（Ｂ＋Ａα）ｃｏｓａ十自
   なるごとく、また、鏡面の周辺部ではａ≦０として ’　Ｏ（ｆｆｉ０＝　ＡＳｉｎα−（Ｂ十人〇）ｃｏｓ
   ”Ｃ２なるごとく保つと共に、）℃貯から出射した光が
   光軸に対して角度θで入射する点の座標（ｘＩ、ｚｌ）
   と、同じく角度０＋Δθで入射する点の座標（Ｘｚ、Ｚ
   ２）との関係が、 −（ｘｔｔ＝＝（バー）−２稟） によって表わされる連続曲線をＺ軸の回りに回転せしめ
   てなる曲面を有し、かつ、前記の角度θを０≧０に設定
   すると共に、角度０の増加に伴って角度ａが減少するよ
   うに設定したことを特徴とする灯具用反射鏡。ただし、
   前記のＡＩ　Ｂｌ　−Ｃ２はそれぞれ反射光の配光特性
   を決定するため設計的に選択し得る定数である。