JPS60100102A - 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図はこの種の従来の反射鏡１を備えた照明灯の、光
Ｉｒ１ＪＩＺ　−Ｚ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
に設けられた光源２から出射した光束の１部を、光軸２
−２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３の
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５射され
た光を矢印イ９ロ〜ト及びイ′１ロ′〜ト′で示しであ
る。図示を省略したが上記矢印の他に、光源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た
カマボッ形プリズムが用いられる。

第１図に示した矢印チ〜ヲは、光軸ｚ−Ｚに平行に反射
された光束がプリズム面３ａで散光される状態を示して
いる。

第３図は、球面プリズムを形成したレンズを用いた場合
、光軸２−２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を示し、Ｈ−Ｈは水平軸、Ｖ−Ｖは
垂直軸である。

上記の水平動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。こうした傾向は従来一般に用いられて
いるこの槽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「分布カーブを所望の如＜　ｆ［ｔｌ
Ｊ御することは回部である。

従来、この種の照り＋４灯の配光ｆｃ所望のパターンに
近づけるため、レンズ３に設ける７°リズムの設計に関
して種々の工夫が試みられているが、肉厚のプリズムや
複雑な形状のプリズムは製造コストが高く、また、プリ
ズム形状によって配光パターンを意のままに制御するこ
とは不可能である。

更に、従来この種の照明灯は第１図に示すように奥行寸
法りが大きいため設置所要容枦が犬きく、設置に関して
制約を受け易いという不具合もある。

こうした不具合を解消するため、実線で示したレンズ３
を仮想線で示しｆ−ｅ、３’の位置まで後退させると、
レンズの発光面積が減少する。

本発明は上述の事情に鑑み、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
任意に設定することができ、特に、中心付近の任意牛径
の部分の光度を具備の個所の光度に比して２倍以上とす
ることができ、しかも当該灯具の奥行寸法を浅く設定し
た場合においても簡単なレンズを用いて発光面積の大き
い灯具を構成することができ、光源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
０と、光源の光度ＩＯと、反射光の光軸に対する角度０
とをα〉０の範囲においてＩｏｃｏｓθ＝ＡｓｂｎＱ　
（Ｂ＋ＡＧ　）ｃｏｓα＋Ｃｒ　−・−・・（１−１）
ａ≦０の範囲において −Ｉ＠ａｉｓ（１＝ＡｓｉｎＱ　（Ｂ＋Ａα）ａｓＱ＋
ｃａ・・・・・−（１−２）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（Ｘｉ、Ｚｌ）と、同じく角度０＋Δθで入射する
点の座標（ｘｌ、ｚ２）との関係が、 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ｍｆを有し、かつ、ｍｌ記の角度θを０≧０に
設定すると共に、角度θの増加に伴って角度ａが増加す
るように構成したことに特徴とする。

第６図は上記の数式に示された角度θおよび角度０の説
明図でらる。

光源位置Ｆから矢印ワの如く反射鏡面ＭＫ入射する光に
ついて考察する。恢力は入射点であ！フ、１点鎖線で示
した２′は入射点力を通って光軸２−２に平行な線であ
る。矢印ヨ（１、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
光軸に対する角度Ｏ１並びに、反射光（矢印ヨ）の光軸
に対する角度０けそれぞれ図示の如くである。

上記の角度０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、入射点しで矢印ソの如く反射
される。２は入射点しを通って光１１ｉ１１］Ｚ−２に
平行な線である。

仮想線矢印ヨ′は、説明の匣宜上付記したもので、入射
点しを通ってｍ記の反射光矢印ヨに平行に描いた仮想の
線であって、線２“に対して角Ｏを為している。

前記の如く、反射面Ｍに入射する光が矢印ワがら同りに
変化し、これに伴って光軸と為す角がθからθ十Δθに
増加したとき、反射光矢印ヨが光軸に対して為す角αに
比して、反射光矢印ソが光軸に対して為す角はα＋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α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θの増加に伴って角度ａが増加すると
は、第６図においてΔαの値が正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
かに拡散方向になる。

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
うに構成しであるため、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密度になる点
を直りものとする。

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θの入射点力の座標
を（ｘ＋、ｚ＋）、角度θ＋Δθの入射点しの座標を（
ｘ２．ｚ２）とする。これらの座標の関係を前掲の（２
）式、（３）弐に示すように保って解析数学的手法を用
いて曲線Ｍをめ、上記の曲線Ｍを光軸２−２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」二
記の反射鏡４の前面に装着したレンズである。

そして、第８図（Ａ）に示したようにＲ’ｒ望の配光曲
線を設定する。第９図はその配光パターンである。これ
らの図表に示した所望の配光特性を得るためには、前記
の曲線Ｍを次のようにして算出する。

第７図に示したａ、ｂ−ｅの各点は、それぞｎ光源２か
ら出射した光の入力点である。矢印Ｒａ〜Ｆｃｅは上記
各入射点における反射光を示す。考察の便宜上、先ず本
図におい−Ｃ元軸２−２よりも下方に抽いた光路につい
て述べる。

上６己の反射光り匂〜Ｒｅが光！＋ｌ＋　ｚ　−ｚに対
しで為す角度をそれぞれα３〜ａ８とする。

第９図の横軸に上記の反射角ａａ−ａｅを取り、最大光
度ＩＩと１周辺部の光変工２とを設定する。

中央部と周辺部とを結ぶラインはＩ＝ｆ（α）＝ＡＱ＋
Ｂで表わされる。本式においてＡは光ザの幼斜を意小光
度を意味し、Ｂ　−ＩＩ　−Ａα８である。

前掲の第（１−１）式及び第（１−２）式におけるＩＯ
は光源光度を表わしている。間代（１−１ンのＣ！は、
Ｃ１：ｌ０ＣＯ５θ６−ｋｓｎＱ６　＋　（Ｂ＋Ａ（１
６）ａｓＱ。

によって得られる。ただしＯｏは角度θの初期値、ａｏ
はその時の反射角である。捷た（１−２）式の０２はＣ
２＝　−Ｉ房θに十Ｂ　Ｋよって得られる。ｆｒ−だし
θＫ　＝ｃｏｓ−’　［：　（（Ａｓ１ｎΔθ）−（Ｂ
−トＡ×Δａ）ｃｒｔ、Δαト自１／Ｉｏ）である。

上述のようにして構成した反射鏡４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１ζａＲｂ、〜Ｒ
ｅのごとく、中央から周辺に向かうにつれて反射角α２
．Ｃ１）、〜αｅが大きくなっている。

このようにして、反射光束の内で中央に近いもの（例え
ばＲａ　）は光軸ｚ−２に対して交わっているが、周辺
部（例えばＲｅ　）は拡散している。このため、レンズ
５を大きく、反射鏡４の奥行を浅く設定しても光＃ｉ２
から発した光の利用効率が高い。

第７図において光軸ｚ−２よりも下方に示した反射光Ｒ
ａ、〜Ｒｅによって第８図（Ｂ）のような光度分布が得
られるが、同様にして第７図の上半罠示した反射光Ｒａ
／〜Ｒｅ′によって第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。上記の重なり部について、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、ｌ　０ａ＝＝　０６１に設定する
と照射区域の全部をほぼ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、本発明を実施する場
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。

上述の計讃：に基づいて本発明の反射絣を構成した具体
％について、第１０図を参照しつつ次に述べる。

ｉｉＰ’　１０図は本発明の反射鏡の投首１計泗を説明
するだめの図表で、ｚ−２は光軸となる座標軸、Ｘ−Ｘ
は上記の２−２Ｈに直角な座標軸、Ｄは反射鏡開口部の
半径、Ｆは焦点である。

・図示の区間Ｖは光源用パルプを挿入する孔を設けるた
め、反射面を構成しない部分でらる。

焦点Ｆの座標を（０，０）とする。この焦点ＦＫ光源を
置いた場合、反射面Ｍに入射する光の光軸に対する角度
θの最小値を００．最大値をθｅｎｄとする。θ０のと
きの反射角（反射光が光軸に対して為す角）をＯｏとし
、θｅｎｄのときの反射角を’ｅｎｄとする。

光源光度工◇＝４Ｃｄ、’０方回の目標光度Ｉｏ＝２５
　ｃｄ　、　’ｅｎｄ方向の目標光度Ｉｅｒｘｌ　＝　
１７　ｃｄ、開口部半径Ｄ＝１１０ＩＩＪ以内、αｏ　
＝　−２０’、αｅｎｄ　＝　４０　’、θＧ＝４０°
とし、（ｘ（１，ｚｏ）の値を（１４，５５９，−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２ｏＩＩＪと仮定して前記（１−１）、（１−
２）。

■、（３）式による計算を行なう。

本例においては上記の諸条件を亀舅機ｒｃ入力して、Ｑ
　＝　−２０°からα＝４０°ｔ−ｔノ間、１０コトニ
（Ｘ、Ｚ）の値、およびθの値を譜、出させた。その結
果は次表のごとくである。

ａ　θ　Ｘ　Ｚ −２０，０００４０，０００１４・５５９　−１７・３
５１−１９．０００　４３．１３６　１５．６６１　−
１６．７１４−１８．０００　４５．９４１　１６．６
５４　−１６．１１６−１７．０００　４８．４６９　
１７．５５８　−１５．５５１−１６．０００　５０．
７５６　１８．３８６　−１５．０１９−１５．０００
　５２．８３１　１９．１４８　−１４．５１８−１４
．０００　５４．７１４　１９．８４９　−１４．０４
．６−１３．０００　５６．４２２　２０．４９４　−
１３．６０５−１２．０００　５７．９６７　２１．０
８８　−１３．１９４−１１．０００　５９．３６０　
２１．６３１　−１２．８１３−１０．０００　６０．
６０８　２２．１２７　−１２．４６４−９．０００　
６１．７２０　２２．５７６　−１２．１４６−８．０
００　６２．７００　２２．９７９　−１１．８６０−
７．０００　６３．５５４　２３．３３５　−１１．６
０７−６．０００　６４．２８５　２３．６４６　−１
１．３８８−５．０００　６４．８９７　２３．９１０
　−１１．２０２−４．０００　６５．３ｇ３　２４．
１２７　−１１．０５０−３．０００　６５．７７５　
２４．２９７　−１０．９３２−２．０００　６６．０
４６　２４．４１９　−１０．８４９−１．０００　６
６．２０７　２４．４９３　−１０．７９９．０００　
６６．２６０　２４．５１８　−１０．７８３１．００
０　６６．３１３　２４．５４２　−１０．７６６２．
０００　６６．４７１　２４．６１７　−１０．７１８
３．０００　６６．７３３　２４．７４３　−１０．６
３９４．０００　６７．０９６　２４．９２０　−１０
．５２９５．０００　６７．５５７　２５．１５　ｏ　
−ｔＯ，３８８６、ｏｏｏ　６８．１１６　２５．４３
３　−１０．２１６７．０００　６Ｂ、７６９　２５．
７７２　−１０．０１２ａ　θ　Ｘ　Ｚ ８．０００　６９．５１４　２６．１６７　−９．７７
６９．０００　７０．３４８　２６．６２０　９・５０
６１０．０００　７１．２６９　２７．１３４　−９・
２０１１１．０００　７２．２７３　２７．７１２　−
８．８５９１２．０００　７３．３５８　２８．３５８
　−８．４７６１３．０００　７４．５２１　２９．０
７４　−８．０５１１４．０００　７５．７６１　２９
．８６７　−７．５７９１５．０００　７７．０７５　
３０．７４３　７．０５５１６．０００　７８．４６０
　３１．７０９　−６．４７４１７．０００　７９．９
１６　３２．’７’７４　−５．８２９１８．０００　
Ｂ１．４３９　３３．９４８　−５．１１０１９．００
０　８３．０３０　３５．２４５　−４．３０９２０．
０００　８４．６８６　３６．６８０　−３．４１２２
１．０００　Ｂ６．４０７　３８．２７２　−２．４０
３２２．０００　８８．１９３　４０．０４７　−１．
２６３２３．０００　９０．０４３　４２．０３４　・
０３１２４．０００　９１．９５７　４４．２７０　１
．５１３２５．０００　９３．９３６　４６．８０４　
３．２２１２６．０００　９５．９８２　４９．６９９
　５．２０８２７．０００　９８．０９５　５３．０３
６　７．５４３２８．０００　１００．２７８　５６．
９２５　１０．３２２２９．０００　１０２．５３３　
６１．５１６　１３．６７５３０．０００　１０４．８
６５　６７．０２２　１７．７８９３１．０００　１０
７．２７７　７３．７４８　２２．９３７３２．０００
　１０９．７７５　８２．１５３　２９．５３７３３．
０００　１１２．３６７　９２．９５６　３８．２５０
３４．０００　１１５．０５９　１０７．３５１　５０
．１９４３５．０００　１１７．８６４　１２７．４５
６　６７・３８３ａ　θ　ｘ　ｚ ３６．０００　１２０．７９６　１５７．４００　９３
．８１３３７．０００　１２３．８７０　２０６．３３
８　１３８．４９５３８．０００　１２７．１１０　２
９８．９２３　２２６．１５６３９．０００　１３０．
５４７　５２７．９６０　４５１．６６２また、上記と
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計算例を次に示す。本例
においてはＩｏ＝４ｃｄ　、　θｏ＝４０°、Ｄ　＝　
２００　ｗ以内、Ｑｏ＝２０°、’ｅｎｄ　＝２０°、
Ｉｏ　＝６０　ｃｄ　、Ｉｅｒｘｌ　＝＝３ｓ　Ｃｄ　
（Ｘｏ　＋　ｚｏ　）座標値＝　（１４，５５９，１７
，３５１）、ｆ＝２０闘設定して計算した。

ａ　θ　ｘ　ｚ ２０．０００　４０．０００　１４．５５９　１７．３
ｆｉｌ−１９，０００４７，２２６１７，１４２−１５
，８５９−１８，０００５３，３２１１９，３５５−１
４，４１６−１７，０００５８，６２４２］、３２３　
−１３．００４−１６．０００　６３．３２０　２３．
１１３　−１１．６１５−１５．０００　６７．５２２
　２４．７６４　−１０．２４６−１４．０００　７１
．．３０５　２６．２９９　−８．８９９１３．０００
　？４．７２０　２７．７３４　７．５７７−１２．０
００　７７．８０１　２９．０７８　−６．２８６−１
１．０００　８０．５７７　３０．３３４　−５．０３
４−１０．０００　８３．０６５　３−１．５０４　−
３．８３２ａ　θ　ｘ　、ｚ −９，０００８５，２８２３２，５８６−２，６８９−
８，０００８７，２３８３３・５７９　−１・６２０−
７．０００　８８．９４２　３４．４７６　−・６３６
−６．０００　９０．４０２　３５．２７３　．２４７
−５．０００　９１．６２３　３５．９６３　１．０１
９−４．０００　９２．６１１　３６．５３９　１．６
６６−３．０００　９３．３７０　３６．９９６　２．
１７９−２．０００　９３．９０７　３７．３２７　２
．５４９−１．０００　９４．２２５　３７．５２８　
２．７７２．０００　９４．３２９　３７．５９６　２
．８４６１．０００　９４．４３２　３７．６６４　２
．９１９２．０００　９４．７３８　３７．８７０　３
．１３９３．０００　９５．２４０　３８．２２０　３
．５０５４．０００　９５．９３５　３８．７２０　４
．０２５５．０００　９６．８１７　３９．３７９　４
．７０７６．０００　９７．８８１　４０．２１１　５
．５６６７．０００　９９．１２４　４１．２３３　６
．６２２８．０００　１００．５４２　４２．４６７　
７．９０３９．０００　１０２．１３１　４３．９４３
　９．４４６１０．０００　１０．３．８９１　４５．
７０１　１１．３０２１１．０００　１０５．８２１　
４７．７９４　１３．５４３１２．０００　１０７．９
２０　５０．２９６　１６．２６５１３．０００　１１
０．１９２　５３．３０８　１９．６０５１４．０００
　１１２．６４１　５６．９７５　２３．７６４１５．
０００　１１５．２７４　６１．５１１　２９．０４１
１６．０００　１１８．１０１　６７．２４３　３５．
９０６１７．０００　１２１．１３８　７４．６９９　
４５．１３０１８．０００　１２４．４０８　８４．７
８３　５Ｂ、０６８１９．０００　１２７．９３９　９
９．１８５　７７．３２３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ｔ
ｌぼ所望の配光パターンとなっているので、レンズ５に
よる調光の必要度が低い。このため該レンズ５は素通し
の平面レンズで構成しである。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肉の
レンズや複雑な形状のプリズムを用いる必要が無い。

以上詳述したように、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／１５［の光度に比して２培以上と
することもでき、また、照明範囲の全域にわたって光度
を均一ならしめることもでき、しかも簡単で面積の大き
いレンズを用いて反射静の央行を浅く設定しても光源か
ら出る光の有効利用率の大きい釣具用反射鏡を構成し侮
るという優れた実用的効果を奏する。

【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
は断面図、第２図は部分的正面図、第３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辰、第４図は同
じく光度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
例を示す図表でらる。第６図乃、全第９図は本発明の灯
具用反射鏡の１実施例を示し、第６図は曲面設定の説明
図、第７図は断面図、第８図は所望の光度分布ｌ特性を
得るための手順の説明図、第９図は配光パターンを示す
図表である。、第ｐ図は本発明の実施例における設計々
ｐ、の説明図表である。 １・・・従来の反射鏡、２・・・光源、３・・・レンズ
、３ａ・・・レンズのブリズノ・面、４・・・反射鏡、
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　実 第１Ｆｌ 第２図 笥３　図 第４ｖａ ＠６Ｆｌ 箒７Ｆ１ 第８図 （Ａ） 尤 （Ｂン 胤 第８図 （Ｃ〕 （Ｄ） 蒐 第９図 Ｖ 第１ＯＦｌ

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
   ための反射鏡において、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Ｉｏ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
   ａ＜Ｏならしめて ｌ６ｃａｓθ＝ＡｓｌｎＱ−（Ｂ＋Ａ（１）ｃｍ（ｆ＋
   ０１なるごとく保ち、鏡面の周辺部ではα≧０ならしめ
   てｌ６ｃａｓθ＝Ａｓｌｎα−（Ｂ＋Ａα）ＱＥＱ＋Ｃ
   ！　なるごとく保つと共に、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（ｘｔｓｚｓ）と、
   同じく角度θ＋Δ０で入射する点の座標（ｘｚ、ｚｚ）
   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、かつ、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ａが増加するよ
   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　Ｂ＋　ＣＩ、　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
   。