JPWO2006064593A1 - 照明装置及び照明システム - Google Patents

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Abstract

フライアイレンズ２３の入射面に対向する遮光マスク２４を設け、各レンズ部２３ｂにそれぞれ対応して透光部２５を開口する。各透光部２５を、上段側の照射面１００ａに照射像１０１ａを形成する光がレンズ部２３ｂに入射することを許容する第１の透光部２５ａと、下段側の照射面１００ｂに照射像１０１ｂを形成する光がレンズ部２３ｂに入射することを許容する第２の透光部２５ｂとに分割形成し、これらを個別に設定することにより、段差に起因する各照射面１００ａ，１００ｂまでの照射距離の相違を個別に補正する。

Description

本発明は、光源から出射する光を、フライアイレンズを用いて特定の照射領域に均一照度で照射する照明装置及び照明システムに関する。
所定領域を照明する照明装置は、照射面に、例えば矩形形状等をなす所定形状の均一光を照射することが好ましい。このような所定形状の均一光の照射は、例えば、特開２００１−３３７２０４公報に開示されているように、光源からの光を、複数のレンズ部がマトリクス状に配列されたフライアイレンズに入射させることで実現が可能である。
しかしながら、上記した特開２００１−３３７２０４公報の技術は、照明装置から段差を有する照射面に光を照射した場合、照射面の上段と下段とで照射距離が異なるため、各照射面上に形成される照射像の形状が相対的に歪んでしまい、見栄えの悪いものとなる。
本発明は、簡単な構成で、均一照度の照明光を段差を有する照射面に歪みなく照射することのできる照明装置を提供することを目的とする。
本発明は、予め設定した固定位置から段差を有する照射面に光を照射する照明装置であって、光源からの出射光を入射して特定の照射領域に互いに重畳させて出射する複数のレンズ部を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズに対向し、前記各レンズ部にそれぞれ対応した透光部が開口する遮光マスクとを具備し、前記透光部を、前記段差の上段側の照射面に照射像を形成する光が前記レンズ部に入射することを許容する第１の透光部と、前記段差の下段側の照射面に照射像を形成する光が前記レンズ部に入射することを許容する第２の透光部とに分割形成し、前記各段の照射面までの距離に応じて前記第１の透光部と前記第２の透光部を個別に設定したことを特徴とする。
本発明の第１の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図 同上、照明装置の分解斜視図 同上、遮光マスクの平面図 同上、遮光マスクに開口する透光部を拡大して示す平面図 同上、照明装置と照射面との関係を示す平面図 同上、照明装置と照射面との関係を示す正面図 同上、照明装置が照射面上に形成する照射像を示す斜視図 本発明の第２の実施形態に係わり、照明装置と照射面との関係を示す正面図 同上、遮光マスクの平面図 同上、遮光マスクの平面図 同上、照明装置が照射面上に形成する照射像を示す斜視図 同上、照明装置が照射面上に形成する照射像を示す斜視図 同上、照明装置が照射面上に形成する照射像を示す斜視図
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１乃至図７は本発明の第１の実施形態に係わり、図１は照明装置の要部断面図、図２は照明装置の分解斜視図、図３は遮光マスクの平面図、図４は遮光マスクに開口する透光部を拡大して示す平面図、図５は照明装置と照射面との関係を示す平面図、図６は照明装置と照射面との関係を示す正面図、図７は照明装置が照射面上に形成する照射像を示す斜視図である。
図５，６において、符号１は、例えば、屋内において、壁面等に予め設定した固定位置から段差を有する床面等の照射面１００に光を照射する照明装置を示す。ここで、本実施形態の照射面１００において、上段の照射面１００ａと下段の照射面１００ｂとの段差（図中ｚ軸方向の高低差）Ｈは、例えば、３７５ｍｍである。また、本実施形態の照明装置１の照射面１００に対する固定位置は、例えば、上段の照射面１００ａからの高さ位置（図中ｚ軸方向の距離）Ｚが６３０ｍｍ、上段の照射面１００ａと下段の照射面１００ｂとの見切りからの距離（図中ｙ軸方向の距離）Ｙが１２０ｍｍである。また、照明装置１の光軸は見切り方向に指向して傾斜しており、例えば、光軸とｘ軸との水平方向へのなす角αが３３度、光軸とｘ軸との下方へのなす角βが６９度となっている。
図１，２に示すように、照明装置１は、例えば、出射平面１２ａに片凸レンズが固設した表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設するレンズ光学系ユニット２０とを有する。
光源ユニット１０は、ＬＥＤ基板１１を有する。ＬＥＤ基板１１は、その略中央部に半田付け等によってＬＥＤ１２を保持し、さらに、保持したＬＥＤ１２を図示しない電源回路と電気的に接続する。ここで、ＬＥＤ１２の発光効率を向上するため、ＬＥＤ基板１１の裏面には、放熱フィン１３が固着している。
また、レンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１と、このレンズ筐体２１に収容保持されるコリメーションレンズ２２，及び、フライアイレンズ２３を有する。さらに、レンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１内でフライアイレンズ２３の入射面に対向する遮光マスク２４を有する。
図２に示すように、本実施形態において、レンズ筐体２１は、略角筒形状をなし、その光軸方向の一端にＬＥＤ挿入口３０が開口している。また、レンズ筐体２１の光軸方向の他端には、ＬＥＤ挿入口３０に対向する位置に、照明光の出射口３１が開口している。そして、図１に示すように、レンズ筐体２１は、光源ユニット１０に冠設した際に、ＬＥＤ挿入口３０を通じてＬＥＤ１２を内部に露呈させ、ＬＥＤ１２の出射平面１２ａを出射口３１に対向させる。
また、レンズ筐体２１は、一側に開口するレンズ挿入口３３を有し、このレンズ挿入口３３に隣接する各側壁の内面に、ＬＥＤ挿入口３０側から順に、互いに対向するコリメーションレンズ保持溝３５、遮光マスク保持溝３６、及び、フライアイレンズ保持溝３７を有する。
コリメーションレンズ２２は、例えば、コリメーションレンズ保持溝３５に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２２ａの出射側に、レンズ部２２ｂが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ２２は、ＬＥＤ１２から入射する光を、レンズ部２２ｂで略平行光に変換して出射する。
フライアイレンズ２３は、フライアイレンズ保持溝３７に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２３ａ上に、例えば下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数（例えば、５×７個）のレンズ部２３ｂがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。そして、フライアイレンズ２３は、コリメーションレンズ２２から各レンズ部２３ｂにそれぞれ入射する光を互いに重畳させることにより、特定の照射領域を均一に照射する。ここで、本実施形態において、各レンズ部２３ｂを平面視した際の縦横寸法は例えば３ｍｍ×４．２ｍｍであり、また、各レンズ部２３ｂの頂間距離は例えば８．３ｍｍである。また、屈折率は、例えば１．４９２である。
遮光マスク２４は、遮光マスク保持溝３６に挿入保持される平面略矩形形状の光透過性基板２４ａと、この光透過性基板２４ａの出射面に貼着される遮光膜２４ｂとを有する。遮光マスク２４はフライアイレンズ２３の入射面に近接して対向しており、遮光膜２４ｂには、フライアイレンズ２３の各レンズ部２３ｂにそれぞれ対応する位置に、透光部２５が開口している。
各透光部２５は、上段側の照射面１００ａに照射像１０１ａ（図５，７参照）を形成する光が各レンズ部２３ｂに入射することを許容する第１の透光部２５ａと、下段側の照射面１００ｂに照射像１０１ｂ（図５，７参照）を形成する光が各レンズ部２３ｂに入射することを許容する第２の透光部２５ｂとに分割形成されている。
第１，第２の透光部２５ａ，２５ｂの形状及びその配置等は、例えば、照射面１００ａ，１００ｂの段差Ｈ、照明装置１の固定位置（Ｙ，Ｚ，α，β等）、及びレンズ部２３ｂの各寸法等に基づいて、実験やシミュレーション等により個別に設定したものである。
本実施形態において、各透光部２５ａ，２５ｂは、照明装置１が各段の照射面１００ａ，１００ｂ上に、互いに同一幅で同列上に配置された矩形の照射像１０１ａ，１０１ｂを形成するよう設定されている。このため、各透光部２５ａ，２５ｂの形状は、それぞれ略矩形形状となっている。各透光部２５ａ，２５ｂの幅Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ異なる個別の値となっており、その開口位置も中心間の距離が所定距離Ｄ離れた位置に設定されている（図４参照）。具体的には、各透光部２５ａ，２５ｂの幅はＷ１＝２．４８ｍｍ，Ｗ２＝１．５２ｍｍとなっており、中心間距離はＤ＝０．６９ｍｍとなっている。なお、図７中符号１００は、本実施形態の遮光マスク２４によって各レンズ部２３ｂへの入射光を制限しない場合に（すなわち、遮光マスク２４を設けない場合に）、形成される照射像である。
ここで、図２中符号４５は側板であり、この側板４５は、各レンズ２２，２３及び遮光マスク２４をレンズ筐体２１内に収容後に、例えば粘着テープ等による粘着によって、レンズ筐体２１のレンズ挿入口３３を閉塞する。
このような実施形態によれば、フライアイレンズ２３の入射面に対向する遮光マスク２４を設け、各レンズ部２３ｂにそれぞれ対応して透光部２５を開口するとともに、各透光部２５を、上段側の照射面１００ａに照射像１０１ａを形成する光がレンズ部２３ｂに入射することを許容する第１の透光部２５ａと、下段側の照射面１００ｂに照射像１０１ｂを形成する光がレンズ部２３ｂに入射することを許容する第２の透光部２５ｂとに分割形成することにより、簡単な構成で、段差に起因する各照射面１００ａ，１００ｂまでの照射距離の相違を個別に補正することができる。従って、第１，第２の透光部２５ａ，２５ｂを適切に設定することにより、段差を有する照射面１００ａ，１００ｂに、フライアイレンズ２３で均一化された光を歪みなく照射することができる。
次に、図８乃至図１０Ｃは本発明の第２の実施形態に係わり、図８は照明装置と照射面との関係を示す正面図、図９Ａ，Ｂは遮光マスクの平面図、図１０Ａ〜Ｃは照明装置が照射面上に形成する照射像を示す斜視図である。なお、本実施形態において、上述の第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、上述の第１の実施形態で説明したものと同様の構成の複数（例えば、２個）の照明装置１ａ，１ｂを用いて照明システムを構成し、各照明装置１ａ，１ｂから出射する光を照射面１００ａ，１００ｂ上で互いに重畳させる一例について説明するものである（図８参照）。
ここで、本実施形態において、各照明装置１ａ，１ｂは、それぞれ異なる発光色のＬＥＤ１２を光源として内蔵する。例えば、本実施の形態において、照明装置１ａはシアン系の発光色のＬＥＤ１２を光源として内蔵し、照明装置１ｂはアンバー系の発光色のＬＥＤ１２を内蔵している。
図９Ａに示すように、一方の照明装置１ａを構成する遮光マスク１２４は、光透過性基板１２４ａと、この光透過性基板１２４ａに貼着される遮光膜１２４ｂとを有する。また、遮光膜１２４ｂ上で透光部１２５を構成する第１，第２の透光部１２５ａ，１２５ｂの開口形状は、任意の模様形状となっている。
一方、図９Ｂに示すように、他方の照明装置１ｂを構成する遮光マスク２２４は、例えば、光透過性基板２２４ａと、この光透過性基板２２４ａに貼着される遮光膜２２４ｂとを有する。また、遮光膜２２４ｂ上で透光部２２５を構成する第１，第２の透光部２２５ａ，２２５ｂの開口形状は、上述の第１，第２の透光部１２５ａ，１２５ｂとは異なる任意の模様形状となっている。
このような構成において、図１０Ａに示すように、照明装置１ａは、各照射面１００ａ，１００ｂ上に、所定の模様を有するシアン系の照射像１１１ａ，１１１ｂを形成する。一方、図１０Ｂに示すように、照明装置１ｂは、各照射面１００ａ，１００ｂ上に、照射像１１１ａ，１１１ｂとは異なる形状の模様を有するアンバー系の照射像１２１ａ，１２１ｂを形成する。そして、図１０Ｃに示すように、これら各照射像１１１ａ，１２１ａの重畳、及び、各照射像１１１ｂ，１２１ｂの重畳によって、各照射面１００ａ，１００ｂ上には、各模様が合成された、シアン系、アンバー系、及びグリーン系の領域を有する各照射像１３１ａ，１３１ｂが形成される。
このような実施形態によれば、異なる発光色のＬＥＤ１２、及び、任意の開口形状に形成した遮光マスク１２４，２２５をそれぞれ内臓した複数の照明装置１ａ，１ｂによって照明システムを構成することにより、各照射面１００ａ，１００ｂ上に美観性の高い照射像１３１ａ，１３１ｂを形成することができる。
なお、本実施形態において、照明装置１ａ，１ｂを一体形成してもよいことは勿論である。
また、各ＬＥＤの色及び各透光部の形状は上述のものに限定されるものでないことは勿論である。
また、各実施形態において、ＬＥＤ１２に電源を供給する電源回路を制御することで、照射像を点滅させることも可能である。
さらに、各実施形態において、表面実装型の発光ダイオードを光源として用いた一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、発光部にレンズ部を一体形成したいわゆる砲弾型の発光ダイオードを光源として用いてもよく、さらに、ＨＩＤランプ等を光源として用いてもよいことは勿論である。

Claims (5)

  1. 予め設定した固定位置から段差を有する照射面に光を照射する照明装置であって、
    光源からの出射光を入射して特定の照射領域に互いに重畳させて出射する複数のレンズ部を有するフライアイレンズと、
    前記フライアイレンズに対向し、前記各レンズ部にそれぞれ対応した透光部が開口する遮光マスクとを具備し、
    前記透光部を、前記段差の上段側の照射面に照射像を形成する光が前記レンズ部に入射することを許容する第１の透光部と、前記段差の下段側の照射面に照射像を形成する光が前記レンズ部に入射することを許容する第２の透光部とに分割形成し、
    前記各段の照射面までの距離に応じて前記第１の透光部と前記第２の透光部を個別に設定したことを特徴とする照明装置。
  2. 前記光源を所定の発光色の光を出射する光源で構成し、
    前記遮光マスクに開口する前記第１，第２の透光部を任意の模様形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
  3. 予め設定した固定位置から段差を有する照射面に光を照射する照明装置であって、光源からの出射光を入射して特定の照射領域に互いに重畳させて出射する複数のレンズ部を有するフライアイレンズと、前記フライアイレンズ対向し、前記各レンズ部にそれぞれ対応した透光部が開口する遮光マスクとを具備し、前記透光部を、前記段差の上段側の照射面に照射像を形成する光が前記レンズ部に入射することを許容する第１の透光部と、前記段差の下段側の照射面に照射像を形成する光が前記レンズ部に入射することを許容する第２の透光部とに分割形成し、前記各段の照射面までの距離に応じて前記第１の透光部と前記第２の透光部を個別に設定した照明装置を複数用意し、
    前記各照明装置の固定位置を、前記照射面上で出射光を互いに重畳させる位置に設定したことを特徴とする照明システム。
  4. 前記各照明装置の前記光源の発光色を互いに異なる色に設定したことを特徴とする請求項３記載の照明システム。
  5. 戦記各照明装置の前記第１，第２の透光部の模様形状を互いに異なる形状に設定したことを特徴とする請求項３記載の照明システム。
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