KR20190106817A - 광원 장치 - Google Patents

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KR20190106817A
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KR
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light emitting
light
lens
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source device
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KR1020190027139A
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English (en)
Inventor
츠요시 오카히사
노리마사 요시다
Original Assignee
니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]소망하는 조사 영역에 선택적으로 광을 조사할 수 있는 광원을 제공한다.
[해결 수단]개구부를 갖는 차광 부재와, 상면에서 보았을 때 개구부에 위치하고, 구분된 2개 이상의 렌즈부를 구비한 도광부재와, 렌즈부에 각각 대응하여 배치되고 독립 점등이 가능한 복수의 발광부를 포함하고, 발광부는 상면에 발광면을 가지고, 차광 부재는 상면에서 보았을 때 복수의 발광부의 적어도 1개의 발광부의 발광면의 일부를 덮도록 배치되며, 발광부마다의 조사 영역은 적어도 일부가 다르다.

Description

광원 장치{LIGHT SOURCE DEVICE}
본 개시는 광원 장치에 관한 것이다.
최근, 발광 다이오드 등의 발광소자를 사용한 광원이 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서, 예를 들면, 휴대전화에 탑재된 카메라와 같은 소형 카메라의 플래시용으로 사용할 수 있는 광원이 개시되어 있다.
일본특허 제5275557호
그러나, 예를 들면, 카메라의 플래시용으로 사용하는 광원에는, 최근, 소망하는 방향으로 선택적으로 광을 조사할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다.
이에, 소망하는 조사 영역에 선택적으로 광을 조사할 수 있는 광원을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명과 관련되는 일 실시형태의 광원 장치는, 개구부를 갖는 차광 부재와, 상면에서 보았을 때 상기 개구부에 위치하고, 구분된 2개 이상의 렌즈부를 구비한 도광부재와, 상기 렌즈부에 각각 대응하여 배치되고, 독립 점등이 가능한 복수의 발광부를 포함하며, 상기 발광부는 상면에 발광면을 가지고, 상기 차광 부재는 상면에서 보았을 때 상기 복수의 발광부 중 적어도 1개의 발광부의 발광면의 일부를 덮도록 배치되며, 상기 발광부마다의 조사 영역은 적어도 일부가 다르다.
이상과 같이 구성된 본 발명과 관련되는 일 실시형태의 광원 장치에 따르면, 적어도 일부가 다른 소망하는 조사 영역에 선택적으로 광을 조사할 수 있는 광원을 제공할 수 있다.
[도 1a] 실시형태와 관련되는 광원 장치의 일례를 나타내는 개략 상면도이다.
[도 1b] 도 1a의 A－A단면에 있어서의 개략 단면도이다.
[도 1c] 도 1a의 B－B단면에 있어서의 개략 단면도이다.
[도 1d] 도 1b의 일부를 확대하여 나타내는 개략 단면도이다.
[도 1e] 도 1b의 일부를 확대하여 나타내는 개략 단면도이다.
[도 1f] 실시형태와 관련되는 광원 장치의 발광부의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
[도 1g] 실시형태와 관련되는 광원 장치의 복수의 발광부를 일체로 구성했을 경우의 예를 나타내는 단면도이다.
[도 1h] 실시형태와 관련되는 광원 장치의 발광부의 구성의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
[도 1i] 실시형태와 관련되는 광원 장치의 차광 부재와 그 개구부에 설치된 도광부재를 하면측에서 본 사시도이다.
[도 2] 실시형태와 관련되는 광원 장치의 제1 프레넬 렌즈(Fresnel lens)와 제2 프레넬 렌즈의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
[도 3] 변형예 1과 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 4] 변형예 1과 관련되는 광원 장치의 변형예의 모식적인 평면도이다.
[도 5] 변형예 2와 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 6] 변형예 3과 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 7] 변형예 4와 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 8] 변형예 5와 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 9] 변형예 6과 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 10] 변형예 7과 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 11] 변형예 8과 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 12] 변형예 9와 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 13] 변형예 10과 관련되는 광원 장치의 모식적인 평면도이다.
[도 14] 실시예의 광원 장치에 대하여, 9개의 모든 발광부(1, 1a 내지 1h)를 점등시켰을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타내는 도면이다.
[도 15] 실시예의 광원 장치에 대하여, 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 5개의 발광부(1c, 1e, 1h, 1g, 1f)를 점등시켰을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타내는 도면이다.
[도 16] 실시예의 광원 장치에 대하여, 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 중앙부에 배치한 1개의 발광부(1)를 점등시켰을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
[도 17] 실시예의 광원 장치에 대하여, 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 1개의 발광부(1b)를 점등시켰을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
[도 18] 실시예의 광원 장치에 대하여, 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 1개의 발광부(1h)를 점등시켰을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
이하, 본 발명과 관련되는 실시형태의 광원 장치에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
실시형태의 광원 장치는, 도 1a 내지 도 1c에서 나타낸 것처럼, (a) 독립하여 점등 가능한 복수의 발광부(1, 1a 내지 1h)와, (b) 개구부(10a)를 가지는 차광 부재(10)와, (c) 차광 부재(10)의 개구부(10a)에 설치된 도광부재(23)를 포함한다. 도광부재(23)는, 조사 영역에 각각 대응되고 또한 발광부(1, 1a 내지 1h)에 각각 대응되도록 구분된 복수의 렌즈부(20, 20a 내지 20h)를 포함하고, 각 렌즈부(20, 20a 내지 20h)는, 각각 대응하여 설치된 발광부(1, 1a 내지 1h)로부터 출사되는 광을 각 렌즈부에 대응하는 조사 영역을 향해 출사시킨다.
여기서, 조사 영역이란 어떤 방향을 중심으로 하여 그 주위로 확대된 영역이다. 본 실시형태의 발광 장치에서는, 방향이 다른 복수의 조사 영역에 대응되도록 복수의 발광부가 설치되어 있다. 이에 의해, 복수의 발광부 가운데 1 또는 2 이상의 발광부를 선택하여 점등시킴으로써, 소망하는 조사 영역 또는 조사 범위에 광을 조사할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 조사 영역이란 1개의 발광부를 점등시켰을 때 광이 조사되는 영역을 말하고, 조사 범위란 2 이상의 발광부를 점등시켰을 때에 그 2 이상의 발광부가 광을 조사하는 범위를 말한다. 또한, 본 실시형태의 발광 장치에서, 각 발광부에 대응하는 조사 영역은 적어도 일부가 다르다.
이상과 같이 구성된 실시형태의 광원 장치는, 소망하는 조사 영역 또는 조사 범위에 선택적으로 광을 조사할 수 있다. 또한, 실시형태의 광원 장치에서는, 나아가, 차광 부재(10)가, 상면에서 보았을 때 복수의 발광부의 일부의 발광부의 발광면의 일부를 덮도록 설치되어 있고, 이에 의해, 소망하는 조사 영역으로 광을 조사했을 때 그 소망하는 조사 영역 내에서의 조도와 조사 영역 외에서의 조도의 조도 차이를 크게 하는 것이 가능해진다.
이하, 실시형태의 광원 장치의 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
또한, 실시형태의 광원 장치의 설명은, 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h), 9개의 렌즈부(20, 20a 내지 20h)를 구비한 광원 장치에 대하여 설명하나, 본 발명은, 발광부 등의 수는, 소망하는 수로 구분된 조사 영역에 대응하여 설정되는 것으로서, 9개로 한정되는 것은 아니고, 적어도 2 이상의 복수이면 된다.
1. 발광부
(1) 발광부의 배치
실시형태의 광원 장치에 있어서, 발광부(1, 1a 내지 1h)는, 상면에 발광면을 포함하고, 예를 들면, 도 1b, 1c 등에서 나타낸 것처럼 기판(30) 위에, 예를 들면, 3행 3열의 매트릭스 형상으로 설치된다. 여기서, 본 명세서에서, 매트릭스 형상이란, 발광부(1, 1a 내지 1h)의 발광면의 중심이 엄밀하게 정방 격자 또는 장방 격자의 격자점에 일치하도록 설치되어 있는 것을 의미하는 것은 아니고, 발광부(1, 1a 내지 1h)의 발광면의 중심을 정방 격자 또는 장방 격자의 격자점으로부터 내측 또는 외측으로 어긋나게 배치하고 있는 경우도 포함한다. 예를 들면, 실시형태의 광원 장치에서는, 도 1a에 나타낸 것처럼, 중심부에 배치한 발광부(1) 및 대각 코너부에 배치한 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)를 정방 격자의 격자점에 일치하도록 배치하고 있는데 반해, 각각 대각 코너부에 배치된 발광부의 사이에 위치하는 발광부(1b), 발광부(1d) 및 발광부(1e)는, 발광면의 중심이 정방 격자의 격자점보다 내측에 위치하도록 배치되어 있다. 이 발광부(1, 1a 내지 1h)의 배치는, 각 렌즈부의 특성을 고려하여, 차광 부재(10)의 개구부(10a)의 형상 및 크기에 기초하여, 일부의 발광부(도 1a에 도시한 광원 장치에서는 중앙부에 배치된 발광부(1)를 제외한 발광부(1a 내지 1h))의 발광면의 소정의 영역이 차광 부재(10)에 의해 덮이도록 적절히 설정한다.
기판(30)은, 정(正)/부(負)의 배선이 설치되어 있고, 예를 들면, 각 발광부(1, 1a 내지 1h)에 대응되는 배선마다 입출력 단자를 설치하는 등으로, 발광부(1, 1a 내지 1h) 마다 독립하여 점등 제어할 수 있도록 한다.
(2) 각 발광부의 구성
발광부(1, 1a 내지 1h)는, 예를 들면, 도 1f에 나타낸 것처럼, 발광소자(2)와, 발광소자(2)의 발광면 상에 설치된 파장 변환 부재(5)와, 파장 변환 부재(5)의 발광면을 제외한 발광소자(2)의 측면과 파장 변환 부재(5)의 측면을 덮는 반사 부재(6)를 포함한다. 발광면과 반대측의 발광소자(2)의 하면에는 정/부 한 쌍의 전극이 설치되고, 정/부 한 쌍의 전극이 반사 부재(6)로부터 노출되며, 노출된 정/부 한 쌍의 전극에는 외부 접속 전극(발광부를 외부에 접속시키기 위한 전극)이 설치된다. 파장 변환 부재(5)는, 예를 들면, 발광소자(2)가 발광하는 광에 의해 여기되어 발광소자(2)가 발광하는 광과 다른 파장의 광을 발광하는 형광체를 포함하고, 이에 의해 발광부의 발광색을 백색 등의 소망하는 발광색으로 할 수 있다. 실시형태의 광원 장치(100)에서는, 이상과 같이 구성된 발광부(1, 1a 내지 1h)가 각각 상술한 기판(30)의 배선에 접속된다.
이상의 도 1f에 나타낸 발광부는, 발광부(1, 1a 내지 1h)마다 분리되어 있지만, 본 실시형태의 광원 장치에서는, 도 1g에 도시한 것처럼, 1개의 반사 부재(6)에 의해 일체화된 발광부(1, 1a 내지 1h)(발광부 집합체)를 사용해도 된다. 발광부 집합체를 사용하는 경우에는, 기판(30)을 사용하지 않고 광원을 구성하는 것도 가능해진다.
또한, 실시형태의 광원에서는, 도 1f에 도시한 개개의 발광부(1, 1a 내지 1h)를 대신하여, 발광부(1, 1a 내지 1h)로서 도 1h에 도시한 패키지 타입의 발광부를 사용해도 된다. 패키지 타입의 발광부는, 예를 들면, 정(正)의 리드 프레임(7e1)과 부(負)의 리드 프레임(7e2)이 수지부에 의해 일체화되어 이루어지는 패키지(7)와, 패키지(7)의 오목부에 설치된 발광소자(2)와, 패키지(7)의 오목부에서 발광소자(2)를 봉지(封止)하는 봉지 수지(8)를 포함한다. 봉지 수지(8)에 발광소자(2)가 발광하는 광에 의해 여기되어 발광소자(2)가 발광하는 광과는 다른 파장광을 발광하는 형광체를 함유시킬 수 있고, 이에 의해 발광부의 발광색을 백색 등의 소망하는 발광색으로 할 수 있다. 또한, 패키지 타입의 발광부를 사용하는 경우, 봉지 수지(8)에 형광체를 함유시키는 것을 대신하여, 패키지(7)의 오목부 내에, 적색의 광을 발광하는 적색 발광소자, 녹색의 광을 발광하는 녹색 발광소자, 청색의 광을 발광하는 청색 발광소자의 3개의 발광소자를 설치하여 백색의 광을 발광하도록 해도 된다. 패키지(7)의 오목부내에, 적색 발광소자, 녹색 발광소자 및 청색 발광소자의 3개의 발광소자를 설치하여 백색의 광을 발광하도록 한 경우에도, 나아가 봉지 수지(8)에 형광체를 함유시키는 등에 의해 발광부의 색조를 조정하는 것도 가능하다.
2. 차광 부재
(1) 차광 부재(10)의 구성
차광 부재(10)는, 일부의 발광부에서 출사되는 광의 배광 방향을 제한할 수 있도록, 예를 들면, 필러를 함유시켜 광을 반사시키도록 한 반사성 수지, 광을 흡수하는 광 흡수 수지 등에 의해 구성할 수 있다. 또한, 차광 부재(10)는, 발광부(1, 1a 내지 1h)로부터의 광을, 도광부재(23)(렌즈부(20, 20a 내지 20h))를 거쳐 출사시키기 위해 도광부재(23)가 설치되는 개구부(10a)를 갖고 있다. 또한, 차광 부재(10)는, 도 1b 및 도 1c에 나타낸 것처럼, 발광부(1, 1a 내지 1h)의 발광면에 대향하는 면의 외주에 볼록부가 환상(環狀)으로 설치되어 있고, 차광 부재(10)를 발광부(1, 1a 내지 1h)의 발광면에 대향하도록 기판(30) 상에 재치했을 때에, 도광부재(23)(렌즈부(20, 20a 내지 20h))와 발광부(1, 1a 내지 1h)의 발광면의 사이에 공간이 형성되도록 되어 있다.
(2) 차광 부재(10)의 배치
실시형태의 광원 장치에서는, 상술한 바와 같이 구성된 차광 부재(10)가, 상면에서 보았을 때, 중앙부에 배치된 발광부(1)를 제외한 발광부(1a 내지 1h)의 발광면의 일부가, 개구부(10a)의 외측의 차광 부재(10)에 의해 덮이도록 배치된다. 구체적으로, 차광 부재(10)에 있어서, 개구부(10a)는, 예를 들면, 상면에서 보았을 때, 4개의 제1 내지 제4의 코너부를 가지는 정방형으로 형성되고, 그 4개의 제1 내지 제4의 코너부가, 상면에서 보았을 때, 4개의 대각 코너부에 배치된 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면 상에 위치하도록 차광 부재(10)가 배치된다. 또한, 도 1i에서 나타낸 것처럼, 제1 내지 제4의 코너부는 면취된 R면 또는 C면이어도 된다. 이와 같이 하여, 도 1a 등에 도시한 실시형태의 광원 장치에서는, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면에서, 각각 가장 외측에 위치하는 각(모서리)을 사이에 두는 외주의 두 변을 따라 소정 폭의 부분이 차광 부재(10)에 의해 덮인다. 또한, 발광부(1a)와 발광부(1c) 사이에 위치하는 발광부(1b), 발광부(1a)와 발광부(1f) 사이에 위치하는 발광부(1d), 발광부(1c)와 발광부(1h) 사이에 위치하는 발광부(1e), 발광부(1f)와 발광부(1h) 사이에 위치하는 발광부(1h)의 발광면에 있어서, 가장 외측에 위치하는 외주의 한 변을 따라 소정 폭의 부분이 차광 부재(10)에 의해 덮인다.
3. 도광부재
실시형태의 광원 장치에 있어서, 도광부재(23)는, 폴리카보네이트, 아크릴, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등으로 이루어지고, 발광부(1, 1a 내지 1h)에 각각 대응되도록 구분된 복수의 렌즈부(20, 20a 내지 20h)를 포함한다. 환언하면, 도광부재(23)는, 복수의 렌즈부(20, 20a 내지 20h)가 일체화되어 이루어지는 렌즈의 집합체이다. 도광부재(23)는, 차광 부재(10)의 개구부(10a)에, 예를 들면, 차광 부재(10)의 개구부 주위의 상면과 도광부재(23)의 발광면인 상면이 동일 평면 상에 위치되도록 설치된다.
4. 렌즈부
렌즈부(20, 20a 내지 20h)는, 발광부(1, 1a 내지 1h)에 각각 대응되도록 구분된 도광부재(23)의 하나에 의해 구성된다. 도 1b 및 도 1c에서, 구분된 도광부재의 하나를, 단위 도광부재(23p)로 나타내고 있다. 렌즈부(20, 20a 내지 20h)는, 단위 도광부재(23p)에 대응하는 발광부(1, 1a 내지 1h)로부터 입사하는 광을 소정의 방향으로 출사하는 렌즈 기능이 부여되어 구성된다. 렌즈부(20, 20a 내지 20h)는, 예를 들면, 단위 도광부재(23p)의 하면에, 동심(同心)으로 복수의 환상의 볼록부 또는 복수의 환상의 볼록부의 일부를 설치함으로써, 렌즈 기능이 부여된다. 본 명세서에서, 복수의 환상의 볼록부는 프레넬 렌즈를 구성하는 것으로, 해당 복수의 볼록부를 환상으로 포함하는 것을 제1 프레넬 렌즈라고 하고, 복수의 환상의 볼록부의 일부를 포함하는 것을 제2 프레넬 렌즈라고 한다. 또한, 본 명세서에서, 제1 프레넬 렌즈에 있어서의 복수의 환상의 볼록부의 중심을 제1 프레넬 렌즈의 중심이라고 부르는 경우가 있고, 제2 프레넬 렌즈에 있어서의 복수의 환상의 볼록부의 중심을 제2 프레넬 렌즈의 중심이라고 부르는 경우가 있다.
보다 구체적으로, 제1 프레넬 렌즈는, 예를 들면, 도 2에 도시한 복수의 환상의 볼록부를 포함하는 프레넬 렌즈를, 도 2에서 (210)의 부호로 표시한 범위에서 분할하여, 환상 전체가 포함되는 볼록부를 포함하는 것을 말한다. 또한, 제2 프레넬 렌즈는, 예를 들면, 도 2에 도시한 복수의 환상의 볼록부를 포함하는 프레넬 렌즈를, 도 2에서 (221)의 부호로 표시한 범위에서 분할한 것과, 도 2에서 (222)의 부호로 표시한 범위에서 분할한 것의 양쪽을 포함한다. 또한, 도 2에서, 분할 범위(221)는, 그 1개의 코너가 환상의 볼록부의 중심에 일치하도록 그려져 있으나, 분할 범위(221)는 그 1개의 코너가 환상의 볼록부의 중심에 일치되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 분할 범위(221)는, 그 범위 내에 환상의 볼록부의 중심을 포함하고 있어도 되고, 그 범위 밖에 환상의 볼록부의 중심이 있어도 된다. 이 분할 범위(221)에 의해 분할된 제2 프레넬 렌즈는, 프레넬 렌즈의 일부를 부채꼴(扇型)로 분할한 것으로, 예를 들면, 매트릭스 형상으로 배치된 대각 코너부에 배치되는 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)에 주로 사용되고, 이 대각 코너부에 배치된 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)에 대응하여 설치된 발광부(20a, 20c, 20f, 20h)로부터의 광을 소망하는 조사 범위에 조사할 수 있도록, 적절한 범위(221)가 설정된다.
또한, 도 2에서 분할 범위(222)는, 프레넬 렌즈의 중심을 사이에 두고 평행한 2개의 직선과, 해당 2개의 직선에 각각 직교하고 2개의 직선 사이에 프레넬 렌즈의 중심이 포함되지 않도록 그은 2개의 직선에 의해 둘러싸인 범위에 의해 규정된다. 이 분할 범위(222)에 의해 분할되는 제2 프레넬 렌즈는, 대각 코너부에 배치된 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)의 사이에 있는 렌즈부(20b, 20d, 20e, 20h)에 주로 사용되며, 이 렌즈부(20b, 20d, 20e, 20h)에 대응하여 설치된 발광부(20b, 20d, 20e, 20h)로부터의 광을 소망하는 조사 범위에 조사할 수 있도록, 적절한 범위(222)가 설정된다.
또한, 이상의 예에서는, 동일한 프레넬 렌즈를, 분할 범위(210, 221, 222)에 의해 분할하는 예를 사용하여 설명했으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 대응하는 볼록부 간, 예를 들면, 가장 내측에 설치되는 환상 볼록부의 반경이 다른 환상 볼록부에 의해 구성된 일방의 프레넬 렌즈의 일부에 의해 제1 프레넬 렌즈를 분할하고, 타방의 프레넬 렌즈의 일부에 의해 제2 프레넬 렌즈를 분할하여 동일 광원 장치의 렌즈부를 구성해도 된다. 또한, 인접하는 볼록부 간의 간격이 다른 환상 볼록부에 의해 구성되는 일방의 프레넬 렌즈의 일부에 의해 제1 프레넬 렌즈를 분할하고, 타방의 프레넬 렌즈의 일부에 의해 제2 프레넬 렌즈를 분할하여 동일 광원 장치의 렌즈부를 구성해도 된다. 또한, 분할하는 베이스가 되는 다른 프레넬 렌즈의 일방의 프레넬 렌즈로부터 분할 범위(221)에 의해 제2 프레넬 렌즈를 분할하고, 타방의 프레넬 렌즈로부터 분할 범위(222)에 의해 제2 프레넬 렌즈를 분할하여, 1개의 광원 장치의 렌즈부로 사용해도 된다.
이상과 같이 구성된 실시형태의 광원 장치는, 발광부에 각각 대응하여 배치된 렌즈부에 형성된 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 배광 특성을, 대응되는 발광부와의 위치 관계에 기초하여 적절히 설정함으로써, 소망하는 조사 영역에 선택적으로 광을 조사할 수 있다. 이하, 이 점에 대하여 구체적인 예를 사용하여 설명한다.
이하에서 설명하는 구체적인 예는, 중앙부에 배치된 발광부(1)로부터의 광이 렌즈부(20)를 통해 상방의 조사 영역으로 출사되는 경우와, 발광부(1)에 인접하여 배치된 발광부(1d)로부터의 광이 렌즈부(20d)를 통해 경사 방향의 조사 영역으로 출사하는 경우의 예에 대하여 설명한다.
5. 중앙부에 배치된 발광부(1)로부터의 광의 배광
도 1e는, 중앙부에 배치된 발광부(1)로부터의 광이, 렌즈부(20)를 통해 출사되는 모습을 나타내고 있다.
우선, 렌즈부(20)는, 단위 도광부재(23p)에 있어서 하면(발광부(1)의 발광면에 대향하는 면) 측에, 이하와 같이 구성된 제1 프레넬 렌즈(21)가 형성되고 있다.
(1) 제1 프레넬 렌즈(21)
도 1e는, 도 1i의 렌즈부(20)의 단면도이다. 도 1i 및 도 1e에서 나타낸 것처럼, 제1 프레넬 렌즈(21)는, 원환(圓環) 형상의 복수의 볼록부를 포함한다. 구체적으로, 제1 프레넬 렌즈(21)는, 프레넬 렌즈의 중심으로부터 차례대로, 제1 볼록부(211)와, 제2 볼록부(212)와, 제3 볼록부(213)와, 제4 볼록부(214)를 포함하고, 제2 볼록부(212), 제3 볼록부(213) 및 제4 볼록부(214)가 원환 형상의 볼록부이다. 또한, 중심부에 위치하는 제1 볼록부(211)는, 발광부 측으로 중앙부가 하방으로 볼록한 볼록 렌즈 곡면에 의해 구성되고, 해당 볼록 렌즈 곡면이 입사면이 된다. 제2 볼록부(212), 제3 볼록부(213) 및 제4 볼록부(214)는 각각 원환 형상의 볼록부로서, 도 1e에서 나타낸 것처럼, 제2 볼록부(212)는 입사면(212a)과 반사면(212b)을 가지며, 제3 볼록부(213)는 입사면(213a)과 반사면(213b)을 가지고, 제4 볼록부(214)는 입사면(214a)과 반사면(214b)을 가진다. 또한, 제1 볼록부(211)의 외주, 제2 볼록부(212), 제3 볼록부(213) 및 제4 볼록부(214)는 동심이다. 또한, 렌즈부(20)의 출사면은, 단위 도광부재(23p)의 상면이다.
(2) 발광부(1)의 배치
발광부(1)는, 그 발광면의 광축이 제1 프레넬 렌즈(21)의 광축에 일치하도록 배치된다. 이 배치에 의해, 발광부(1)로부터 출사되는 광은 실질적으로 모두 제 1 프레넬 렌즈(21)에 입사되므로, 발광부(1)의 발광면은 차광 부재(10)에 의해 덮이지 않는다.
(3) 발광부(1)로부터 출사되는 광의 배광
이상과 같은 구성에 의해, 예를 들면, 발광부(1)의 발광면으로부터 광축 방향으로 출사된 광은, 도 1e에서 나타낸 것처럼, 제1 볼록부(211)의 입사면(볼록 렌즈 곡면)에서 입사되어 광축 방향으로 직진한다. 또한, 발광부(1)의 발광면으로부터 광축에 대하여 비교적 작은 각도로 출사되어 제1 볼록부(211)의 입사면에서 입사되는 광은, 해당 입사면에서 광축과의 각도가 작아지는 방향으로 굴절되어 단위 도광부재(23p)에 입사되고, 출사면으로부터 출사된다.
또한, 예를 들면, 발광부(1)의 발광면으로부터 광축에 대하여 비교적 큰 각도로 출사되는 광은, 광축에 대한 각도에 따라, 제2 내지 제4 볼록부(212 내지 214)의 입사면(212a 내지 214a)에서 입사되고, 제2 내지 제4 볼록부(212 내지 214)의 반사면(212b 내지214b)에서 광축과의 각도가 작아지는 방향으로 반사되어 출사면으로부터 출사된다.
이와 같이 하여, 발광부(1)로부터 출사되는 광은, 광원 장치(100)의 전방에 위치하고, 광축을 중심으로 하는 범위의 조사 영역으로 조사된다.
6. 중앙부를 둘러싸는 발광부(1a 내지 1h)로부터의 광의 배광
도 1d에서, 발광부(1d)로부터의 광이, 렌즈부(20d)를 통해 출사되는 모습을 나타내고 있다.
우선, 렌즈부(20d)는, 단위 도광부재(23p)에 있어서 하면(발광부(1d)의 발광면에 대향하는 면) 측에, 이하와 같이 구성된 제2 프레넬 렌즈(22d)가 형성되어 있다.
(1) 제2 프레넬 렌즈(22d)
제2 프레넬 렌즈(22d)는, 도 1i에서 나타낸 것처럼, 원환 형상의 복수의 볼록부의 각각의 일부를 포함한다. 구체적으로, 이 제2 프레넬 렌즈(22d)는, 프레넬 렌즈의 중심으로부터 차례대로, 제1 볼록부(22d1)와, 제2 볼록부(22d2)와, 제3 볼록부(22d3)와, 제4 볼록부(22d4)를 포함하고, 제1 볼록부(22d1), 제2 볼록부(22d2), 제3 볼록부(22d3) 및 제4 볼록부(22d4)가 각각 원환 형상의 볼록부의 일부로 이루어진다. 제2 볼록부(22d2)는 입사면(22d2a)과 반사면(22d2b)을 가지며, 제3 볼록부(22d3)는 입사면(22d3a)과 반사면(22d3b)을 가지고, 제4 볼록부(22d4)는 입사면(22d4a)과 반사면(22d4b)을 가진다.
(2) 발광부(1d)의 배치
발광부(1d)는, 그 발광면의 일부를 상면에서 보았을 때 차광 부재(10)에 의해 덮이도록 배치된다. 환언하면, 차광 부재(10)에 의해 덮인 일부의 발광면은, 제2 프레넬 렌즈(22d)에는 대향하고 있지 않다.
(3) 발광부(1d)로부터 출사되는 광의 배광
이상과 같은 구성에 의해, 발광부(1d)로부터 출사되는 광은, 제2 프레넬 렌즈(22d)의 제2 볼록부(22d2)의 입사면(22d2a), 제3 볼록부(22d3)의 입사면(22d3a) 및 제4 볼록부(22d4)의 입사면(22d4a)으로부터 단위 도광부재(23p)에 입사된다.
입사면(22d2a), 입사면(22d3a) 및 입사면(22d4a)으로부터 입사된 광은 각각, 제2 볼록부(22d2)의 반사면(22d2b), 제3 볼록부(22d3)의 반사면(22d3b)에 의해, 상면에서 보았을 때 광원 장치의 외측을 향해 반사된다.
또한, 렌즈부(20d)에서는, 제1 내지 제4 볼록부(22d1 내지 22d4)를 환상으로 하고 있기 때문에, 발광부(1d)가 출사되는 광의 횡방향으로의 확산, 즉, 발광부(1a) 및 발광부(1f)가 배치되어 있는 방향의 광의 확산을 억제할 수 있다.
이상, 중앙부에 배치된 발광부(1)로부터의 광이 렌즈부(20)를 통해 상방의 조사 영역으로 출사되는 경우와, 발광부(1d)로부터의 광이 렌즈부(20d)를 통해 경사 방향의 조사 영역으로 출사되는 경우의 예에 대하여 설명하였다. 발광부(1b, 1h, 1e)로부터의 광이 각각 대응하여 설치된 렌즈부(20b, 20h, 20e)를 통해 경사 방향의 조사 영역으로 출사되는 모습은, 발광부(1d)로부터의 광이 렌즈부(20d)를 통해 경사 방향의 조사 영역으로 출사되는 경우와 마찬가지이다.
(4) 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)로부터 출사되는 광의 배광
발광부(1a, 1c, 1f, 1h)로부터의 광이 각각 대응하여 설치된 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 통해 출사되는 경우에 대하여서는, 도시하고 있지는 않지만, 이하와 같이 설명할 수 있다.
우선, 대각 코너에 설치된 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 각각 대응하여 설치된 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)에 형성된 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)는, 베이스가 되는 환상의 프레넬 렌즈를 부채꼴 형상의 영역에서 분할함으로써 구성된다. 그리고, 그 부채꼴 형상의 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 중심선(C22)이 각각, 발광부 배치의 대각선에 대략 일치하도록 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)가 설치된다. 부채꼴 형상의 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 중심선(C22)이란, 도 1i에서 나타낸 것처럼, 부채꼴 형상의 제2 프레넬 렌즈를 선대칭의 2개의 영역으로 이분할하는 선이다. 또한, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)는, 예를 들면, 각 발광면의 중심이 각각 부채꼴 형상의 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 중심선(C22)상 또는 중심선(C22)의 연장선 상에 위치하도록 배치된다.
렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)의 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)는 각각, 각각의 입사면과 반사면을 가지는 복수의 볼록부를 가지고, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)로부터 출사되는 광은 각각, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)를 구성하는 복수의 볼록부의 입사면으로부터 입사되어 반사면에서 대각 방향을 중심으로 하여 소정의 각도의 범위로 반사된다. 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)에서는, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)를 각각, 프레넬 렌즈를 부채꼴 형상의 영역으로 분할하여 복수의 볼록부를 각각 호(弧) 형상으로 하고 있으므로, 복수의 볼록부의 반사면에서 반사되는 발광부로부터의 광의 방향을, 발광 장치의 대각 방향을 중심으로 한 소정의 각도의 범위로 제한할 수 있어, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)가 출사하는 광의 인접 발광부가 배치되어 있는 방향으로의 확산을 억제할 수 있다.
또한, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)는 각각, 발광면의 일부가 차광 부재에 의해 덮여 있으므로, 발광면에서 차광 부재에 의해 덮이는 위치 및 범위를 적절히 조정함으로써, 보다 대응되는 렌즈부에 적합한 배광 특성으로 할 수 있다.
7. 제1 프레넬 렌즈 및 제2 프레넬 렌즈에 대하여
상술한 것처럼, 실시형태의 광원 장치에 있어서, 복수의 발광부는 네 모서리에 배치된 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와, 그 4개의 발광부 가운데 대각 방향으로 배치된 2개의 발광부(1a, 1h)의 사이(2개의 발광부(1c, 1f)의 사이)에 배치된 발광부(1)를 포함한다. 그리고, 발광부(1)에 대응하여 설치된 렌즈부(20)는 제1 프레넬 렌즈를 포함하고, 다른 발광부에 대응하여 설치된 렌즈부(20)는 제2 프레넬 렌즈를 포함한다. 여기서, 프레넬 렌즈의 렌즈 특성은, 복수의 볼록부의 지름과 각 볼록부의 단면 형상에 의해 결정된다.
제1 및 제2의 프레넬 렌즈의, 복수의 볼록부의 지름과 각 볼록부의 단면 형상은, 소망하는 조사 영역에 발광부로부터의 광을 조사하기 위하여 적절히 설정된다. 이 때, 제1 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 지름과 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 지름은 동일하게 설정해도 되고, 다르게 설정해도 된다. 즉, 광원 장치에 대하여, 어느 범위, 구체적으로, 광원으로부터 어느 정도 떨어진 위치에 있는 조사 영역에 대해 효과적으로 광을 조사하도록 할 것인지는, 광원 장치가 사용되는 환경에 따라 다르며, 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 지름은, 목표로 하는 조사 영역의 위치 또는 범위에 기초하여 적절히 설정된다.
실시형태의 광원 장치에서는, 예를 들면, 4개의 코너부에 배치된 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 복수의 볼록부는 원환 형상으로 하고, 중앙부에 배치된 발광부(1)에 대응하여 설치된 제1 프레넬 렌즈(21)의 복수의 볼록부는 모두 원환 형상으로 했을 때, 해당 제 1 프레넬 렌즈(21)의 최외주의 볼록부의 곡률 반경은, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 작게 되도록 설정되어 있다. 이렇게 하면, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)로부터의 광이 각각 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 통해 출사될 때의 평면 방향(도광부재의 상면과 평행한 면내 방향)의 확산을, 발광부(1)로부터의 광이 렌즈부(20)를 통해 출사될 때의 평면 방향의 확산과 비교하여 억제할 수 있다.
또한, 실시형태의 광원 장치에서는, 예를 들면, 4개 코너부에 배치된 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 복수의 볼록부는 원환 형상으로 하고, 2개의 제2 프레넬 렌즈(22a, 22f)의 사이에 배치된 제2 프레넬 렌즈(22d), 2개의 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c)의 사이에 배치된 제2 프레넬 렌즈(22b), 2개의 제2 프레넬 렌즈(22f, 22h)의 사이에 배치된 제2 프레넬 렌즈(22g), 2개의 제2 프레넬 렌즈(22c, 22h)의 사이에 배치된 제2 프레넬 렌즈(22e)의 복수의 볼록부는 원환 형상으로 했을 때, 해당 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 곡률 반경은, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 크게 되도록 설정되어 있다. 이렇게 하면, 발광부(1b, 1d, 1e, 1g)로부터의 광이 각각 렌즈부(20b, 20d, 20e, 20g)를 통해 출사될 때의 평면 방향의 확산을, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)로부터의 광이 각각 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 통해 출사될 때의 평면 방향의 확산보다 억제할 수 있다.
이상과 같이, 제1 프레넬 렌즈(21)의 최외주의 볼록부의 곡률 반경을, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 작게 되도록 설정하여 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)로부터 광이 각각 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 통해 출사될 때의 평면 방향의 확산을 억제하고, 그 확산보다 더 발광부(1b, 1d, 1e, 1g)로부터 광이 각각 렌즈부(20b, 20d, 20e, 20g)를 통해 출사될 때의 평면 방향의 확산을 억제함으로써, 예를 들면, 휴대전화의 카메라의 플래시용 광원에 사용되었을 때에 요구되는 조사 영역의 범위에 효과적으로 광을 조사할 수 있는 광원 장치를 제공할 수 있다.
이하, 제1 프레넬 렌즈 및 제2 프레넬 렌즈의 렌즈 특성에 대하여 도 1d 및 도 1e에 도시한 단면도를 참조하면서 설명한다.
상술한 것처럼, 실시형태의 광원 장치에서는, 렌즈부에 형성된 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 반사면에 의한 반사를 이용하여, 대응하는 발광부로부터 출사되는 광을 소정의 조사 영역에 조사하도록 하고 있다.
따라서, 대응하는 발광부로부터 출사되는 광을 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 반사면에 의해 소정의 방향으로 반사시키는 것이 중요하고, 환언하면, 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 종단면에서의 반사면의 형상 및 면 방향의 설정이 중요하다. 또한, 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 반사면에 의해 반사되는 광은, 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 입사면을 통해 입사되는 것으로서, 그 입사면으로부터 입사되는 광은 입사면에서 굴절되어 입사된다. 따라서, 그 입사면의 형상 및 면 방향의 설정이 중요하다. 또한, 입사면에서의 광이 굴절한 입사 및 반사면에서의 광의 반사는, 도광부재의 굴절률과 도광부재와 접하는 매체의 굴절률의 차이에 의해 얻어지는 것으로서, 볼록부의 입사면 및 반사면의 형상 및 면 방향을 설정할 때에는, 도광부재의 굴절률과 도광부재와 접하는 매체의 굴절률의 굴절률차이도 고려해야 하는 파라미터이다. 실시형태의 광원 장치에서는, 도광부재와 접하는 매체는 공간이며, 도광부재의 굴절률과 도광부재와 접하는 매체의 굴절률의 굴절률차이는, 도광부재와 공간과의 사이의 굴절률 차이이다.
제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 반사면의 형상 및 면 방향은, 발광부와 렌즈부의 위치 관계, 대응되는 조사 영역의 방향 및 범위에 기초하여 설정되지만, 실시형태의 광원 장치에서는, 대응되는 발광면이 차광 부재에 의해 덮이는 위치 및 범위를 더 고려하여 설정된다.
구체적으로, 실시형태의 광원 장치에 있어서, 발광부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h)로부터 출사되는 광은, 외측으로 향하는 광이 제한되고 중심(발광부(1)의 방향)으로 향하는 소정의 범위로 많은 광이 출사되도록 배광된다. 따라서, 중심으로 향하는 방향으로 배광된 광을 효율 좋게 소망하는 조사 영역으로 출사시키도록 복수의 볼록부의 형상, 즉 복수의 볼록부의 입사면 및 반사면의 형상 및 면 방향이 설정된다.
이상과 같이, 대응되는 발광부로부터 출사되는 광을 렌즈부에 의해 소망하는 조사 영역을 향하여 출사시키기 위해서는, 여러 가지 파라미터를 고려하여 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 입사면 및 반사면의 형상 및 면 방향을 설정할 필요가 있으나, 이들은, 예를 들면, 이하와 같이 시뮬레이션을 행함으로써 용이하게 설정할 수 있다.
우선, 발광부와 차광 부재의 위치 관계에 기초하여, 발광부의 발광면으로부터 어떤 배광 특성으로 광이 출사되는지, 시뮬레이션 또는 발광 강도를 측정함으로써 구한다(제1 스텝). 발광부와 차광 부재의 위치 관계는, 발광부의 발광면에 있어서, 상면에서 보았을 때 어느 위치의 어느 범위가 차광 부재에 의해 덮여 있는지를 포함한다.
다음으로 구한 배광 특성에 기초하여, 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 평면 형상 및 볼록부의 입사면 및 반사면의 형상 및 면 방향을 여러 가지로 변화시켜 소망하는 조사 영역에 광이 소망하는 강도로 출사되는지 여부는 시뮬레이션 또는 조도 분포를 측정함으로써 평가한다(제2 스텝). 조도 분포의 측정은, 예를 들면, 소정의 거리에 배치되어, 복수로 구분된 조사 영역을 포함하는 조사면에 발광부로부터의 광을 조사시켜, 조도 분포를 측정하면 된다. 또한, 시뮬레이션에 의해 조도 분포를 구하는 경우에는, 소정의 거리에 배치되었다고 가정한 조사면에 있어서의 구분된 조사 영역마다의 조도 분포를 구하면 된다.
이상 설명한 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 입사면 및 반사면의 형상 및 면 방향의 설정 방법으로는, 제2 스텝의 평가 후에, 더욱 발광부와 차광 부재의 위치 관계를 변화시켜 제1 스텝과 제2 스텝을 반복함으로써, 보다 최적인 발광부와 차광 부재의 위치 관계, 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 평면 형상 및 볼록부의 입사면 및 반사면의 형상 및 면 방향을 구하도록 하여도 된다.
이상과 같이 구성된 실시형태의 광원 장치는, 조사 영역에 각각 대응되도록 설치되어 독립하여 점등 가능한 복수의 발광부(1, 1a 내지 1h)와, 해당 발광부(1, 1a 내지 1h)에 각각 대응하여 설치된 렌즈부(20, 20a 내지 20h)를 구비하고 있으므로, 발광부(1, 1a 내지 1h)로부터 출사되는 광을 각각 각 렌즈부(20, 20a 내지 20h)에 대응되는 조사 영역을 향하여 출사시킬 수 있다.
또한 이상과 같이 구성된 실시형태의 광원 장치는, 차광 부재(10)가, 상면에서 보았을 때 복수의 발광부의 일부의 발광부의 발광면 일부를 덮도록 설치되어 있다. 이에 의해, 발광면의 일부를 덮어 설치된 발광부로부터의 광의 배광 특성을, 소망하는 조사 영역에 효과적으로 조사되도록 제한할 수 있고, 소망하는 조사 영역에 광을 조사했을 때 그 소망하는 조사 영역 내에서의 조도와 조사 영역 외에서의 조도의 조도 차이를 크게 하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 도 1a 등에서 나타내는 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h)를 구비한 광원 장치에 대해 말하자면, 조사되는 조사 영역을 보면 어느 발광부가 점등되고 있는지를 알 수 있도록 할 수 있다.
또한, 실시형태의 광원 장치에서는, 일부의 발광부의 발광면의 일부를 차광 부재에 의해 덮고 있으므로, 발광면의 일부를 덮어 설치한 발광부로부터의 광의 배광 특성을, 발광면에서 차광 부재에 의해 덮는 위치 및 범위에 의해 렌즈부에 적합한 특성으로 할 수 있어, 소망하는 조사 영역에 광을 조사하는 한편 해당 조사 영역 이외로의 광의 조사를 억제할 수 있다. 이에 의해, 소망하는 조사 영역과 이에 인접하는 조사 영역의 경계의 내측과 외측에서의 조도 차이를 크게 할 수 있다.
이상의 실시형태의 광원 장치에 대하여, 도 1a 등에 도시한 매트릭스 형상으로 배치된 9개의 발광부(1, 1a 내지 1h)를 구비한 예를 사용하여 설명하였다.
그러나, 본 실시형태의 광원 장치는, 발광부의 수가 9개로 한정되는 것은 아니고, 적어도 발광부를 2 이상 구비하고 있으면 된다.
또한, 실시형태의 광원 장치를 도시한 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈는, 원환 형상의 복수의 볼록부를 구비한 프레넬 렌즈를 베이스로 구성한 예로 도시하였다.
그러나, 본 실시형태의 광원 장치에서는, 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈는, 예를 들면, 대략 사각형 또는 대략 다각형인 환상의 복수의 볼록부를 구비한 프레넬 렌즈를 베이스로 구성해도 된다.
또한, 실시형태의 광원 장치의 설명에서는, 렌즈부에 형성된 제1 프레넬 렌즈 또는 제2 프레넬 렌즈와, 해당 렌즈부에 각각 대응하여 설치된 발광부의 발광면의 중심의 위치 관계에 대하여는 언급하고 있지 않지만, 해당 위치 관계를 변경함으로써, 해당 위치 관계에 대응하여 다른 조사 특성을 실현할 수 있다.
이하, 실시형태의 광원 장치의 변형예에 대하여 설명한다.
변형예 1.
도 3은, 변형예 1의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 도 3에서는, 차광 부재를 생략하여 도시하고 있지만, 렌즈부의 외측에서 발광부의 발광면은 차광 부재에 의해 덮여 있다. 이하의 도 4 내지 도 12에 대하여서도 마찬가지이다.
변형예 1의 광원 장치는, 실시형태의 광원 장치와 비교하여 4개의 발광부와 각 발광부에 각각 대응하여 설치된 4개의 렌즈부에 의해 구성되어 있고, 4개로 구분된 조사 영역으로 선택적으로 광을 조사하는 것이 가능한 광원 장치이다.
구체적으로, 변형예 1의 광원 장치는, 실시형태의 광원 장치의 네 코너에 설치된 4개의 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와, 각 발광부에 대응하여 설치된 4개의 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 포함하도록 구성되어 있고, 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)가 각각 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)를 구비하고 있다. 변형예 1의 광원 장치에 있어서, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)는, 중심(52)을 연결한 형상이 정방형이 되도록 배치하고 있고, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 대하여도, 발광면의 중심(51)을 연결한 형상도 정방형이 되도록 배치하고 있다. 도 3에서 나타내는, 변형예 1의 광원 장치에서는, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)는, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면의 중심(51)과 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 중심(52)이 일치하도록 배치되어 있다. 그러나, 변형예 1의 광원 장치에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면의 중심(51)과 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 중심(52)을 어긋나게 하여, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 배치해도 된다. 이와 같이, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)의 배치를 변경함으로써, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 각각 대응하는 조사 영역의 범위 및 각 조사 영역에서의 조도 분포를 조정, 변경할 수 있다.
변형예 2.
도 5는, 변형예 2의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 2의 광원 장치는, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22i)의 형상과, 발광부(1a, 1c, 1f, 1i)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)의 위치 관계가, 도 3에 도시한 변형예 1의 광원 장치와 다른 점을 제외하고는, 변형예 1의 광원 장치와 마찬가지로 구성된다.
구체적으로는, 변형예 1의 광원 장치에서는, 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)에 설치된 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)로서, 베이스로 되는 프레넬 렌즈를 도 2에 도시한 분할 범위(221)의 1개의 코너가 베이스로 되는 프레넬 렌즈의 중심과 일치하도록 설정된 정방형의 분할 범위로 분할한 것을 사용하였다.
이에 대하여, 변형예 2의 광원 장치에서는, 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)에 설치된 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)로서, 베이스로 되는 프레넬 렌즈를 도 2에 도시한 분할 범위(221)의 1개의 코너가 베이스로 되는 프레넬 렌즈의 중심보다 외측에 위치하도록 설정된 장방형의 분할 범위(221)로 분할한 것을 사용하고 있다. 이와 같이, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)를 구성하기 위한, 베이스로 되는 프레넬 렌즈를 분할하는 범위(221)를 변경함으로써, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 각각 대응하는 조사 영역의 범위 및 각 조사 영역에서의 조도 분포를 조정, 변경할 수 있다.
또한, 변형예 2의 광원 장치에서는, 도 5에 나타낸 것처럼, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면의 중심(51)과 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)의 중심(52)을 어긋나게 하여, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 배치하고 있다. 이와 같이, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)의 배치를 변경함으로써, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)에 각각 대응하는 조사 영역의 범위 및 각 조사 영역에서의 조도 분포를 조정, 변경할 수 있다.
이상과 같이 구성된 변형예 2의 광원 장치는, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22h)로서, 베이스가 되는 프레넬 렌즈를 도 2에 도시한 분할 범위(221)의 중심이 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심과 일치하도록 설정된 정방형의 분할 범위(221)로 분할되는 기본으로 하는 제2 프레넬 렌즈로부터 분할 범위를 변경하고, 제2 프레넬 렌즈(22a, 22c, 22f, 22i)의 중심과 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면의 중심을 일치시킨 기본적인 배치로부터 변경하여 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)와 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)의 위치 관계를 설정함으로써, 소망하는 조사 영역에 보다 적절하게 광을 조사하는 것이 가능하게 된다.
변형예 3.
도 6은, 변형예 3의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 3의 광원 장치는, 실시형태의 광원 장치의 렌즈부(20b, 20g)와 마찬가지로 구성된 4개의 렌즈부를 사용하여 구성되고, 4개로 구분된 조사 영역으로 조사할 수 있는 광원 장치이다.
즉, 변형예 3의 광원 장치에서, 렌즈부는 각각 도 2에 도시한 분할 범위(222)로 분할된 4개의 제2 프레넬 렌즈(22j)를 포함한다. 그리고, 이 4개의 제2 프레넬 렌즈(22j)는, 프레넬 렌즈의 중심을 연결하는 형상이 장방형(이하, 제1 장방형이라고 한다)이 되도록 배치되어 있다. 또한, 변형예 3의 광원 장치에서, 발광부(1j)는, 그 발광면의 중심을 연결하는 형상이 장방형(이하, 제2 장방형이라고 한다)이 되도록 배치되어 있다. 이 제2 장방형의 2개의 장변은 각각 제1 장방형의 장변과 동일 직선상에 위치하고, 제2 장방형의 중심은 제1 장방형의 중심과 일치하며, 또한 제2 장방형의 장변은 제1 장방형의 장변보다 길게 되어 있다. 이상과 같이 구성된 변형예 3의 광원 장치에서, 발광부(1j)의 발광면의 중심은, 각각 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈(22j)의 중심보다 외측에 위치한다. 또한, 발광부(1j)의 발광면의 중심과 각각 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈(22j)의 중심 사이의 거리는, 제2 장방형의 장변의 길이와 제1 장방형의 장변의 길이의 반이다.
이상과 같이 구성된 변형예 3의 광원 장치에 의해 각 발광부(1j)에 대응하여 조사되는 조사 영역은, 제1 장방형 및 제2 장방형의 장변 방향의 길이를 제1 장방형 및 제2 장방형의 단변 방향의 길이보다 길게 할 수 있다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치에서, 제1 및 제2 프레넬 렌즈의 베이스로 되는 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는, 동심원, 동심 타원, 동심 사각형을 포함하는 다양한 환상의 것을 사용할 수 있다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 복수의 발광부가, 발광면의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치하고 또한 발광면의 일부가 개구부의 외측의 차광 부재에 의해 덮인 4개의 발광부를 포함하며, 해당 4개의 발광부에 각각 대응하는 렌즈부로서 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치된 4개의 제2 프레넬 렌즈를 포함한다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 발광부의 발광면의 중심을 연결하는 형상이 정방형이며, 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상이 장방형이다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 발광부의 발광면의 중심을 연결하는 형상이 장방형이며, 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상이 정방형이다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 발광부의 발광면의 중심을 연결하는 형상이 장방형이며, 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상이 장방형이다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 발광부의 발광면의 중심을 연결하는 형상이 정방형이며, 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상이 정방형이다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 있는 4개의 발광부의 발광면의 중심간 거리가 각각 해당 4개의 발광부에 대응하여 설치된 4개의 제2 프레넬 렌즈의 환상의 볼록부의 중심간 거리보다 짧다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 있는 4개의 발광부의 발광면의 중심간 거리가 각각 해당 4개의 발광부에 대응하여 설치된 4개의 제2 프레넬 렌즈의 환상의 볼록부의 중심간 거리보다 길다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 있는 4개의 발광부에 대응하여 설치된 4개의 렌즈부의 형상은 대략 동일하다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 있는 4개의 발광부의 발광면은 사각형이며, 해당 사각형의 발광면의 한 변을 따라 소정 폭의 부분이 차광 부재에 의해 덮여 있다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 있는 4개의 발광부의 발광면은 사각형이며, 사각형의 발광면에 있어 1개의 각을 사이에 두고 2변을 따라 소정 폭의 부분이 차광 부재에 의해 덮여 있다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 배치된 4개의 발광부와 그 4개의 발광부 가운데 대각 방향으로 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부를 포함하고, 해당 발광부에 대응하여 설치된 렌즈부는 제1 프레넬 렌즈를 포함한다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 네 코너에 배치된 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이고, 해당 4개의 발광부 가운데 대각 방향으로 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부에 대응하여 설치된 제1 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이며, 해당 제 1 프레넬 렌즈의 최외주의 볼록부의 곡률 반경은, 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 작다.
이상의 실시형태 및 변형예 1 내지 3의 광원 장치에서 설명한 것처럼, 어느 형태의 광원 장치는, 발광면의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치된 4개의 발광부와 이 4개의 발광부 가운데 상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부를 포함하고, 해당 발광부에 대응하여 설치된 렌즈부는 제2 프레넬 렌즈를 포함한다.
또한, 상기 형태의 광원 장치에서, 상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부 사이에 배치된 발광부에 각각 대응하여 설치된 렌즈부는 대략 동일 형상이어도 된다.
또한 상기 형태의 광원 장치에서, 상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부의 발광면은 사각형이며, 해당 발광면에서 사각형의 한 변을 따라 소정 폭의 부분이 차광 부재에 의해 덮여 있어도 된다.
또한 상기 형태의 광원 장치에서, 발광면의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치된 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이고, 상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이며, 해당 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 곡률 반경은, 발광면의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치된 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 크게 할 수 있다.
이하, 또 다른 변형예에 대하여 설명한다.
변형예 4.
도 7은, 변형예 4의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 4의 광원 장치는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈를, 삼각형의 분할 범위로 분할한 제2 프레넬 렌즈(22k)를 각각 포함하는 렌즈부를 구비하고 있다.
구체적으로, 변형예 4의 광원 장치에서의 제2 프레넬 렌즈(22k)는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈를, 해당 프레넬 렌즈의 중심을 정점으로 하는 이등변 삼각형의 분할 범위로 분할함으로써 구성되고, 그 저변이 접하도록 배치되어 있다. 그리고, 변형예 4의 광원 장치에 있어서, 발광부(1k)는, 발광면의 중심이 대응되는 제2 프레넬 렌즈(22k)의 중심에 일치하도록 배치되어 있다.
이상과 같이 구성된 변형예 4의 광원 장치는, 상기 이등변 삼각형의 저변의 양측에 있는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
변형예 5.
도 8은, 변형예 5의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 5의 광원 장치는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈를, 도 2에 도시한 분할 범위(222)로 분할한 제2 프레넬 렌즈(22l)를 각각 포함하는 렌즈부를 구비하고 있다.
구체적으로, 변형예 5의 광원 장치에서의 제2 프레넬 렌즈(22l)를 규정하는 분할 범위(222)는, 장변이 단변의 약 2배인 장방형이고, 제2 프레넬 렌즈(22l)의 중심은, 해당 장방형의 장변의 중심점 근방의 장방형의 외측에 위치한다. 또한, 변형예 5의 광원 장치에서, 제2 프레넬 렌즈(22l)는, 제2 프레넬 렌즈(22l)의 중심이 근접하는 장변과 반대측의 장변이 접하도록 배치되어 있다.
이상과 같이 구성된 변형예 5의 광원 장치는, 제2 프레넬 렌즈(22l)의 경계의 양측에 있는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
변형예 6.
도 9는, 변형예 6의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 6의 광원 장치는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈를, 2개의 렌즈부가, 도 2에 도시한 분할 범위(222)로 분할한 제2 프레넬 렌즈를 구비하고 있는 점에서, 변형예 5의 광원 장치와 마찬가지이지만, 변형예 6의 광원 장치에서 렌즈부가 각각 포함하는 제2 프레넬 렌즈(22m)는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈가 복수의 타원의 볼록부를 포함하여 구성되어 있는 점이 변형예 5의 광원 장치와는 다르다.
이상과 같이 구성된 변형예 6의 광원 장치에 의해서도, 제2 프레넬 렌즈(22m)의 경계의 양측에 있는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
변형예 7.
도 10은, 변형예 7의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 7의 광원 장치는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈를, 2개의 렌즈부가, 도 2에 도시한 분할 범위(222)로 분할한 제2 프레넬 렌즈를 구비하고 있는 점에서, 변형예 5 및 6의 광원 장치와 마찬가지이지만, 변형예 7의 광원 장치에서는 렌즈부가 각각 포함하는 제2 프레넬 렌즈(22n)는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈가 복수의 대략 사각형의 볼록부를 포함하여 구성되어 있는 점이 변형예 5 및 6의 광원 장치와 다르다.
이상과 같이 구성된 변형예 6의 광원 장치에 의해서도, 제2 프레넬 렌즈(22n)의 경계의 양측에 있는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
이상과 같이 구성된 변형예 5 내지 7에서 나타낸 것처럼, 제2 프레넬 렌즈를 구성할 때의 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 형상이, 원환 형상, 타원환 형상 또는 대략 사각형의 환상 중 어떤 것이라도, 제2 프레넬 렌즈(22l, 22 m, 22 n)의 경계의 양측에 있는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
나아가, 제2 프레넬 렌즈를 구성할 때의 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 형상을, 원환 형상, 타원환 형상 또는 대략 사각형으로 함으로써, 광을 조사하는 조사 영역의 범위, 해당 범위에서의 조도 분포를 변경할 수 있어, 복수의 볼록부의 형상에 따른 조사 영역 범위, 해당 범위내에서의 조도 분포를 실현할 수 있다.
변형예 8.
도 11은, 변형예 8의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 8의 광원 장치는, 실시형태 및 변형예 1 내지 7의 광원 장치와는,
(1) 차광 부재의 개구부가 원형인 점,
(2) 4개의 렌즈부를 구비하고, 이 4개의 렌즈부가 원형의 개구부에 설치된 도광부재가 4개로 분할된 부채꼴 형상의 영역에 제1 프레넬 렌즈를 형성함으로써 구성되어 있는 점,
(3) 4개의 렌즈부에 각각 대응하여 설치된 4개의 발광부(1o)가, 발광면의 중심이 부채꼴 형상의 영역의 중심선상이고 또한 렌즈부의 외측에 위치하도록 설치되어 있는 점,
에서 차이가 있다.
우선, 변형예 8의 광원 장치에서, 각 렌즈부에서의 제1 프레넬 렌즈는, 복수의 환상의 볼록부를 포함하는 프레넬 렌즈를, 그 프레넬 렌즈의 중심을 포함하는 부채꼴 형상의 범위로, 적어도 1개의 환상 전체의 볼록부가 포함되도록 분할하여 구성된다. 또한, 도 11에서는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심이, 분할하는 부채꼴 형상의 중심선 상에 위치하도록 프레넬 렌즈를 분할하는 예로 도시하고 있지만, 프레넬 렌즈의 중심을 분할하는 부채꼴 형상의 중심선으로부터 어긋나게 하여 분할하도록 해도 된다.
이상과 같이 구성된 변형예 8의 광원 장치에 의해서도, 제1 프레넬 렌즈(22o)에 각각 대응되는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
또한, 변형예 8의 광원 장치에서는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심을, 분할하는 부채꼴 형상의 어느 위치로 할 것인지에 따라, 조사 영역 범위 및 해당 범위내에서의 조도 분포를 변경할 수 있어, 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심을, 분할하는 부채꼴 형상의 내부에서 적절히 변경함으로써, 조사 영역 범위 및 해당 범위 내에서의 조도 분포를 조정하는 것이 가능해진다.
변형예 9.
도 12는, 변형예 9의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
변형예 9의 광원 장치는, 실시형태 및 변형예 1 내지 7의 광원 장치와는,
(1) 차광 부재의 개구부가 원형인 점,
(2) 2개의 렌즈부를 구비하고, 이 2개의 렌즈부가 원형의 개구부에 설치된 도광부재가 2개로 분할된 반원형의 영역에 제1 프레넬 렌즈를 형성함으로써 구성되어 있는 점,
(3) 2개의 렌즈부에 각각 대응하여 설치된 2개의 발광부(1p)가, 발광면의 중심이 반원을 선대칭의 2개의 영역으로 이분할하는 중심선 상이면서 또한 렌즈부의 외측에 위치하도록 설치되어 있는 점,
에서 차이가 있다.
구체적으로, 변형예 9의 광원 장치에 있어서, 각 렌즈부에서의 제1 프레넬 렌즈는, 복수의 환상의 볼록부를 포함하는 프레넬 렌즈를, 그 프레넬 렌즈의 중심을 포함하는 반원형의 범위에서, 적어도 1개의 환상 전체의 볼록부가 포함되도록 분할하여 구성한다. 또한, 도 12에서는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심이, 반원을 선대칭의 2개의 영역으로 이분할하는 중심선 상에 위치하도록 프레넬 렌즈를 분할하는 예로 도시하고 있지만, 프레넬 렌즈의 중심을 반원의 중심선으로부터 어긋나게 하여 분할하도록 해도 된다.
이상과 같이 구성된 변형예 9의 광원 장치에 의해서도, 제1 프레넬 렌즈(22p)에 각각 대응되는 조사 영역에 대하여 선택적으로 조사할 수 있다.
또한, 변형예 9의 광원 장치에서는, 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심을, 분할하는 반원의 어느 위치로 할 것인지에 따라, 조사 영역 범위 및 해당 범위 내에서의 조도 분포를 변경할 수 있고, 베이스가 되는 프레넬 렌즈의 중심을, 분할하는 반원의 내부에서 적절히 변경함으로써, 조사 영역 범위 및 해당 범위 내에서의 조도 분포를 조정하는 것이 가능해진다.
변형예 10.
도 13은, 변형예 10의 광원 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
변형예 10의 광원 장치는, 실시형태의 광원 장치에 있어서, 발광부(1, 1a 내지 1h)를 덮는 렌즈 기능을 갖게 한 투광성 부재를 설치한 점 이외에는, 실시형태의 광원 장치와 마찬가지로 구성된다.
즉, 실시형태의 광원 장치는, 차광 부재(10)에 의해 일부의 발광부의 발광면의 일부를 덮음으로써, 소망하는 조사 영역에 광을 조사했을 때 그 소망하는 조사 영역 내에서의 조도와 조사 영역 외에서의 조도의 조도 차이를 크게 하고 있다.
그러나, 차광 부재(10)에 의해 일부의 발광부의 발광면의 일부를 덮음으로써 일부의 발광부로부터의 광이 차광 부재에 의해 흡수 또는 반사되어 유효하게 이용할 수 없는 경우가 있다.
이에, 변형예 10의 광원 장치에서는, 발광부(1, 1a 내지 1h)를 덮는 투광성 부재를 설치하고, 그 투광성 부재에, 발광부(1, 1a 내지 1h)에 각각 대응하여 설치된 렌즈부(20, 20a 내지 20h)를 향하여 발광부(1, 1a 내지 1h)로부터 출사되는 광을 집광하는 렌즈 기능을 갖게 하고 있다.
변형예 10의 광원 장치에서, 발광부(1)의 발광면으로부터 출사되는 광의 광축과 렌즈부(20)의 광축은 대략 일치하도록 발광부(1)과 렌즈부(20)는 배치되고, 발광부(1)의 발광면으로부터 출사되는 광의 배광 특성은 광축에 대하여 거의 대칭이다. 따라서, 발광부(1)를 덮는 투광성 부재(제1 볼록 렌즈)(9)는, 발광부(1)로부터 출사되는 광이 렌즈부(20)의 외측으로 확산되지 않게 집광되도록 형상이 설정된다.
또한, 발광부(1d, 1e)를 덮는 투광성 부재(제2 볼록 렌즈) (9d, 9e)는, 발광부(1d, 1e)로부터 출사되는 광의 대부분이 렌즈부(20d, 20e)의 방향을 향하여 출사되도록 형상이 설정된다. 또한, 도시하고 있지는 않으나, 그 외의 발광부를 덮는 투광성 부재도, 각 발광부로부터 출사되는 광의 대부분이 대응하는 렌즈부의 방향을 향하여 출사되도록 형상이 설정된다. 환언하면, 변형예 10의 광원 장치에서는, 복수의 발광부 가운데 적어도 일부의 발광부(예를 들면, 중앙부의 발광부(1)를 제외한 발광부)는, 발광부의 광축이 도광부재의 중심 측으로 경사져 있다.
이상과 같이 구성된 변형예 10의 광원 장치는, 실시형태의 광원 장치와 마찬가지의 작용 효과를 갖고, 나아가, 실시형태의 광원 장치와 비교하여, 각 조사 영역의 조도를 높게 할 수 있다.
이상의 변형예 10의 광원 장치는, 발광부(1)를 덮는 투광성 부재(제1 볼록 렌즈)(9)와 발광부(1) 이외의 발광부를 덮는 투광성 부재(제2 볼록 렌즈)를 사용함으로써, 발광부(1) 이외의 발광부의 광축이 도광부재의 중심 측으로 경사지도록 하여, 각 조사 영역의 조도를 높게 하도록 구성하였다.
발광부(1) 이외의 발광부를 덮는 투광성 부재(제2 볼록 렌즈)를 대신하여, 발광부(1) 이외의 발광부를 광축이 도광부재의 중심 측으로 경사지도록 발광부 자체를 기울여 배치하고, 각 발광부로부터 출사되는 광의 대부분이 대응되는 렌즈부의 방향을 향하여 출사되도록 해도 된다.
이상과 같이 하여도, 변형예 10의 광원 장치의 작용 효과와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
발광부(1) 이외의 발광부를 차광 부재의 개구부의 내측으로 경사지게 배치하는 경우에는, 발광부(1)를 덮는 투광성 부재(제1 볼록 렌즈)를 설치해도 되고, 설치하지 않아도 된다.
[실시예 1]
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
실시예의 광원 장치는, 도 1a 내지 도 1c에 도시한 실시형태의 광원 장치에 기초하여, 시뮬레이션에 의해, 발광부(1, 1a 내지 1h)로부터의 광이 렌즈부(20, 20a 내지 20h)를 통해 어떻게 조사되는지를 구하였다. 발광부(1, 1a 내지 1h)로서는, 도 1f에 도시한 발광부를 사용하였다고 가정하였다. 또한, 발광부(1, 1a 내지 1h)의 발광면은 한 변이 0.8 mm인 정방형으로 하였다.
또한, 발광부(1, 1a 내지 1h)는, 발광면의 중심이 발광부(1)의 발광면의 중심을 원점으로 하고, 이하의 좌표에 일치하도록 배치하였다. 또한, 이하의 좌표는, 밀리미터(mm)이다.
발광부(1)의 발광면의 중심：원점(0, 0)
발광부(1a)의 발광면의 중심：(－1.7, 1.7)
발광부(1b)의 발광면의 중심：(0, 1.6)
발광부(1c)의 발광면의 중심：(1.7, 1.7)
발광부(1d)의 발광면의 중심：(－1.6, 0)
발광부(1e)의 발광면의 중심：(1.6, 0)
발광부(1f)의 발광면의 중심：(－1.7, －1.7)
발광부(1)g의 발광면의 중심：(0, －1.6)
발광부(1h)의 발광면의 중심：(1.7, 1.7)
차광 부재(10)로서는, 3.4 mm의 정방형의 개구부가 형성된 반사율이 75%인 부재에 의해 구성한 것으로 하여, 개구부의 중심이, 중앙부에 설치된 발광부(1)의 발광면의 중심축 상에 위치하는 것으로 하였다.
이상의 배치에 의해, 발광부(1a, 1c, 1f, 1h)의 발광면은, 가장 외측에 위치하는 각을 사이에 두는 두 변을 따라 0.4 mm의 폭 부분이 차광 부재에 의해 덮이고, 발광부(1b, 1d, 1e, 1g)의 발광면은, 가장 외측에 위치하는 변을 따라 0.3 mm의 폭 부분이 차광 부재에 의해 덮이게 된다.
실시예의 광원 장치에서, 도광부재(23)는, 440 nm에서의 굴절률이 1.59, 540 nm에서의 굴절률이 1.57, 640 nm에서의 굴절률이 1.56인 재료를 사용하고, 외형이 차광 부재의 개구부와 같은 크기가 되도록 형성하였다고 가정하고, 나아가 렌즈부(20, 20a 내지 20h)는 이하와 같이 형성한 것으로 하였다.
우선, 도광부재의 하면을 렌즈부(20, 20a 내지 20h)에 대응시켜 구분하고, 렌즈부(20a, 20c, 20f, 20h)를 구성하는 네 코너의 구역에는, 가장 프레넬 렌즈의 중심에서 가까운 볼록부의 반경이 0.74 mm, 가장 중심으로부터 먼 볼록부의 반경이 1.16 mm이고, 그 사이에 반경을 순차로 변화시킨 4개의 볼록부가 설치된 제2 프레넬 렌즈를, 렌즈부(20b, 20d, 20e, 20g)를 구성하는 구역에는, 가장 프레넬 렌즈의 중심에서 가까운 볼록부의 반경이 0.57 mm, 가장 중심으로부터 먼 볼록부의 반경이 1.36 mm이고, 그 사이에 반경을 순차로 변화시킨 4개의 볼록부가 설치된 제2 프레넬 렌즈를, 렌즈부(20)를 구성하는 중앙부에 위치하는 구역에는, 중심에 반경이 0.15 mm의 평면 형상이 원형인 볼록부가 설치되고, 중심으로부터 가장 먼 위치에 반경이 0.84 mm의 원환 형상의 볼록부가 설치되며, 그 사이에 반경을 순차로 변화시킨 4개의 볼록부가 설치된 제1 프레넬 렌즈를 각각 형성하였다고 가정하였다.
이상과 같은 조건 아래에서, 전부 또는 일부의 발광부를 점등하고, 광원으로부터 30 cm의 거리에 배치한 조사면에서의 조도 분포를 시뮬레이션에 의해 구하였다.
도 14는, 9개 모든 발광부(1, 1a 내지 1h)를 점등하였을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
도 15는, 9개 모든 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 5개의 발광부(1c, 1e, 1h, 1g, 1f)를 점등하였을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
도 16은, 9개 모든 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 중앙부에 배치한 1개의 발광부(1)를 점등하였을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
도 17은, 9개 모든 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 1개의 발광부(1b)를 점등하였을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
도 18은, 9개 모든 발광부(1, 1a 내지 1h) 가운데, 1개의 발광부(1h)를 점등하였을 때 조사면에서의 조도 분포를 나타낸다.
또한, 도 14 내지 도 18에서는, 렌즈부(20, 20a 내지 20h)에 의해 발광부(1, 1a 내지 1h)의 점등 상황을 (a)에, (b)에 조사면에서의 조도 분포를 나타내고 있다.
도 14 내지 도 18에서 나타낸 것처럼, 실시형태의 광원 장치에 의해, 소망하는 1 또는 복수의 조사 영역에 선택적으로 광을 조사할 수 있고, 소망하는 조사 범위(소망하는 1 또는 복수의 조사 영역)에 광을 조사했을 때 그 소망하는 조사 범위 내에서의 조도와 조사 범위 외에서의 조도의 조도차이를 크게 할 수 있음이 확인되었다.
본 발명의 발광 장치는, 소망하는 조사 범위에 광을 조사할 수 있으므로, 조명, 카메라의 플래시, 차량탑재 헤드라이트 등에 매우 적합하게 사용할 수 있다. 단, 본 발명의 발광 장치는 이러한 용도로 한정되는 것은 아니다.
1, 1a, 1d, 1e, 1h, 1j, 1k, 1l, 1m, 1n, 1o, 1p:　발광부
2:　발광소자
3:　외부 접속 전극
5:　파장 변환 부재
6:　반사 부재
7:　패키지
7e1:　제1 리드
7e2:　제2 리드
7r:　수지부
8:　봉지 부재
9:　투광성 부재(제1 볼록 렌즈)
9d, 9e:　투광성 부재(제2 볼록 렌즈)
10:　차광 부재
20, 20a, 20d, 20e, 20h:　렌즈부
21, 22o, 22p:　제1 프레넬 렌즈
22, 22a, 22b, 22c, 22d, 22 e, 22f, 22g, 22h, 22j, 22k, 22l, 22m, 22n:　제2 프레넬 렌즈
22d1, 22d2, 22d3, 22d4, 22d5, 22d6:　볼록부
211, 212, 213, 214: 환상의 볼록부
100:　광원 장치

Claims (21)

  1. 광원 장치로서,
    개구부를 갖는 차광 부재와, 상면에서 보았을 때 상기 개구부에 위치하고, 구분된 2개 이상의 렌즈부를 구비한 도광부재와, 상기 렌즈부에 각각 대응하여 배치되고, 독립 점등 가능한 복수의 발광부를 포함하고,
    상기 발광부는, 상면에 발광면을 갖고,
    상기 차광 부재는, 상면에서 보았을 때 상기 복수의 발광부 중 적어도 1개의 발광부의 발광면의 일부를 덮도록 배치되며,
    상기 발광부마다의 조사 영역은, 적어도 일부가 다른,
    광원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 각각, 상기 도광부재의 하면에 동심으로 설치된 복수의 환상의 볼록부로 이루어지는 제1 프레넬 렌즈 또는 동심으로 설치된 복수의 환상의 볼록부의 일부로 이루어지는 제2 프레넬 렌즈를 포함하는, 광원 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 환상의 볼록부는 동심원 및 동심 타원 중 어느 하나인, 광원 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는, 발광면의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치되고 또한 상기 발광면의 일부가 상기 개구부의 외측의 차광부에 의해 덮인 4개의 발광부를 포함하고, 상기 4개의 발광부에 각각 대응하는 렌즈부는, 상기 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상이 사각형이 되도록 배치된 4개의 제2 프레넬 렌즈의 하나를 포함하는, 광원 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광면의 중심을 연결하는 형상은 정방형이고, 상기 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상은 장방형인, 광원 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 발광면의 중심을 연결하는 형상은 장방형이고, 상기 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상은 정방형인, 광원 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 발광면의 중심을 연결하는 형상은 장방형이고, 상기 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상은 장방형인, 광원 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 발광면의 중심을 연결하는 형상은 정방형이고, 상기 복수의 환상의 볼록부의 중심을 연결하는 형상은 정방형인, 광원 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 4개의 발광부의 발광면의 중심간 거리가 4개의 제2 프레넬 렌즈의 환상의 볼록부의 중심간 거리보다 짧은, 광원 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 4개의 발광부의 발광면의 중심간 거리가 4개의 제2 프레넬 렌즈의 환상의 볼록부의 중심간 거리보다 긴, 광원 장치.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 4개의 발광부에 대응하여 설치된 렌즈부의 형상은 실질적으로 동일한, 광원 장치.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 4개의 발광부의 발광면은 사각형이고, 해당 발광면에서 상기 사각형의 한 변을 따라 소정 폭의 부분이 상기 차광 부재에 의해 덮여 있는, 광원 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 4개의 발광부의 발광면에서, 상기 사각형의 하나의 각을 사이에 두는 두 변을 따라 소정 폭의 부분이 상기 차광 부재에 의해 덮여 있는, 광원 장치.
  14. 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는, 상기 4개의 발광부 가운데 대각 방향으로 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부를 포함하고, 해당 발광부에 대응하여 설치된 렌즈부는 제1 프레넬 렌즈를 포함하는, 광원 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이고, 상기 4개의 발광부 가운데 대각 방향으로 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부에 대응하여 설치된 제1 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이며, 해당 제1 프레넬 렌즈의 최외주의 볼록부의 곡률 반경은, 상기 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 작은, 광원 장치.
  16. 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는, 상기 4개의 발광부 가운데 상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부를 포함하고, 해당 발광부에 대응하여 설치된 렌즈부는 제2 프레넬 렌즈를 포함하는, 광원 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부 사이에 배치된 발광부에 각각 대응하여 설치된 렌즈부는 실질적으로 동일 형상인, 광원 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부의 발광면은 사각형이고, 해당 발광면에서 상기 사각형의 한 변을 따라 소정 폭의 부분이 상기 차광 부재에 의해 덮여 있는, 광원 장치.
  19. 제16항 내지 제18항에 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이고, 상기 사각형의 한 변의 양단부에 배치된 2개의 발광부의 사이에 배치된 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부는 원환 형상이며, 해당 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 곡률 반경은, 상기 4개의 발광부에 대응하여 설치된 제2 프레넬 렌즈의 복수의 볼록부의 최외주의 볼록부의 곡률 반경보다 큰, 광원 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부 중 적어도 일부의 발광부는, 해당 발광부의 광축이 상기 도광부재의 중심 측으로 경사져 있는, 광원 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부는, 발광소자와 해당 발광소자의 상면을 피복하는 파장 변환 부재와, 상기 발광소자의 측면 및 상기 파장 변환 부재의 측면을 피복하는 반사 부재를 구비하는, 광원 장치.
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