WO2016157840A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2016157840A1
WO2016157840A1 PCT/JP2016/001675 JP2016001675W WO2016157840A1 WO 2016157840 A1 WO2016157840 A1 WO 2016157840A1 JP 2016001675 W JP2016001675 W JP 2016001675W WO 2016157840 A1 WO2016157840 A1 WO 2016157840A1
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WO
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light
region
guide plate
incident
light guide
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/001675
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English (en)
French (fr)
Inventor
晋二 角陸
龍馬 村瀬
中西　清史
聖治 久保
信二 濱井
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction

Definitions

  • the present disclosure relates to a lighting device capable of switching light distribution characteristics.
  • Patent Documents 1 to 4 disclose lighting devices.
  • Patent Literature 1 includes a plurality of light emitting elements, a light guide plate that guides light emitted from the plurality of light emitting elements within the plate, and a light collecting cover that covers at least a part of the main surface of the light guide plate.
  • An apparatus is disclosed.
  • the light guide plate has a plurality of concave reflecting portions
  • the light collecting cover has a plurality of lens portions arranged to face each concave reflecting portion.
  • the light incident on the light guide plate is reflected by the concave reflecting portion in the light guide plate and propagates to the light collection cover while propagating through the light guide plate.
  • the light collecting cover the light incident from the light guide plate is reflected by the lens unit and emitted as illumination light.
  • the illumination devices disclosed in Patent Documents 1 to 4 have a constant light distribution characteristic of emitted illumination light.
  • the present disclosure provides an illumination device capable of switching the light distribution characteristics of illumination light.
  • a lighting device in one embodiment, includes a plurality of light emitting elements, a light guide plate that receives light from the light emitting elements through a light incident portion, propagates the incident light to the inside, and exits from an exit surface; and light emitted from the light guide plate A receiving lens member.
  • the light incident part of the light guide plate includes a first region where incident light has a first light distribution characteristic and a second region where incident light has a second light distribution characteristic wider than the first light distribution characteristic. Are arranged regularly. Furthermore, each light emitting element is arrange
  • FIG. 1 is an external view of a lighting device in the present embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the lighting device in this embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the lighting device in this embodiment.
  • FIG. 3 is a development view showing components of the lighting device in the present embodiment.
  • FIG. 4A is a perspective view of a lens array of the illumination device in the present embodiment.
  • FIG. 4B is a perspective view of the light guide plate of the illumination device in the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the reflection of light by the concave reflecting portion of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a light incident portion of a light guide plate in which a first region that is a flat surface region and a second region that is a region where a prism is formed are arranged in the lighting device according to the present embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a light guide plate of the lighting device according to the present embodiment and LED elements arranged corresponding to each region of the light guide plate.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an LED element having a standard type light distribution characteristic.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an LED element having a wide light distribution type light distribution characteristic.
  • FIG. 7C is a diagram illustrating an LED element having a narrow light distribution type light distribution characteristic.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration for driving the LED elements.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration for driving the LED elements.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating propagation of light incident on the first region (flat surface region) of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating propagation of light incident on the first region (flat surface region) of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating propagation of light incident on the second region (prism formation region) of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating propagation of light incident on the second region (prism formation region) of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 11A is a diagram showing an illuminance distribution when light is incident on the first region (flat surface region) of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an illuminance distribution when light is incident on the second region (prism formation region) of the light guide plate of the illumination device according to the present embodiment.
  • FIG. 12A is a diagram showing a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region (flat surface region) of the light incident portion of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 12B is a diagram showing a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region (flat surface region) of the light incident portion of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 12C is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region (flat surface region) of the light incident portion of the light guide plate of the illumination device according to the present embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the second region (prism formation region) of the light incident portion of the light guide plate of the illumination device according to the present embodiment.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the second region (prism formation region) of the light incident portion of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 13C is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the second region (prism formation region) of the light incident portion of the light guide plate of the illumination device according to the present embodiment.
  • FIG. 14 shows a light incident part in which a first region where a convex lens of a light guide plate of a light guide plate of the lighting device according to the present embodiment is formed and a second region which is a region where a prism is formed, and corresponding to each region.
  • FIG. 15A is a diagram illustrating the propagation of light incident on the first region where the prism of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment is formed.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating propagation of light incident on the first region where the prisms of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment are formed.
  • FIG. 16A is a diagram showing an illuminance distribution when light is incident on the first region where the convex lens formation of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment is formed.
  • FIG. 16B is a diagram showing an illuminance distribution when light is incident on the second region where the prism of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment is formed.
  • FIG. 17A is a diagram showing a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region (region formed in a convex lens shape) of the light incident portion of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment. It is.
  • FIG. 17B is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region (region formed in a convex lens shape) of the light incident portion of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment. is there.
  • FIG. 17C is a diagram illustrating a simulation result of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region (region formed in a convex lens shape) of the light incident portion of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment. is there.
  • FIG. 18A shows a state in which incident light is incident on the first region (convex lens forming region) and the second region (prism forming region) of the light incident part under an underwater environment of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment. It is the figure which graphed the simulation result of illumination intensity distribution.
  • FIG. 18B shows the case where incident light is incident on the first region (convex lens forming region) and the second region (prism forming region) of the light incident portion in the air environment of the light guide plate of the lighting apparatus according to the present embodiment. It is the figure which graphed the simulation result of illuminance distribution.
  • FIG. 18A shows a state in which incident light is incident on the first region (convex lens forming region) and the second region (prism forming region) of the light incident part under an underwater environment of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment. It is the figure which graphed the simulation result of illumination intensity distribution.
  • FIG. 18B shows the case where incident light is incident on the
  • FIG. 18C is a diagram for explaining switching of the illuminance distribution of illumination light in water and in the air of the lighting device according to the present embodiment.
  • FIG. 19A is a diagram illustrating a light incident portion in the case where the first region of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment is formed with a flat surface, and the LED elements arranged to face the first region.
  • FIG. 19B is a diagram illustrating a light incident portion in the case where the second region of the light guide plate of the lighting device according to the present embodiment is formed with a flat surface, and the LED elements arranged to face the second region.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining the external appearance of an underwater image capturing device including the illumination device according to the present embodiment.
  • FIG. 21A is a diagram showing an illuminance distribution in water of the lighting device in the present embodiment.
  • FIG. 21B is a diagram showing an illuminance distribution in the air of the lighting device according to the present embodiment.
  • FIG. 21A and FIG. 21B are diagrams showing an illuminance distribution (depending on light distribution characteristics) of 1 m ahead in water and in air for the same lighting device. In water, as shown in FIG.
  • the value of the illuminance distribution is lowered at the center of the exit surface of the lighting device, whereas in air, as shown in FIG. 21B, the illuminance distribution is at the center of the exit surface. Is high.
  • the difference in illuminance distribution was observed between water and air for the same lighting device. This difference is due to the difference in refractive index between water and air.
  • the present inventor studied a lighting device that can obtain a desired light distribution characteristic regardless of the use environment, and devised the following lighting device configuration.
  • FIG. 1 is a perspective view of a lighting device according to the present disclosure.
  • 2A and 2B are cross-sectional views when the lighting device according to the present disclosure is cut along a plane passing through the center of the lighting device,
  • FIG. 2A is a cross-sectional view when viewed from slightly above, and
  • FIG. It is sectional drawing when it sees from right side.
  • FIG. 3 is a development view of the lighting device according to the present disclosure.
  • the illumination device 10 includes a cover 11, a pressing plate 13, a lens array 15 that is a lens member, a light guide plate 17, a reflection plate 19, an LED substrate 23, and a base portion. 25.
  • the cover 11 is attached to the base portion 25 with screws 11a, and forms a sealed space so as to perform a dustproof and waterproof function together with the base portion 25.
  • the lens array 15 and the light guide plate 17 are accommodated in the sealed space. That is, in the sealed space, the reflection plate 19 is disposed on the LED substrate 23, the light guide plate 17 is disposed thereon, and the lens array 15 is disposed on the light guide plate 17.
  • the LED substrate 23 from the lens array 15 is attached to the base portion 25 by a screw 13 a penetrating the holding plate 13.
  • the cover 11, the lens array 15, and the light guide plate 17 are formed of a transparent material such as PMMA (Polymethyl methacrylate), PC (Polycarbonate), or the like.
  • the lens array 15 receives the light emitted from the light guide plate 17 and emits the light from the emission surface (the main surface on the side corresponding to the cover 11).
  • FIG. 4A is a view of the lens array 15 as viewed obliquely from above.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the light guide plate 17 and the lens array 15 disposed thereon. As shown in FIGS. 4A and 5, a plurality of lenses 15 a are formed on the exit surface side of the lens array 15. The lenses 15 a are arranged concentrically around the vertex of the lens array 15. The light that has entered the lens array 15 from the light guide plate 17 has its optical path changed by the lens 15a and is emitted as outgoing light.
  • the light guide plate 17 propagates the light from the LED elements 21a and 21b, which are light emitting elements, and emits the light from the emission surface (the main surface on the lens array 15 side).
  • FIG. 4B is a view when the light guide plate 17 is viewed obliquely from below.
  • the light guide plate 17 has a dome shape.
  • the light guide plate 17 has a peripheral edge portion (annular end portion) as a light incident portion, and allows light from the LED elements 21 a and 21 b to enter the light guide plate 17 from the light incident portion.
  • the light incident portion of the light guide plate 17 includes a first region 17 a that is a light (light having a narrow light distribution characteristic) that is collected from the light incident on the light guide plate 17, and light that is incident on the light guide plate 17.
  • a first region 17 a that is a light (light having a narrow light distribution characteristic) that is collected from the light incident on the light guide plate 17, and light that is incident on the light guide plate 17.
  • the first region 17 a and the second region 17 b are alternately arranged in the light incident part of the light guide plate 17.
  • the shape of the first region 17a is set so that the light distribution characteristic of the light incident on the light guide plate 17 from the first region 17a becomes narrow.
  • the shape of the second region 17b is set so that the light distribution characteristic of the light incident on the light guide plate 17 from the second region 17b is relatively wide.
  • the first region 17a is formed with a flat surface, and a plurality of prisms are formed in the second region 17b.
  • the light guide plate 17 has a plurality of concave reflection portions 17 x that are conical recesses on the bottom surface (the reflection plate 19 side) surface.
  • the concave reflecting portion 17x in the light guide plate 17 is formed at a position corresponding to the lens 15a in the lens array 15.
  • the concave reflecting portion 17x is arranged at a position where the central axis of the concave reflecting portion 17x and the central axis of the corresponding lens 15a in the lens array 15 satisfy a predetermined positional relationship.
  • the light incident on the light guide plate 17 propagates in the light guide plate 17 and is incident on the concave reflection portion 17x, and is reflected by the concave reflection portion 17x toward the lens array 15 (see FIG. 5).
  • the light reflected by the concave reflecting portion 17x and incident on the lens array 15 is emitted from the exit surface of the lens array 15 with the traveling direction changed by the lens 15a.
  • the reflection plate 19 is a member for reflecting the light traveling inside the light guide plate 17 and re-entering the light guide plate 17 when the light leaks outside from the bottom surface of the light guide plate 17. .
  • the reflection plate 19 is made of a material having a high reflectance (for example, 97 to 98%).
  • LED elements 21a and 21b which are light emitting elements are arranged.
  • the LED element 21 a is an LED element that irradiates light to the first region 17 a of the light guide plate 17
  • the LED element 21 b is an LED element that irradiates light to the second region 17 b of the light guide plate 17.
  • 10 LED elements 21a and 10 LED elements 21b are arranged, for a total of 20 LED elements.
  • 6A and 6B are diagrams illustrating the positional relationship between the LED element 21a and the LED element 21b and the first region 17a and the second region 17b of the light guide plate 17. FIG. As shown in FIGS.
  • the LED element 21a and the LED element 21b are arranged in an annular shape on the LED substrate 23 so as to correspond to the first region 17a and the second region 17b of the light guide plate 17, respectively. Further, the LED elements 21a and the LED elements 21b are alternately arranged at positions on the LED substrate 23 corresponding to the first regions 17a and the second regions 17b.
  • FIG. 7A to 7C are diagrams showing LED elements having various light distribution characteristics.
  • FIG. 7A shows an LED element having a standard type light distribution characteristic
  • FIG. 7B shows an LED element having a wide light distribution characteristic
  • FIG. 7C shows an LED element having a narrow light distribution characteristic.
  • the light distribution characteristic of the LED element can be designed to a desired characteristic by appropriately designing a lens that is integrally attached to the LED element.
  • LED elements 21a and 21b LED elements having a standard type light distribution characteristic shown in FIG. 7A are used.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration for driving the LED elements 21a and 21b.
  • the plurality of LED elements 21a arranged corresponding to the first region 17a of the light incident part of the light guide plate 17 are connected in series and supplied with a driving voltage.
  • a plurality of LED elements 21b arranged corresponding to the second region 17b of the light incident part of the light guide plate 17 are also connected in series and supplied with a driving voltage.
  • the LED drive circuit 50 supplies a drive voltage to either the LED element 21a group or the LED element 21b group under the control of the controller 60.
  • the LED drive circuit 50 includes a power supply circuit that generates a voltage to be supplied to the LED elements 21a and 21b.
  • the controller 60 controls the LED drive circuit 50 to supply a drive voltage to either the LED element 21a group or the LED element 21b group based on a user instruction or a sensor output.
  • FIG. 9A and FIG. 9B are diagrams for explaining the traveling direction of light incident from the LED element 21a to the first region 17a formed in a flat surface shape in the light incident portion of the light guide plate 17.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams for explaining the traveling direction of light incident from the LED element 21b to the second region 17b where the prism is formed in the light incident portion of the light guide plate 17.
  • FIG. 11A is a diagram showing the illuminance distribution of the light guide plate 17 when light is incident on the first region 17a formed in a flat surface shape
  • FIG. 11A is a diagram showing the illuminance distribution of the light guide plate 17 when light is incident on the first region 17a formed in a flat surface shape
  • 11B is a second shape formed in a prism shape. It is the figure which showed the illumination intensity distribution of the light-guide plate 17 when light injects with respect to the area
  • the shading indicates the magnitude of illuminance, and the darker the intensity, the smaller the illuminance.
  • the light incident on the first region 17a formed in a flat surface shape does not diffuse but propagates mainly in the light guide plate 17 toward the center A of the light guide plate 17. For this reason, when light enters from the LED element 21a in each first region 17a, the light propagates near the center of the light guide plate 17, and the illuminance of the emitted light is high from the vicinity of the center as shown in FIG. 11A. Become.
  • the light incident on the second region 17 b formed in a prism shape is refracted by the prism, diffused, and propagates through the light guide plate 17.
  • the illumination intensity of the emitted light of the peripheral part vicinity is high rather than the center part of the light-guide plate 17.
  • the light distribution characteristic of the light emitted from the light guide plate 17 is changed between the case where the light is incident from the first region 17a of the light guide plate 17 and the case where the light is incident from the second region 17b of the light guide plate 17.
  • the controller 60 shown in FIG. 8 switches the LED element group composed of the plurality of LED elements 21a or the LED element group composed of the plurality of LED elements 21b to switch the incident light to the light guide plate 17.
  • the region where the light is incident (the first region 17a or the second region 17b) can be switched.
  • the light distribution characteristics of the light emitted from the light guide plate 17 can be easily switched without changing the physical configuration.
  • the light distribution characteristics can be easily switched without mechanically driving the optical member of the illumination device, the cost can be reduced, and the reliability can be improved.
  • by using the light distribution characteristics by switching between the use in water and the use in air it is possible to realize an illumination device having a light distribution characteristic corresponding to each environment.
  • the controller 60 does not switch which one of the LED element group composed of the plurality of LED elements 21a or the LED element group composed of the plurality of LED elements 21b is driven, and the ratio of the drive voltages of the two LED element groups is changed. By changing it, it is possible to finely adjust the light distribution characteristics.
  • FIGS. 12A to 12C are diagrams showing simulation results of the illuminance distribution when incident light is incident on the first region 17a (region formed in a flat surface shape) of the light incident portion of the light guide plate 17.
  • FIG. 12A shows the illuminance distribution on the exit surface of the light guide plate 17.
  • FIG. 12B is a diagram showing a simulation result of an illuminance distribution at a point 1 m ahead in water
  • FIG. 12C is a diagram showing a simulation result of an illuminance distribution at a point 1 m ahead in air. It is.
  • the shading indicates the magnitude of the illuminance, and the darker the intensity, the smaller the illuminance.
  • Refractive index is different between water and air. For this reason, the illuminance distribution at points 1 m ahead is also different in water and air. That is, the illuminance at the center is slightly high in the air, whereas the illuminance at the center is slightly low and the illuminance at the peripheral edge is slightly high in water.
  • FIGS. 13A to 13C are diagrams showing simulation results of illuminance distribution when incident light is incident on the second region 17b (region formed in a prism shape) of the light incident portion of the light guide plate 17.
  • FIG. 13A shows the illuminance distribution on the exit surface of the light guide plate 17.
  • FIG. 13B is a diagram showing a simulation result of illuminance distribution at a point 1 m ahead in water
  • FIG. 13C is a diagram showing a simulation result of an illuminance distribution at a point 1 m ahead in air. It is.
  • the shading indicates the magnitude of illuminance, and the darker the intensity, the smaller the illuminance.
  • FIGS. 13B and 13C it can be seen that the illuminance distribution at points 1 m ahead is different between water and air.
  • the incident light is incident on the second region 17 b of the light incident part of the light guide plate 17 when incident light is incident on the first region 17 a of the light incident part of the light guide plate 17.
  • the illuminance at the center tends to be higher than when it is incident.
  • the illuminance at the center of the light guide plate 17 tends to be lower in water than in air.
  • the shape of the first region where light that is not diffused into the light guide plate 17 is incident is a flat surface, but the shape of the first region is not limited to this.
  • a convex lens may be formed as the first region.
  • the first regions 17c where the convex lenses are formed and the second regions 17b where the prisms are formed are alternately arranged.
  • the first region is configured in this way, as shown in FIGS. 15A and 15B, the light incident on the light guide plate 17 is condensed as in the case of the first region 17a formed in a flat surface shape. It becomes light and propagates in the light guide plate 17 without diffusing.
  • FIG. 16A when light is incident on the first region 17c formed with the convex lens (see FIG. 15B), incident light is incident on the second region 17b formed with the prism shown in FIG.
  • the illuminance at the center is higher than that in 10B).
  • region 17c which formed the convex lens has the same effect as the case of the 1st area
  • the shading indicates the magnitude of illuminance, and the darker the intensity, the smaller the illuminance.
  • FIGS. 17A to 17C are diagrams showing simulation results of illuminance distribution when incident light is incident on the first region 17c (region formed in a convex lens shape) of the light incident portion of the light guide plate 17.
  • FIG. 17A shows the illuminance distribution on the exit surface of the light guide plate 17.
  • FIG. 17B is a diagram showing a simulation result of illuminance distribution at a point 1 m ahead in water
  • FIG. 17C is a diagram showing a simulation result of an illuminance distribution at a point 1 m ahead in air. It is.
  • the shading indicates the magnitude of illuminance, and the darker the intensity, the smaller the illuminance.
  • FIG. 18A and 18B show the first region 17c (region formed in a convex lens shape) and the second region 17b (region formed in a prism shape) of the light incident portion of the light guide plate 17 under the environment of water and air.
  • FIG. 18A shows an illuminance distribution at a point 1 m ahead when incident light is incident on the first region 17c (region formed in a convex lens shape) or the second region 17b (region formed in a prism shape) in water. It is the figure which graphed the simulation result.
  • FIG. 18A shows an illuminance distribution at a point 1 m ahead when incident light is incident on the first region 17c (region formed in a convex lens shape) or the second region 17b (region formed in a prism shape) in water. It is the figure which graphed the simulation result.
  • FIG. 18A shows an illuminance distribution at a point 1
  • the controller 60 causes the LED element 21a group to emit light when the lighting device 10 is used underwater, and causes the LED element 21b group to emit light when the lighting device 10 is used in the air. 50 may be controlled.
  • both the first region and the second region may be formed in a flat surface shape.
  • the light distribution characteristics of the LED elements 21a and 21a arranged opposite to the first region and the second region are made different. That is, as the LED element 21a arranged to face the first region, a standard type LED element as shown in FIG. 7A or a narrow light distribution type LED element as shown in FIG. 7C is used, and the LED region 21a faces the second region.
  • a wide light distribution type LED element as shown in FIG. 7B is used as shown in FIG. 7B.
  • the controller 60 controls the LED drive circuit 50 to drive either the LED element group composed of the plurality of LED elements 21a or the LED element group composed of the plurality of LED elements 21b.
  • the LED element group composed of the plurality of LED elements 21 a is controlled to emit light
  • the incident light does not diffuse inside the light guide plate 17 and propagates toward the center A of the light guide plate 17.
  • the illuminance at the center is relatively high.
  • FIG. 19B when the LED element group composed of the plurality of LED elements 21 b is controlled to emit light, the incident light diffuses inside the light guide plate 17 and is shifted from the center of the light guide plate 17.
  • Propagation in the vicinity of the portion, and thereby the illuminance at the outer peripheral portion becomes relatively high. Also with this configuration, it is possible to easily switch the light distribution characteristics without mechanically driving the optical member of the lighting device, to reduce the cost, and to improve the reliability.
  • the illumination device 10 receives light from an LED element via a plurality of LED elements 21a and 21b (an example of a light-emitting element) and a light incident portion. And a lens array 15 (an example of a lens member) that receives light emitted from the light guide plate 17.
  • the light guide plate 17 includes first regions 17a and 17c where light is incident and a second region 17b where light is incident.
  • the first regions 17a and 17c are regions in which light that has entered the light guide plate 17 from the first regions 17a and 17c has a first light distribution characteristic.
  • the second region 17b is a region in which the light that has entered the light guide plate 17 from the second region 17b has a second light distribution characteristic that is wider than the first light distribution characteristic.
  • the first regions 17a and 17c and the second region 17b are regularly arranged. Furthermore, each LED element 21a, 21b is arrange
  • the illuminating device 10 selects either the LED element 21a group disposed facing the first regions 17a and 17c of the light guide plate 17 or the LED element 21b group disposed facing the second region 17b.
  • An LED driving circuit 50 for driving the motor may be provided.
  • the light incident from the first regions 17 a and 17 c propagates in the direction corresponding to the first light distribution characteristic inside the light guide plate 17. Further, the light incident from the second region 17 b propagates in the direction corresponding to the second light distribution characteristic inside the light guide plate 17.
  • the propagation directions in the light guide plate 17 are different, the illuminance distribution of the light emitted from the light guide plate 17, that is, the light distribution characteristics are different.
  • the first light distribution characteristic indicates a narrow light distribution
  • the incident light propagates toward the center of the light guide plate 17.
  • the first regions 17a and 17c when light is incident from the first regions 17a and 17c, the illuminance at the center of the light guide plate 17 is relatively high.
  • the second light distribution characteristic shows a wider light distribution.
  • the incident light is diffused, the incident light propagates in the vicinity of the outer peripheral portion in the light guide plate 17. For this reason, when light is incident from the second region 17b, the illuminance at the outer peripheral portion of the light guide plate 17 becomes relatively high.
  • the illumination intensity distribution, ie, light distribution, of the emitted light of the light-guide plate 17 is switched by switching the area
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an underwater image capturing device including the illumination device 10 according to the first embodiment.
  • the underwater image photographing device 100 can be submerged in water, and can photograph an underwater image while moving underwater and record it on a recording medium.
  • the underwater image capturing device 100 includes a frame 103, and a plurality of screws 105 are attached to the frame 103 as propulsion means for moving underwater in various directions. Further, a plurality of cameras 110 having a waterproof function for taking an image are also attached to the frame 103.
  • the camera 110 stores image data generated by shooting in a recording medium (for example, a memory card).
  • the underwater image capturing apparatus 100 can proceed in a desired direction by controlling the rotation speed of each screw 105.
  • the underwater image capturing apparatus 100 irradiates the subject with illumination light from the illumination apparatus 10 and captures an image with the camera 110.
  • Such an underwater image capturing device 100 can be used, for example, for inspection of bridge girders and dams.
  • When inspecting bridge girders, dam walls, etc. there may be a continuous inspection from the exposed part to the submerged part.
  • the illuminating device 10 of the present embodiment the light distribution characteristics of the illumination light in the case of shooting an image of a portion exposed on the water and the case of shooting an image of a portion in the water. Can be switched to characteristics according to each environment. For this reason, a high quality image can be taken in both the exposed part and the submerged part.
  • the first embodiment in order to obtain two different light distribution characteristics, an example in which the shape of the light incident portion of the light guide plate 17 is different between the first regions 17a and 17c and the second region 17b (FIGS. 6 and 14). ), And the example in which the light distribution characteristics of the light emitting elements are different between the first regions 17a and 17c and the second region 17b (FIG. 19).
  • first regions 17a or 17c and the second regions 17b are alternately (every other), but the arrangement of the first region and the second region is not limited to this.
  • one first region 17a or 17c and two second regions 17b may be alternately arranged. That is, a predetermined number of first regions 17a or 17c and a predetermined number of second regions 17b may be alternately arranged.
  • the controller 60 controls which of the LED element 21a group and the LED element 21b group is driven.
  • the controller 60 may switch the LED element group to be driven based on an instruction to the user via the switch.
  • the controller 60 may receive a detection signal from a sensor that detects a predetermined state (for example, a state where the lighting device is in water), and may switch the LED element group to be driven based on the content of the detection signal. .
  • the light distribution characteristics of the prism formed in the second region 17b of the light guide plate 17 and the convex lens formed in the first region 17c are adjusted by appropriately adjusting the shape, size, and number thereof. It can be set as desired.
  • first region 17a, 17c and second region 17b are arranged in the light incident part of the light guide plate 17, but three or more types of light distribution characteristics of incident light are different.
  • An area may be arranged. Thereby, the light distribution characteristic of the emitted light of the light guide plate 17 can be switched in multiple stages.
  • the present disclosure can switch the light distribution characteristics of the illumination light and can be useful for the illumination device.
  • the present disclosure can be applied to, for example, a lighting device used in both underwater and air environments.

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Abstract

　照明装置（１０）は、複数の発光素子（２１ａ、２１ｂ）と、入光部を介して発光素子（２１ａ、２１ｂ）からの光を入射し、入射した光を内部に伝搬させ出射面から出射する導光板（１７）と、導光板（１７）から出射された光を受けるレンズ部材（１５）を備える。また、導光板（１７）の入光部には、入射した光が第１の配光特性を有する第１領域と、入射した光が前記第１領域の配光特性よりも広い第２の配光特性を有する第２領域とが規則正しく配置される。さらに、第１領域及び第２領域のそれぞれに対向して発光素子（２１ａ、２１ｂ）がそれぞれ配置される。

Description

照明装置
　本開示は、配光特性を切替可能な照明装置に関する。
　特許文献１ないし特許文献４は照明装置を開示する。例えば、特許文献１は、複数の発光素子と、複数の発光素子から出射した光を板内において導光する導光板と、導光板の主面の少なくとも一部を覆う集光カバーとを備える照明装置を開示する。その照明装置において、導光板は複数の凹状反射部を有し、集光カバーは、各凹状反射部と対向関係を保って配置された複数のレンズ部を有する。このような照明装置においては、導光板に入射した光は、導光板を伝搬中に、導光板内の凹状反射部で反射され、集光カバーに出射される。集光カバーにおいて、導光板から入射した光は、レンズ部により反射されて照明光として出射される。
特開２０１４－１６５０２１号公報 特開２０１４－１６０６１６号公報 特開２０１４－１５４３９３号公報 特開２０１４－１５４３２１号公報
　特許文献１ないし特許文献４に開示された照明装置は、出射する照明光の配光特性が一定である。
　本開示は、照明光の配光特性の切り替えが可能な照明装置を提供する。
　本開示の一態様において、照明装置が提供される。照明装置は、複数の発光素子と、入光部を介して発光素子からの光を入射し、入射した光を内部に伝搬させ出射面から出射する導光板と、導光板から出射された光を受けるレンズ部材と、を備える。導光板の入光部には、入射した光が第１の配光特性を有する第１領域と、入射した光が第１の配光特性よりも広い第２の配光特性を有する第２領域とが規則正しく配置される。さらに、第１領域及び第２領域のそれぞれに対向して各発光素子が配置される。
　本開示によれば、配光特性を切り替えることができる照明装置を実現できる。
図１は、本実施の形態における照明装置の外観図である。 図２Ａは、本実施の形態における照明装置の断面図である。 図２Ｂは、本実施の形態における照明装置の断面図である。 図３は、本実施の形態における照明装置の構成要素を示す展開図である。 図４Ａは、本実施の形態における照明装置のレンズアレイの斜視図である。 図４Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の斜視図である。 図５は、本実施の形態における照明装置の導光板の凹状反射部による光の反射を説明する図である。 図６Ａは、本実施の形態における照明装置のフラット面領域である第１領域およびプリズムが形成された領域である第２領域が配置された導光板の入光部を説明する図である。 図６Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板と導光板の各領域に対応して配置されるＬＥＤ素子を説明する図である。 図７Ａは、標準タイプの配光特性を有するＬＥＤ素子を説明する図である。 図７Ｂは、広配光タイプの配光特性を有するＬＥＤ素子を説明する図である。 図７Ｃは、狭配光タイプの配光特性を有するＬＥＤ素子を説明する図である。 図８は、ＬＥＤ素子を駆動するための構成を説明する図である。 図９Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の第１領域（フラット面領域）に入射した光の伝搬を説明する図である。 図９Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の第１領域（フラット面領域）に入射した光の伝搬を説明する図である。 図１０Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の第２領域（プリズム形成領域）に入射した光の伝搬を説明する図である。 図１０Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の第２領域（プリズム形成領域）に入射した光の伝搬を説明する図である。 図１１Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の第１領域（フラット面領域）に光を入射した場合の照度分布を示す図である。 図１１Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の（第２領域（プリズム形成領域）に光を入射した場合の照度分布を示す図である。 図１２Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第１領域（フラット面領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１２Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第１領域（フラット面領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１２Ｃは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第１領域（フラット面領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１３Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第２領域（プリズム形成領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１３Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第２領域（プリズム形成領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１３Ｃは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第２領域（プリズム形成領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示した図である。 図１４は、本実施の形態における照明装置の導光板の凸レンズが形成された第１領域およびプリズムが形成された領域である第２領域が配置された入光部と、各領域に対応して配置されるＬＥＤ素子とを説明する図である。 図１５Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板のプリズムが形成された第１領域に入射した光の伝搬を説明した図である。 図１５Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板のプリズムが形成された第１領域に入射した光の伝搬を説明した図である。 図１６Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の凸レンズ形成が形成された第１領域に光を入射した場合の照度分布を示す図である。 図１６Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板のプリズムが形成された第２領域に光を入射した場合の照度分布を示す図である。 図１７Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第１領域（凸レンズ状に形成された領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示した図である。 図１７Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第１領域（凸レンズ状に形成された領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１７Ｃは、本実施の形態における照明装置の導光板の入光部の第１領域（凸レンズ状に形成された領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示す図である。 図１８Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の水中の環境下で、入光部の第１領域（凸レンズ形成領域）及び第２領域（プリズム形成領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果をグラフ化した図である。 図１８Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の空気中の環境下で、入光部の第１領域（凸レンズ形成領域）及び第２領域（プリズム形成領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果をグラフ化した図である。 図１８Ｃは、本実施の形態における照明装置の水中及び空気中における照明光の照度分布の切り替わりを説明する図である。 図１９Ａは、本実施の形態における照明装置の導光板の第１領域をフラット面で形成した場合の入光部と、第１領域に対向して配置されるＬＥＤ素子とを説明した図である。 図１９Ｂは、本実施の形態における照明装置の導光板の第２領域をフラット面で形成した場合の入光部と、第２領域に対向して配置されるＬＥＤ素子とを説明する図である。 図２０は、本実施の形態における照明装置を備えた水中画像撮影装置の外観を説明する図である。 図２１Ａは、本実施の形態における照明装置の水中での照度分布を示す図である。 図２１Ｂは、本実施の形態における照明装置の空気中での照度分布を示す図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　（本開示に至った経緯）
　本発明者は、水中の画像撮影のための照明装置の開発中に、使用する環境により所望の配光特性が得られない場合があるという問題に直面した。具体的には、本発明者は、照明装置の水中での使用を想定して、照明光の配光特性を水中にて所望の特性となるように照明装置の光学部材等を調整した。その照明装置は、水中では所望の配光特性を得ることができたが、空気中で使用したところ、所望の配光特性が得られなかった。例えば、図２１Ａおよび図２１Ｂは、同じ照明装置について水中及び空気中での１ｍ先の照度分布（配光特性に依存）を示した図である。水中では、図２１Ａに示すように、照明装置の出射面の中央では照度分布の値が低下しているのに対して、空気中では、図２１Ｂに示すように、出射面の中央では照度分布が高くなっている。このように、同じ照明装置について、水中と空気中において照度分布の違いが見られた。この違いは、水と空気との間で屈折率が異なることに起因する。そこで、本発明者は、使用環境によらずに所望の配光特性が得られる照明装置を検討し、以下の照明装置の構成を考案した。
　（第１の実施の形態）
　以下、添付の図面を参照して実施の形態を説明する。
　１．構成
　図１は、本開示にかかる照明装置の斜視図である。図２Ａおよび図２Ｂは本開示にかかる照明装置を、照明装置の中心を通る面で切断したときの断面図であり、図２Ａはやや斜め上から見たときの断面図であり、図２Ｂは真横から見たときの断面図である。図３は、本開示にかかる照明装置の展開図である。
　図１～図３に示すように、照明装置１０は、カバー１１と、押え板１３と、レンズ部材であるレンズアレイ１５と、導光板１７と、反射板１９と、ＬＥＤ基板２３と、ベース部２５とを含む。
　カバー１１はネジ１１ａによりベース部２５に取り付けられ、ベース部２５とともに防塵、防水機能を果たすように密閉空間を形成する。その密閉空間内部に、レンズアレイ１５や導光板１７等が収容される。すなわち、密閉空間内においては、ＬＥＤ基板２３の上に反射板１９が配置され、その上に導光板１７が配置され、導光板１７の上にレンズアレイ１５が配置される。レンズアレイ１５からＬＥＤ基板２３は、押え板１３を貫通するネジ１３ａによりベース部２５に取り付けられる。
　カバー１１、レンズアレイ１５及び導光板１７は、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ　ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等の透明な材料で形成される。
　レンズアレイ１５は、導光板１７から出射した光を入射し、出射面（カバー１１に対応する側の主面）から出射する。図４Ａは、レンズアレイ１５を斜め上方から見た図である。図５は、導光板１７と、その上に配置されたレンズアレイ１５の断面図である。図４Ａ及び図５に示すように、レンズアレイ１５の出射面側において、複数のレンズ１５ａが形成されている。レンズ１５ａは、レンズアレイ１５の頂点を中心として同心円状に配置されている。導光板１７からレンズアレイ１５に入射した光は、レンズ１５ａにより光路が変更され、出射光として出射される。
　導光板１７は、発光素子であるＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂからの光をその内部を伝搬させ、出射面（レンズアレイ１５側の主面）から出射する。図４Ｂは、導光板１７を斜め下方からみたときの図である。導光板１７はドーム状形状を有している。導光板１７は、その周縁部（円環状の端部）を入光部とし、その入光部からＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂからの光を導光板１７内部に入射させる。
　導光板１７の入光部は、導光板１７の内部に入射した光が集光された光（狭い配光特性を持つ光）となる第１領域１７ａと、導光板１７の内部に入射した光が第１領域１７ａにて入射した光よりもより拡散された光（広い配光特性を持つ光）となる第２領域１７ｂとを有する。第１領域１７ａと第２領域１７ｂとは導光板１７の入光部において交互に配置される。
　第１領域１７ａの形状は、第１領域１７ａから導光板１７の内部に入射した光の配光特性が狭くなるような形状に設定される。また、第２領域１７ｂの形状は、第２領域１７ｂから導光板１７の内部に入射した光の配光特性が比較的広くなるような形状に設定されている。例えば、図４Ｂに示す例のように、第１領域１７ａはフラットな面で形成され、第２領域１７ｂには、複数のプリズムが形成される。
　また、導光板１７は、図４Ｂ及び図５に示すように、その底面側（反射板１９側）表面において円錐状の凹部である凹状反射部１７ｘが複数形成されている。導光板１７内の凹状反射部１７ｘは、レンズアレイ１５内のレンズ１５ａに対応した位置に形成される。例えば、凹状反射部１７ｘの中心軸と、対応するレンズアレイ１５内のレンズ１５ａの中心軸とが所定の位置関係を満たすような位置に、凹状反射部１７ｘが配置される。
　導光板１７に入射した光は、導光板１７板内を伝搬し、この凹状反射部１７ｘに入射すると、凹状反射部１７ｘによってレンズアレイ１５側に反射される（図５参照）。凹状反射部１７ｘにより反射されレンズアレイ１５に入射した光は、レンズ１５ａによって進行方向が変更されてレンズアレイ１５の出射面から出射する。
　反射板１９は、導光板１７の内部を進行する光が導光板１７の底面側表面から外部に漏れ出たときに、その光を反射して導光板１７内に再度入射させるための部材である。反射板１９は、高い反射率（例えば、９７～９８％）を有する材料で形成される。
　ＬＥＤ基板２３上には、発光素子であるＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂが複数個配置されている。ここで、ＬＥＤ素子２１ａは導光板１７の第１領域１７ａに光を照射するＬＥＤ素子であり、ＬＥＤ素子２１ｂは導光板１７の第２領域１７ｂに光を照射するＬＥＤ素子である。本開示では、ＬＥＤ素子２１ａ及びＬＥＤ素子２１ｂをそれぞれ１０個ずつ、合計２０個のＬＥＤ素子を配置している。図６Ａおよび図６Ｂは、ＬＥＤ素子２１ａ及びＬＥＤ素子２１ｂと、導光板１７の第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂの位置関係を説明した図である。図６Ａ、図６Ｂに示すように、ＬＥＤ素子２１ａ及びＬＥＤ素子２１ｂはそれぞれ、導光板１７の第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂに対応させてＬＥＤ基板２３上に円環状に配置される。また、ＬＥＤ素子２１ａ及びＬＥＤ素子２１ｂは、第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂに応じたＬＥＤ基板２３上の位置に交互に配置される。
　図７Ａ～図７Ｃは、種々の配光特性を有するＬＥＤ素子を示した図である。図７Ａは、標準タイプの配光特性を有するＬＥＤ素子を示し、図７Ｂは、広い配光特性を有するＬＥＤ素子を示し、図７Ｃは、狭い配光特性を有するＬＥＤ素子を示す。ＬＥＤ素子の配光特性は、ＬＥＤ素子に一体として取り付けられるレンズを適宜設計することにより所望の特性に設計できる。ここでは、ＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂとして、図７Ａに示す標準タイプの配光特性を有するＬＥＤ素子を使用している。
　図８は、ＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂを駆動するための回路構成を示すブロック図である。導光板１７の入光部の第１領域１７ａに対応して配置される複数のＬＥＤ素子２１ａは直列に接続されて、駆動電圧が供給される。同様に、導光板１７の入光部の第２領域１７ｂに対応して配置される複数のＬＥＤ素子２１ｂも直列に接続されて、駆動電圧が供給される。ＬＥＤ駆動回路５０は、コントローラ６０の制御にしたがいＬＥＤ素子２１ａ群またはＬＥＤ素子２１ｂ群のいずれかに対して駆動電圧を供給する。ＬＥＤ駆動回路５０は、ＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂに供給する電圧を生成する電源回路を備えている。コントローラ６０は、例えば、ユーザの指示またはセンサ出力に基づき、ＬＥＤ素子２１ａ群またはＬＥＤ素子２１ｂ群のいずれかに駆動電圧を供給するようＬＥＤ駆動回路５０を制御する。
　２．動作
　以上のように構成される照明装置１０の動作を説明する。最初に、ＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂからの光が導光板１７及びレンズアレイ１５により照明光に変換され、出力される際の動作を説明する。
　ＬＥＤ基板２３に配置されたＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂからの光は、導光板１７の周縁の入光部から導光板１７内に入射される。図９Ａ、図９Ｂは、ＬＥＤ素子２１ａから、導光板１７の入光部においてフラット面状に形成された第１領域１７ａに入射された光の進行方向を説明するための図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、ＬＥＤ素子２１ｂから、導光板１７の入光部においてプリズムが形成された第２領域１７ｂへ入射された光の進行方向を説明するための図である。図１１Ａは、フラット面状に形成された第１領域１７ａに対して光を入射したときの、導光板１７の照度分布を示した図であり、図１１Ｂは、プリズム状に形成された第２領域１７ｂに対して光を入射したときの、導光板１７の照度分布を示した図である。図１１Ａ、図１１Ｂにおいては、濃淡が照度の大小を示し、濃いほど照度が小さいことを示している。
　図９Ａ、図９Ｂに示すように、フラット面状に形成された第１領域１７ａに入射した光は拡散せずに、主として導光板１７内を導光板１７の中心Ａに向かって伝搬する。このため、それぞれの第１領域１７ａにおいてＬＥＤ素子２１ａから光を入射した場合、導光板１７の中心部付近に光が伝搬し、図１１Ａに示すように、中心部付近から出射光の照度が高くなる。
　一方、図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、プリズム状に形成された第２領域１７ｂに入射した光は、プリズムにより屈折され、拡散して導光板１７内を伝搬する。このため、それぞれの第２領域１７ｂにおいてＬＥＤ素子２１ｂから光を入射させた場合、図１１Ｂに示すように、導光板１７の中心部よりも周縁部付近を通過する光が多くなる。このため、図１１Ａに示す場合と比較して、導光板１７の中心部よりも周縁部付近の出射光の照度が高くなっている。
　このように、導光板１７の第１領域１７ａから光を入射する場合と、導光板１７の第２領域１７ｂから光を入射する場合とで、導光板１７から出射する光の配光特性を変化させることができる。すなわち、図８に示すコントローラ６０により、複数のＬＥＤ素子２１ａからなるＬＥＤ素子群または複数のＬＥＤ素子２１ｂからなるＬＥＤ素子群のいずれを駆動させるかを切り替えることにより、導光板１７に対して入射光を入射させる領域（第１領域１７ａまたは第２領域１７ｂ）を切り替えることができる。
　以上のように、本実施の形態の照明装置１０によれば、物理的な構成を変更せずに導光板１７からの出射光の配光特性を容易に切り替えることができる。照明装置の光学部材を機械的に駆動せずに配光特性を容易に切り替えることができ、コストを低減でき、信頼性を向上できる。また、例えば、水中での使用時と空気中での使用時において、配光特性を切り替えて使用することにより、それぞれの環境に応じた配光特性を持つ照明装置を実現できる。
　また、コントローラ６０により、複数のＬＥＤ素子２１ａからなるＬＥＤ素子群または複数のＬＥＤ素子２１ｂからなるＬＥＤ素子群のいずれを駆動させるかを切り替えるのではなく、２つのＬＥＤ素子群の駆動電圧の比率を変化させることにより、配光特性を微妙に調整することも可能である。
　図１２Ａ～図１２Ｃは、導光板１７の入光部の第１領域１７ａ（フラット面状に形成された領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示した図である。図１２Ａは、導光板１７の出射面の照度分布を示す。図１２Ｂは、水中での１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果を示した図であり、図１２Ｃは、空気中での１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果を示した図である。図１２Ａ～図１２Ｃにおいては、濃淡が照度の大小を示し、濃いほど照度が小さいことを示している。
　水中と空気中では屈折率が異なる。このため、水中と空気中では１ｍ先の地点の照度分布も異なっている。すなわち、空気中では、中心部の照度がやや高くなっているのに対して、水中では、中心部は照度がやや低く、周縁部の照度がやや高くなる。
　図１３Ａ～図１３Ｃは、導光板１７の入光部の第２領域１７ｂ（プリズム状に形成された領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示した図である。図１３Ａは、導光板１７の出射面の照度分布を示す。図１３Ｂは、水中での１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果を示した図であり、図１３Ｃは、空気中での１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果を示した図である。図１３Ａ～図１３Ｃにおいても、濃淡が照度の大小を示し、濃いほど照度が小さいことを示している。図１３Ｂ、図１３Ｃに示す例でも、水中と空気中では、１ｍ先の地点の照度分布が異なっていることがわかる。
　図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、入射光を導光板１７の入光部の第１領域１７ａへ入射させた場合の方が、入射光を導光板１７の入光部の第２領域１７ｂへ入射させた場合よりも、より中心部の照度が高くなる傾向を有する。また、水中においては空気中よりも導光板１７の中心部の照度が低くなる傾向にある。これらの点を勘案し、水中における使用時には入射光を導光板１７の入光部の第１領域１７ａへ入射させ、空気中における使用時には入射光を導光板１７の入光部の第２領域１７ｂへ入射させるように、入射光を入射する領域を切り替えることにより、水中及び空気中の双方に適した配光特性を持つ照明を実現することができる。
　２．１　第１及び第２領域の他の例
　以下、第１及び第２領域の他の構成例について説明する。
　（１）構成例１
　上記の例では、導光板１７内部へ拡散させない光を入射させる第１領域の形状をフラットな面状にしたが、第１領域の形状はこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、第１領域として凸レンズを形成してもよい。この場合、導光板１７の入光部において、凸レンズを形成した第１領域１７ｃと、プリズムを形成した第２領域１７ｂとを交互に配置する。第１領域をこのように構成しても図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、フラット面状に形成された第１領域１７ａの場合と同様に、導光板１７内に入射する光は集光した光となり、拡散せずに導光板１７内を伝搬する。すなわち、図１６Ａに示すように、凸レンズを形成した第１領域１７ｃへ光を入射した場合（図１５Ｂ参照）、図１６Ｂに示すプリズムを形成した第２領域１７ｂに入射光を入射した場合（図１０Ｂ参照）よりも、より中心部の照度が高くなる。このため、凸レンズを形成した第１領域１７ｃは、フラット面状に形成された第１領域１７ａの場合（図９Ｂ参照）と同様の効果が得られる。よって、第１領域を凸レンズ状に形成しても、プリズム状に形成された第２領域と異なる配光特性が得られるため、配光特性の切り替えが可能となる。なお、図１６Ａ、図１６Ｂにおいては、濃淡が照度の大小を示し、濃いほど照度が小さいことを示している。
　図１７Ａ～図１７Ｃは、導光板１７の入光部の第１領域１７ｃ（凸レンズ状に形成された領域）に入射光を入射したときの照度分布のシミューション結果を示した図である。図１７Ａは、導光板１７の出射面の照度分布を示す。図１７Ｂは、水中での１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果を示した図であり、図１７Ｃは、空気中での１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果を示した図である。図１７Ａ～図１７Ｃにおいても、濃淡が照度の大小を示し、濃いほど照度が小さいことを示している。
　図１８Ａ、図１８Ｂは、水中及び空気中の環境下で、導光板１７の入光部の第１領域１７ｃ（凸レンズ状に形成された領域）及び第２領域１７ｂ（プリズム状に形成された領域）に入射光を入射したときのそれぞれの照度分布のシミューション結果をグラフ化した図である。図１８Ａは、水中での、第１領域１７ｃ（凸レンズ状に形成された領域）または第２領域１７ｂ（プリズム状に形成された領域）に入射光を入射したときの１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果をグラフ化した図である。図１８Ｂは、空気中での、第１領域１７ｃ（凸レンズ状に形成された領域）または第２領域１７ｂ（プリズム状に形成された領域）に入射光を入射したときの１ｍ先の地点の照度分布のシミューション結果をグラフ化した図である。
　図１８Ａ、図１８Ｂに示す特性を考慮して、図１８Ｃに示すように、照明装置１０の水中での使用時には、第１領域１７ｃに入射光を入射し、照明装置１０の空気中での使用時には、第２領域１７ｂに入射光を入射することで、水中と空気中で同等の配光特性を実現できる。具体的には、コントローラ６０は、水中で照明装置１０を使用する時には、ＬＥＤ素子２１ａ群を発光させ、空気中で照明装置１０を使用する時には、ＬＥＤ素子２１ｂ群を発光させるようにＬＥＤ駆動回路５０を制御すればよい。
　（２）構成例２
　上記の例では、図６Ｂまたは図１４に示すように、導光板１７の入光部において形状を異ならせた第１領域１７ａ、１７ｃと第２領域１７ｂを交互に配置し、導光板１７の形状によって導光板１７内部に入射した光の配光を異ならせていた。しかし、導光板１７内部に入射した光の配光を異ならせるために、必ずしも第１領域と第２領域の間で、導光板１７の入光部の形状を異ならせる必要はない。
　例えば、図１９Ａ、図１９Ｂに示すように、導光板１７の入光部において、第１領域及び第２領域の双方ともフラットな面状に形成してもよい。この場合、第１領域及び第２領域それぞれに対向して配置するＬＥＤ素子２１ａ、２１ａの配光特性を異ならせる。すなわち、第１領域に対向して配置するＬＥＤ素子２１ａとして、図７Ａに示すような標準タイプのＬＥＤ素子や図７Ｃに示すような狭い配光タイプのＬＥＤ素子を用い、第２領域に対向して配置するＬＥＤ素子２１ｂとして、図７Ｂに示すような広い配光タイプのＬＥＤ素子を用いる。コントローラ６０は、複数のＬＥＤ素子２１ａからなるＬＥＤ素子群または複数のＬＥＤ素子２１ｂからなるＬＥＤ素子群のいずれかを駆動するようＬＥＤ駆動回路５０を制御する。図１９Ａに示すように、複数のＬＥＤ素子２１ａからなるＬＥＤ素子群が発光するように制御された場合、導光板１７内部において入射光は拡散せず、導光板１７の中心Ａに向かって伝搬し、これにより中心部の照度が比較的高くなる。一方、図１９Ｂに示すように、複数のＬＥＤ素子２１ｂからなるＬＥＤ素子群が発光するように制御された場合、導光板１７内部において入射光は拡散し、導光板１７の中心部からずれた外周部付近を伝搬し、これにより外周部の照度が比較的高くなる。この構成によっても、照明装置の光学部材を機械的に駆動せずに配光特性を容易に切り替えることができ、コストを低減でき、信頼性を向上することができる。
　３．効果、等
　以上のように本実施の形態の照明装置１０は、複数のＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂ（発光素子の一例）と、入光部を介してＬＥＤ素子からの光を入射し、入射した光を内部に伝搬させ出射面から出射する導光板１７と、導光板１７から出射された光を受けてレンズアレイ１５（レンズ部材の一例）と、を備える。導光板１７は、光を入射する第１領域１７ａ、１７ｃと、光を入射する第２領域１７ｂを備える。第１領域１７ａ、１７ｃは、第１領域１７ａ、１７ｃから導光板１７内へ入射した光が第１の配光特性を有するような領域である。第２領域１７ｂは、第２領域１７ｂから導光板１７内へ入射した光が第１の配光特性よりも広い第２の配光特性を有するような領域である。第１領域１７ａ、１７ｃと第２領域１７ｂとは規則正しく配置される。さらに、第１領域１７ａ、１７ｃ及び第２領域１７ｂのそれぞれに対向して各ＬＥＤ素子２１ａ、２１ｂが配置される。
　照明装置１０は、導光板１７の第１領域１７ａ、１７ｃに対向して配置されるＬＥＤ素子２１ａ群と、第２領域１７ｂに対向して配置されるＬＥＤ素子２１ｂ群とのいずれか一方を選択的に駆動するＬＥＤ駆動回路５０を備えてもよい。
　以上の構成により、第１領域１７ａ、１７ｃから入射した光は導光板１７の内部において第１の配光特性に応じた方向に伝搬する。また、第２領域１７ｂから入射した光は導光板１７の内部において第２の配光特性に応じた方向に伝搬する。このように導光板１７内の伝搬方向が異なるため、導光板１７から出射する光の照度分布すなわち配光特性が異なる。
　例えば、第１の配光特性が狭い配光を示す場合、入射した光は導光板１７の中心方向に向かって伝搬する。この場合、第１領域１７ａ、１７ｃから光を入射した場合、導光板１７の中心部の照度が比較的高くなる。これに対して、第２の配光特性はより広い配光を示し、入射した光が拡散するような場合、入射した光は、導光板１７内の外周部付近を伝搬する。このため、第２領域１７ｂから光を入射した場合、導光板１７の外周部の照度が比較的高くなる。
　このように、本実施の形態の照明装置１０によれば、光を入射する領域を第１領域１７ａ、１７ｃまたは第２領域１７ｂに切り替えることにより、導光板１７の出射光の照度分布すなわち配光特性を切り替えることが可能となる。すなわち、本実施の形態の照明装置１０によれば、レンズアレイ１５等の光学部材を機械的に駆動させることなく、照明光の配光特性を切り替えることができるため、可動部材を機械的に駆動するための駆動部材を設ける必要がなく、製造コストを抑制できる。また、可動部材や駆動部材がないことから信頼性も向上できる。
　（第２の実施の形態）
　第１の実施の形態で示した照明装置の適用例を説明する。図２０は、第１の実施の形態の照明装置１０を備えた水中画像撮影装置を示した図である。水中画像撮影装置１００は、水中に潜水可能であり、水中を移動しながら水中の画像を撮影し、記録媒体に記録することができる。
　水中画像撮影装置１００はフレーム１０３を備え、フレーム１０３に、水中を移動するための推進手段として複数のスクリュー１０５が種々の向きに取り付けられている。さらに、フレーム１０３には、画像を撮影するための防水機能を有する複数のカメラ１１０も取り付けられている。カメラ１１０は、撮影により生成した画像データを記録媒体（例えば、メモリカード）に格納する。
　水中画像撮影装置１００は、それぞれのスクリュー１０５の回転数を制御することで所望の方向に進むことができる。水中画像撮影装置１００は、被写体に対して照明装置１０から照明光を照射し、カメラ１１０により画像を撮影する。
　このような水中画像撮影装置１００は例えば橋桁やダムの点検に使用可能である。橋桁やダムの壁等を点検する場合に、水上に露出した部分から水没した部分へと連続して点検する場合がある。このような場合に、本実施の形態の照明装置１０によれば、水上に露出した部分の画像を撮影する場合と、水中にある部分の画像を撮影する場合とで、照明光の配光特性をそれぞれの環境に応じた特性に切り替えることができる。このため、水上に露出した部分及び水没した部分の双方において、良質な画像を撮影することができる。
　（他の実施の形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記の実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
　第１の実施の形態では、異なる２つの配光特性を得るため、第１領域１７ａ、１７ｃと第２領域１７ｂとで導光板１７の入光部の形状を異ならせる例（図６、図１４）、及び、第１領域１７ａ、１７ｃと第２領域１７ｂとで発光素子の配光特性を異ならせる例（図１９）を説明した。それらの考え方を組み合わせても良い。すなわち、図６または図１４に示すように第１領域１７ａまたは１７ｃと第２領域１７ｂとで導光板１７の入光部の形状を異ならせた上で、さらに、第１領域１７ａまたは１７ｃと第２領域１７ｂに対して、図１９に示すように配光特性の異なる発光素子２１ａ、２１ｂを対向させて配置してもよい。
　上記の実施の形態においては、第１領域１７ａまたは１７ｃと第２領域１７ｂとを交互に（１つおきに）配置したが、第１領域と第２領域の配置はこれに限定されない。例えば、１つの第１領域１７ａまたは１７ｃと、２つの第２領域１７ｂとを交互に配置してもよい。すなわち、所定数の第１領域１７ａまたは１７ｃと、所定数の第２領域１７ｂとが交互に配置されればよい。
　上記の実施の形態においては、ＬＥＤ素子２１ａ群とＬＥＤ素子２１ｂ群のいずれかを駆動させるかはコントローラ６０が制御した。コントローラ６０は、スイッチを介したユーザに指示に基づき、駆動すべきＬＥＤ素子群を切り替えてもよい。または、コントローラ６０は、所定の状態（例えば、照明装置が水中にある状態）を検知するセンサから検知信号を受信し、その検知信号の内容に基づき、駆動すべきＬＥＤ素子群を切り替えてもよい。
　上記の実施の形態において、導光板１７の第２領域１７ｂに形成されるプリズムや第１領域１７ｃに形成される凸レンズに関して、それらの形状、大きさ、数を適宜調整することで配光特性を所望のものに設定することができる。
　上記の実施の形態では、導光板１７の入光部において２種類の領域（第１領域１７ａ、１７ｃ及び第２領域１７ｂ）を配置したが、入射した光の配光特性が異なる３種類以上の領域を配置してもよい。これにより、導光板１７の出射光の配光特性を多段階に切り替えることができる。
　以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
　したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示は、照明光の配光特性を切り替えることができ、照明装置に有用できる。本開示は、例えば、水中および空気中の双方の環境において使用する照明装置に適用できる。
　１０　照明装置
　１１　カバー
　１５　レンズアレイ（レンズ部材）
　１５ａ　レンズ
　１７　導光板
　１７ａ，１７ｃ　第１領域（集光した光が入射してくる領域）
　１７ｂ　第２領域（拡散した光が入射してくる領域）
　１７ｘ　凹状反射部
　１９　反射板
　２１ａ，２１ｂ　ＬＥＤ素子（発光素子）
　２３　ＬＥＤ基板
　２５　ベース部
　５０　ＬＥＤ駆動回路
　６０　コントローラ
　１００　水中画像撮影装置

Claims (7)

  1. 　複数の発光素子と、
    　入光部を介して前記発光素子からの光を入射し、入射した光を内部に伝搬させ出射面から出射する導光板と、
    　前記導光板から出射された光を受けるレンズ部材と、を備え、
    　前記導光板の入光部には、入射した光が第１の配光特性を有する第１領域と、入射した光が前記第１の配光特性よりも広い第２の配光特性を有する第２領域とが規則正しく配置され、
    　前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれに対向して前記発光素子がそれぞれ配置される、
    照明装置。
  2. 　前記第１領域はフラットな面または凸レンズを含み、前記第２領域は複数のプリズムを含む、請求項１記載の照明装置。
  3. 　前記第１領域に対向して、前記第１の配光特性を有する発光素子を配置し、前記第２領域に対向して、前記第２の配光特性を有する発光素子を配置する、請求項２記載の照明装置。
  4. 　前記第１及び第２領域をフラットな面で形成し、
    　前記第１領域に対向して、前記第１の配光特性を有する発光素子を配置し、前記第２領域に対向して、前記第２の配光特性を有する発光素子を配置する、請求項１記載の照明装置。
  5. 　前記第１領域と前記第２領域とは交互に配置される、請求項１記載の照明装置。
  6. 　前記第１領域に対向して配置される発光素子群と、前記第２領域に対向して配置される発光素子群とのいずれか一方を選択的に駆動する駆動回路をさらに備えた、請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
  7. 　画像を撮影するカメラと、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置と
    を備えた画像撮影装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019090853A (ja) * 2017-11-10 2019-06-13 有限会社イノン 水中用ストロボ装置及びその透光カバー部

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004061693A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Advanced Display Inc 面状光源装置及びそれを用いた液晶表示装置
JP2005310422A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明装置およびその製造方法
JP2009054454A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Sharp Corp 導光板、面光源装置、および液晶表示装置
JP2013140732A (ja) * 2012-01-05 2013-07-18 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 光源装置、照明装置及び配光方法
JP2013156557A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Shiseido Co Ltd 撮影用光照射装置、情報端末装置及び撮影方法
JP2014116236A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Panasonic Corp 照明装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004061693A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Advanced Display Inc 面状光源装置及びそれを用いた液晶表示装置
JP2005310422A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明装置およびその製造方法
JP2009054454A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Sharp Corp 導光板、面光源装置、および液晶表示装置
JP2013140732A (ja) * 2012-01-05 2013-07-18 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 光源装置、照明装置及び配光方法
JP2013156557A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Shiseido Co Ltd 撮影用光照射装置、情報端末装置及び撮影方法
JP2014116236A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Panasonic Corp 照明装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019090853A (ja) * 2017-11-10 2019-06-13 有限会社イノン 水中用ストロボ装置及びその透光カバー部
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