WO2017204217A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2017204217A1
WO2017204217A1 PCT/JP2017/019207 JP2017019207W WO2017204217A1 WO 2017204217 A1 WO2017204217 A1 WO 2017204217A1 JP 2017019207 W JP2017019207 W JP 2017019207W WO 2017204217 A1 WO2017204217 A1 WO 2017204217A1
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WO
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light
illumination
reflected
light source
lens
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PCT/JP2017/019207
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English (en)
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Inventor
小泉　文明
Original Assignee
株式会社ｎｉｔｔｏｈ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/06—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of refractors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device.
  • Patent Document 1 discloses an illumination device that can change the spot diameter of an illumination by moving a light source and a lens relatively along the optical axis and changing the distance between the two.
  • the illuminance unevenness on the illuminated surface of the illumination light is as small as possible. Even when the spot diameter of the illumination is changed by changing the distance between the light source and the lens, it is preferable that the unevenness of the illumination illuminance is small regardless of the spot diameter.
  • an object of the present invention is to provide an illuminating device with little illumination unevenness regardless of the spot diameter, even when the spot diameter of the illumination is changed by changing the distance between the light source and the lens.
  • the illumination device of the present invention can change the distance between the light source and the illumination lens within a predetermined range along the optical axis.
  • An illumination device capable of changing an illumination range of emitted illumination light, wherein an illumination lens includes an incident surface on which light emitted from a light source enters the illumination lens, and an incident surface into the illumination lens. It has a concave reflecting surface that reflects part of incident light toward the illumination direction, and an exit surface that emits light incident from the incident surface toward the illumination direction.
  • the first incident surface and the second incident surface are formed on the inner surface of the concave portion that has an opening formed on the side where light from the light source can enter and is recessed in a direction opposite to the direction in which the light source is disposed.
  • the first incident surface is disposed on the bottom surface of the recess, A light collecting lens surface having a convex surface on the light source side so as to collect the light from the light source, and the second incident surface of the illumination lens so that the light from the light source can be transmitted toward the reflecting surface. It is an inner surface of a recess formed around the optical axis, and the first incident surface moves the first incident surface of the main illumination light as the light source and the illumination lens relatively move toward each other. It is shaped to increase the light distribution angle of the non-reflective illumination light that is transmitted and emitted from the exit surface, and the reflection surface and the second entrance surface are transmitted through the second entrance surface of the main illumination light and are reflected by the reflection surface.
  • (1) As the light source and the illumination lens move relatively closer to each other, the emission direction of the reflected illumination light emitted from the emission surface changes the optical axis with respect to the emission position on the emission surface of the reflected illumination light. Tilt toward the opposite side.
  • (2) The light distribution angle of the reflected illumination light is increased as the light source and the illumination lens move in a relatively approaching direction.
  • the one having the smallest irradiation angle with respect to the optical axis of the light from the light source to the second incident surface is defined as the first reflected light, and the light source is directed to the second incident surface.
  • the second reflected light has the largest irradiation angle with respect to the optical axis until reaching the second incident surface, and the irradiation angle with respect to the optical axis until the light reaches the second incident surface from the light source is the first reflected light and the second reflected light.
  • the first reflected light of the first to third reflected lights is in a state where the light source and the illumination lens are farthest within a predetermined range, Illuminates near the optical axis on the surface to be illuminated.
  • the reflecting surface and the second incident surface are not crossed after the first reflected light and the third reflected light are emitted from the emission surface in a state where the light source and the illumination lens are farthest from each other within a predetermined range. It may be a shape.
  • the first incident surface has a higher image height as the exit angle increases within a range where the exit angle of the light beam passing through the first entrance surface reaches a predetermined angle.
  • the image height may be lowered as the emission angle increases.
  • a fly-eye lens may be disposed on the exit surface of the illumination lens.
  • the present invention even when the illumination spot diameter is changed by changing the distance between the light source and the lens, it is possible to provide an illuminating device with little illumination illuminance regardless of the spot diameter.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1st reflected light, 2nd reflected light, and 3rd reflected light among reflected illumination light when a light source is light-emitted in the state which has arrange
  • the reflected illumination light when the light source emits light with the illumination lens of the illumination device according to the embodiment of the present invention arranged at the rear end position, the first reflected light, the second reflected light, and the third reflected light
  • FIG. 7 It is sectional drawing of the illuminating device which shows the optical path of light. It is the figure which extended and showed the optical path of the 1st reflected light, the 2nd reflected light, and the 3rd reflected light which are shown in FIG. 7 to the to-be-illuminated surface 1 meter ahead. It is a figure which shows the aspherical extension line of the reflective surface of the lens for illumination of the illuminating device which concerns on embodiment of this invention.
  • the light source emits light with the illumination lens of the illumination device according to the embodiment of the present invention arranged at the front end position
  • the light enters from the first incident surface and exits from the output surface without passing through the reflecting surface.
  • It is sectional drawing of the illuminating device which shows the optical path of non-reflective illumination light. It is sectional drawing of the illuminating device which shows the optical path of non-reflective illumination light when a light source is light-emitted in the state which has arrange
  • FIG. 3 is a diagram in which the cross-sectional view shown in FIG. 2 of the illumination lens according to the embodiment of the present invention and the cross-sectional view of the illumination lens according to the comparative example are superimposed.
  • the optical path of 1st reflected light, 2nd reflected light, and 3rd reflected light is shown among reflected illumination light when a light source is light-emitted in the state which has arrange
  • the optical path of the 1st reflected light, the 2nd reflected light, and the 3rd reflected light is shown among reflected illumination light when a light source is made to emit light in the state where the illumination lens of the lighting equipment concerning a comparative example is arranged in an intermediate position. It is sectional drawing of an illuminating device. It is the figure which extended and showed the optical path of the 1st reflected light shown in FIG. 17, the 2nd reflected light, and the 3rd reflected light to the to-be-illuminated surface 1 meter ahead.
  • the reflected illumination light when the light source emits light with the illumination lens of the illumination device according to the comparative example arranged at the rear end position, the optical paths of the first reflected light, the second reflected light, and the third reflected light It is sectional drawing of the illuminating device shown. It is the figure which extended and showed the optical path of the 1st reflected light shown in FIG. 19, the 2nd reflected light, and the 3rd reflected light to the to-be-illuminated surface 1 meter ahead from the output surface.
  • FIG. 1 is a plan view of an illumination device according to an embodiment of the present invention as viewed from the exit surface side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the hatching which should be shown in FIG. 2 is abbreviate
  • An illumination apparatus 1 includes a light source 2, an illumination lens 3 that emits light emitted from the light source 2, and controls the light distribution of the incident light, and an illumination lens. 3 is moved along the optical axis L.
  • the light source 2 uses LED (Light-Emitting-Diode) chip parts.
  • the illumination lens 3 is an integrally molded product of a transparent material (lens material) such as acrylic resin, polycarbonate resin, or glass.
  • the moving mechanism 21 includes a lens holding cylinder 22 that holds the illumination lens 3 and a fixed cylinder 23.
  • the lens holding cylinder 22 and the fixed cylinder 23 are coupled by a screw portion 24.
  • the lens holding cylinder 22 is rotated around the optical axis L, the lens holding cylinder 22 is led by the screw portion 24 and moves along the optical axis L.
  • the illumination lens 3 moves along the optical axis L, and the distance (interval) between the light source 2 and the illumination lens 3 is set to the optical axis L. Can change along.
  • the illustration of the moving mechanism 21 is omitted for easy understanding of the drawings.
  • the mechanism for changing the distance between the light source 2 and the illumination lens 3 along the optical axis L may be a mechanism for moving the light source 2 along the optical axis L. Moreover, it is good also as a structure which moves both the lens 3 for illumination and the light source 2.
  • the illumination lens 3 has an incident surface 4 on which light emitted from the light source 2 enters the illumination lens 3 and a part of the light incident on the illumination lens 3 from the incident surface 4 in the illumination direction B. It has a reflecting surface 5 as a reflecting surface having a concave shape to reflect, and an exit surface 6 that emits light incident from the entrance surface 4 into the illumination lens 3 in the illumination direction B.
  • the reflecting surface 5 is an aspherical concave mirror having a center of curvature on the optical axis L side.
  • the illumination direction B is a direction from the illumination device 1 toward the illuminated surface 9 that the illumination device 1 illuminates. In the following description, the illumination direction B may be described as the front (front side). Moreover, the direction opposite to the illumination direction B may be described as the rear (rear side).
  • the illumination lens 3 has a recess 8 that is formed with an opening 7 at the rear end and is recessed forward.
  • the concave portion 8 is formed so that light emitted from the light source 2 can enter the side where the light source 2 is disposed.
  • the inner surface of the recess 8 becomes the incident surface 4.
  • the incident surface 4 has a first incident surface 4A and a second incident surface 4B.
  • the first incident surface 4 ⁇ / b> A is a condensing lens surface that is disposed on the bottom surface of the concave portion 8 and has a convex surface on the light source 2 side (towards the rear) so as to condense light from the light source 2.
  • the second incident surface 4B is an inner surface formed in the recess 8 around the optical axis L of the illumination lens 3 so that the light from the light source 2 can be transmitted toward the reflecting surface 5.
  • the light source 2 emits light through a fluorescent resin that encloses the LED chip portion. That is, the light emission part of the light source 2 has an area. Therefore, it is difficult to design the illumination lens 3 that can obtain a desired illuminance distribution by tracking the optical path of the illumination light. Therefore, the illumination lens 3 is designed on the basis of simulation software and actual measurement results so that light emitted from the emitting portion having an area has a desired illuminance distribution on the illuminated surface 9.
  • the illumination lens 3 is designed so that the light emitted from the light source 2 has a desired illuminance distribution on the illuminated surface 9 as a whole.
  • the point light source 2A is a point on the optical axis L of the LED chip.
  • the point light source 2A can be incident on the incident surface 4 when the illumination lens 3 is disposed at a front end position F described later.
  • Light is the main illumination light.
  • the predetermined irradiation angle of the main illumination light is set to 148 °.
  • the predetermined irradiation angle is a fixed value that does not change even if the distance between the light source 2 and the illumination lens 3 is changed along the optical axis L.
  • reflected illumination light light that is incident from the second incident surface 4B and reflected by the reflecting surface 5 and then emitted from the emitting surface 6
  • reflected illumination light is incident from the first incident surface 4A and reflected by the reflecting surface 5.
  • non-reflective illumination light is incident from the emission surface 6 without being reflected by the light.
  • the distance between the light source 2 and the exit surface 6 of the illumination lens 3 can be changed within a predetermined range along the optical axis L by the moving mechanism 21.
  • the illumination range depends on the shape including the size of the areas of the entrance surface 4 and the exit surface 6.
  • the predetermined range of the distance between the light source 2 and the exit surface 6 is such that the illumination range on the illuminated surface 9 is a desired width according to the shape including the area of the entrance surface 4 and the exit surface 6. Is set to be When the light source 2 and the emission surface 6 are in the state where the light source 2 and the emission surface 6 are farthest from each other and the illumination range becomes the widest in the illumination range having a desired width.
  • the distance between the light source 2 and the exit surface 6 is such that the light source 2 and the exit surface 6 are closest to each other.
  • the reflection surface 5 is a total reflection surface that totally reflects a part of the main illumination light incident into the illumination lens 3 from the second incident surface 4B in the illumination direction B.
  • the first incident surface 4 A is closest to the light source 2 from the front end position F where the first incident surface 4 A is farthest from the light source 2, and the light source 2 is in the recess 8.
  • the rear end position R can be moved.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the illumination device 1 for explaining the optical path of the reflected illumination light when the illumination lens 3 of the illumination device 1 is disposed at the front end position F.
  • FIG. 3 is a diagram in which a part of the reflected illumination light is added to the cross-sectional view of the illumination device 1 shown in FIG.
  • the main illumination light emitted from the illumination device 1 is emitted by the light distribution of the rotation target with the optical axis L as the center.
  • the optical path of the reflected illumination light in FIGS. 3 and 4 (FIG. 4 will be described later) is shown only on one side (one side) with respect to the optical axis L. The other side (the other side) is not shown.
  • 3 and 4 exemplify three light beams of the first reflected light P1, the second reflected light P2, and the third reflected light P3.
  • the methods shown in FIGS. 3 and 4 are the same in FIGS. 5, 6, 7, 8, 9, 15, 16, 17, 18, 19, and 20. To do.
  • the first reflected light P1, the second reflected light P2, and the third reflected light P3 are light emitted from the light source 2 and incident on the second incident surface 4B among the reflected illumination light reflected by the reflecting surface 5.
  • the exit angle with respect to the axis L is (1) The smallest one is the first reflected light P1, (2) The largest one is the second reflected light P2, (3) An intermediate light between the first reflected light P1 and the second reflected light P2 is defined as a third reflected light P3.
  • the exit angle of the first reflected light P1 with respect to the optical axis L is about 26 °
  • the exit angle of the second reflected light P2 with respect to the optical axis L is about 74 °
  • the outgoing angle of the third reflected light P3 with respect to the optical axis L is about 50 °.
  • the angular emission angle of the first reflected light P1, the second reflected light P2, and the third reflected light P3 with respect to the optical axis L differs depending on the distance between the illumination lens 3 and the light source 2. That is, in the illumination device 1, when the illumination lens 3 is disposed at the rear end position R, the emission angle of the first reflected light P1 with respect to the optical axis L is about 38 °, and the second reflected light P2 with respect to the optical axis L. The emission angle is about 74 °, and the emission angle of the third reflected light P3 with respect to the optical axis L is about 56 °.
  • the emission angle of the first reflected light P1 with respect to the optical axis L is about 30 °
  • the emission angle of the second reflected light P2 with respect to the optical axis L is about 74 °.
  • the outgoing angle of the third reflected light P3 with respect to the optical axis L is about 52 °.
  • the intermediate position M is a position between the front end position F and the rear end position R.
  • the intermediate position M does not need to be a strictly central (middle) position between the front end position F and the rear end position R. For example, it may be about 30% of the distance between the front end position F and the rear end position R from the center position between the front end position F and the rear end position R.
  • the illuminating device 1 is configured, for example, such that the surface to be illuminated is set at a position about 1 meter away from the exit surface 6 and a desired illuminance distribution is obtained in a desired illumination range at this position.
  • FIG. 4 is a diagram showing the optical paths of the first reflected light P1, the second reflected light P2, and the third reflected light P3 shown in FIG. 3 extending from the exit surface 6 to the illuminated surface 9 about 1 meter away.
  • the surface 9 to be illuminated is not limited to 1 meter and can be a desired distance, and the shape including the size of the illumination lens 3 and the shape of the light source 2 are set according to this distance.
  • the “predetermined distance” is a distance that can be determined according to the application of the lighting device 1 or the like.
  • a predetermined distance can be set to about 1 meter, and when the lighting device 1 is used as room lighting that illuminates the floor surface from the ceiling. , About 2.5 emails can be set as a predetermined distance. Furthermore, when using the illuminating device 1 in order to illuminate the picture displayed on the wall surface from the ceiling side, about 2 meters can be set to a predetermined distance.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the illuminating device 1 showing the optical path of the reflected illumination light when the illumination lens 3 of the illuminating device 1 is disposed at an intermediate position M that is a position between the rear end position R and the front end position F. It is.
  • FIG. 6 is a view showing the optical paths of the first reflected light P1, the second reflected light P2, and the third reflected light P3 shown in FIG. 5 extending from the exit surface 6 to the illuminated surface 9 1 meter ahead.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the illumination device 1 showing the optical path of the reflected illumination light when the illumination lens 3 of the illumination device 1 is disposed at the rear end position R.
  • FIG. 8 is a view showing the optical paths of the first reflected light P1, the second reflected light P2, and the third reflected light P3 shown in FIG. 7 extending from the exit surface 6 to the illuminated surface 9 1 meter ahead.
  • the reflective surface 5 and the second incident surface 4B have shapes that satisfy the following conditions (1), (2), and (3).
  • the reflecting surface 5 and the second incident surface 4B are emitted from the light source 2 as shown in FIGS. 3, 4, 5, 6, 6, 7 and 8, and are incident surface 4, reflecting surface 5 and emitting surface 6.
  • the emission direction of the reflected illumination light emitted via the light is changed according to the movement from the front end position F to the rear end position R of the illumination lens 3 (movement where the light source 2 and the illumination lens 3 relatively approach each other).
  • the shape is inclined from one side of the axis L toward the other side.
  • the reflecting surface 5 and the second incident surface 4 ⁇ / b> B move from the front end position F to the rear end position R of the illumination lens 3 (the light source 2 and the illumination lens 3. And the light distribution angle (irradiation range) of the reflected illumination light emitted from the emission surface 6 is increased.
  • the first reflected light P1 The illumination surface 9 is illuminated closest to the optical axis L. That is, the first reflected light P1 illuminates the vicinity of the optical axis L on the illuminated surface 9.
  • the illumination lens 3 used in the illumination device 1 is configured to satisfy the following conditions. That is, as shown in FIG. 9, the light source 2 is located at the vertex 5 ⁇ / b> B on the aspherical extension line 5 ⁇ / b> A of the reflecting surface 5 arranged on the optical axis L (shown in an arc shape with a dashed line in FIG. 9).
  • the angle (emission angle) a1 of the first reflected light P1 with respect to the optical axis L is 20 ° or more and 25 ° or less
  • the emission angle a2 of the second reflected light P2 with respect to the optical axis L are set to 55 ° or more and 65 ° or less, such as the aspherical shape of the reflecting surface 5 and the angle of the second incident surface 4B with respect to the optical axis L.
  • the reflecting surface 5 and the second incident surface 4B have the first reflected light P1 and the third reflected light P3 in a state where the illumination lens 3 is disposed at the front end position F.
  • the shape is such that it does not intersect after exiting from the exit surface 6.
  • the first incident surface 4A has a shape that increases the light distribution angle of the non-reflective illumination light as the light source 2 and the illumination lens 3 move in a relatively approaching direction.
  • FIG. 10 shows non-reflective illumination light that enters from the first incident surface 4A and exits the exit surface 6 without passing through the reflective surface 5 when the illumination lens 3 of the illumination device 1 is disposed at the front end position F. It is sectional drawing of the illuminating device 1 which shows these optical paths. 10 is obtained by adding an optical path of non-reflective illumination light to the cross-sectional view of the illumination device 1 shown in FIG. The method shown in FIG. 10 is the same for FIGS. 11 and 12 described later.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the illuminating device 1 showing an optical path of non-reflective illumination light when the illuminating lens 3 of the illuminating device 1 is disposed at an intermediate position M that is a position between the rear end position R and the front end position F.
  • FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the illuminating device 1 showing an optical path of non-reflective illumination light when the illuminating lens 3 of the illuminating device 1 is disposed at the rear end position R.
  • the light (non-reflective illumination light) from the light source 2 incident from the first incident surface 4A is collected. Further, as can be seen from FIGS. 10, 11 and 12, the illumination range of the non-reflective illumination light becomes wider as the illumination lens 3 moves from the front to the rear.
  • the optical path P4 and the optical path P5 indicate the light rays at the peripheral edge across the optical axis L of the non-reflective illumination light.
  • the shape of the first incident surface 4A is such that the image height of each light beam (the light beam of non-reflective illumination light) emitted from the point light source 2A and transmitted through the first incident surface 4A on the illuminated surface 9 is the optical axis L of each light beam.
  • the shape is changed as follows according to the angle (emitting angle) with respect to. That is, the shape of the first incident surface 4A is such that the image height increases as the emission angle increases within a range from 0 ° (coincidence with the optical axis L) to a predetermined angle of each light beam. If the angle is exceeded, the image height decreases as the exit angle increases.
  • the illuminance on the peripheral side of the illumination range by the non-reflective illumination light on the illuminated surface 9 can be increased, and the illumination of the illuminated surface 9 together with the reflected illumination light A uniform illuminance can be achieved.
  • the predetermined emission angle is set to about 5/10 of the maximum emission angle of the non-reflective illumination incident on the first incident surface 4A.
  • the image height of each ray increases as the emission angle of each light beam increases from 0 ° to about 5/10 of the maximum emission angle, and for each light ray having a maximum emission angle of about 5/10 or more,
  • the shape of the first incident surface 4A is formed so that the image height decreases as the exit angle increases.
  • the illuminance distribution does not change abruptly before and after the predetermined angle (5/10 of the maximum emission angle), and the predetermined emission angle is in the range of 4/10 to 7/10 of the maximum emission angle. If it exists, it can aim at equalization
  • the shape of the first incident surface 4 so that the image height on the illuminated surface 9 decreases as the exit angle increases for light rays exceeding the predetermined exit angle, as shown in FIG.
  • the light in the region surrounded by X in the figure (the region of the non-reflective illumination light exceeding the predetermined emission angle) is divided into the inner surface and the outer light in this region, the output surface 6 and the surface to be illuminated. 9 cross each other.
  • FIG. 14 is a diagram in which the cross-sectional view shown in FIG. 2 of the illumination lens 3 according to the embodiment of the present invention and the cross-sectional view of the illumination lens 3 ′ according to the comparative example are superimposed.
  • the solid line shows the illumination lens 3 according to the embodiment of the present invention
  • the broken line shows the illumination lens 3 ′ according to the comparative example.
  • the curvature of the reflecting surface 5 of the illumination lens 3 according to the present invention is slightly smaller toward the concave portion 8 side (front to rear) than the reflection surface 5 ′ of the illumination lens 3 ′ according to the comparative example. .
  • the shape of the illumination lens 3 ′ according to the comparative example other than the shape of the reflecting surface 5 ′ is the same as the shape of the illumination lens 3 according to the embodiment of the present invention.
  • the illuminating device 11 which concerns on a comparative example uses the light source 2 similarly to the illuminating device 1 which concerns on embodiment of this invention, and the movement range of the light source 2 is also the same as the illuminating device 1.
  • FIG. 15 which concerns on a comparative example uses the light source 2 similarly to the illuminating device 1 which concerns on embodiment of this invention, and the movement range of the light source 2 is also the same as the illuminating device 1.
  • illumination device 11 indicating the illumination device 11 itself according to the comparative example and “illumination lens 3 ′” as a component thereof. Except for “reflecting surface 5 ′”, description will be given with reference numerals corresponding to the respective elements of lighting device 1 according to the embodiment of the present invention, and description of each element will be omitted.
  • the light corresponding to the first reflected light P1 is referred to as the first reflected light P1 ′
  • the light corresponding to the second reflected light P2 is referred to as the second reflected light P2 ′.
  • the third reflected light P3 ′ is equivalent to the above-described third reflected light P3.
  • the irradiation angles of the first reflected light P1 ′, the second reflected light P2 ′, and the third reflected light P3 ′ from the light source 2 to the second incident surface 4B with respect to the optical axis L are the first reflection described above. It is the same as the light P1, the second reflected light P2 and the third reflected light P3.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the illumination device 11 for explaining the optical path of the reflected illumination light when the illumination lens 3 of the illumination device 11 is disposed at the front end position F.
  • FIG. FIG. 16 is a diagram showing the optical paths of the first reflected light P1 ′, the second reflected light P2 ′, and the third reflected light P3 ′ shown in FIG. 15 extending from the exit surface 6 to the illuminated surface 9 1 meter ahead. is there.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the illuminating device 1 for explaining the optical path of the reflected illumination light when the illumination lens 3 of the illuminating device 11 is disposed at an intermediate position M between the rear end position R and the front end position F. is there.
  • FIG. 18 is a diagram showing the optical paths of the first reflected light P1 ′, the second reflected light P2 ′, and the third reflected light P3 ′ shown in FIG. 17 extended from the exit surface 6 to the illuminated surface 9 1 meter ahead. It is.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the illumination device 11 for explaining the optical path of the reflected illumination light when the illumination lens 3 of the illumination device 11 is disposed at the rear end position R.
  • FIG. 20 shows the optical paths of the first reflected light P1 ′, the second reflected light P2 ′, and the third reflected light P3 ′ shown in FIG. 19 extended from the exit surface 6 to the illuminated surface 9 1 meter ahead. It is.
  • the reflective surface 5 and the second incident surface 4 ⁇ / b> B are emitted from the light source 2 and emitted through the incident surface 4, the reflective surface 5 ′ and the exit surface 6.
  • the light emission direction is changed from one side of the optical axis L to the other side in accordance with the movement of the illumination lens 3 from the front end position F to the rear end position R (movement in which the light source 2 and the illumination lens 3 relatively approach).
  • the irradiation range light distribution angle
  • the first reflected light P 1 ′ illuminates the vicinity of the optical axis L on the illuminated surface 9.
  • the illuminating device 1 and the illuminating device 11 are the same.
  • the reflecting surface 5 and the second incident surface 4 ⁇ / b> B have the first reflected light P ⁇ b> 1 ′ and the third reflected light 3 in the state where the illumination lens 3 is disposed at the front end position F.
  • the reflected light P ⁇ b> 3 ′ is shaped to intersect after exiting from the exit surface 6. This is the difference between the lighting device 11 according to the comparative example and the lighting device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the optical path of the non-reflective illumination light of the illuminating device 11 which concerns on a comparative example is the same as the optical path of the non-reflective illumination light of the illuminating device 1 which concerns on embodiment of this invention shown in FIG.10, FIG11 and FIG.12.
  • FIG. 21 is a diagram showing an illuminance distribution when the illumination lens 3 is arranged at the front end position F in the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention and the illumination device 11 according to the comparative example.
  • FIG. 22 shows a case where the illumination lens 3 is arranged at an intermediate position M between the rear end position R and the front end position F in the illumination apparatus 1 according to the embodiment of the present invention and the illumination apparatus 11 according to the comparative example. It is a figure which shows illuminance distribution.
  • FIG. 22 shows a case where the illumination lens 3 is arranged at an intermediate position M between the rear end position R and the front end position F in the illumination apparatus 1 according to the embodiment of the present invention and the illumination apparatus 11 according to the comparative example. It is a figure which shows illuminance distribution.
  • FIG. 21 is a diagram showing an illuminance distribution when the illumination lens 3 is arranged at the front end position F in the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention and the illumination device 11 according to the comparative example.
  • FIG. 23 is a diagram showing an illuminance distribution when the light source 2 and the illumination lens 3 are arranged at the rear end position R in the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention and the illumination device 11 according to the comparative example. .
  • These illuminance distributions are illuminance distributions on the illuminated surface 9 that is 1 meter away from the exit surface 6.
  • FIG. 21, FIG. 22, and FIG. 23 those with the letter “present invention” under the illuminance distribution (for example, (present invention-R reflected light)) are related to the embodiment of the present invention.
  • 2 is an illuminance distribution of the lighting device 1.
  • those with the letter “comparative example” attached under the illuminance distribution are those of the lighting device 11 according to the comparative example. Illuminance distribution.
  • FIGS. 21, 22 and 23 those with the number “reflected illumination light” attached under the illuminance distribution (for example, (Invention-R reflected illumination light)) are the embodiments of the present invention. It is an illuminance distribution of "reflective illumination light” of the illuminating device 1 which concerns on, and the illuminating device 11 which concerns on a comparative example. 21, 22, and 23, the letters “non-reflective illumination light” attached under the illuminance distribution (for example, (Invention-R non-reflective illumination light)) are used to implement the present invention.
  • FIGS. 21, 22 and 23 those with the letters “synthetic illumination light” attached under the illuminance distribution (for example, (Invention-R composite illumination light)) are embodiments of the present invention.
  • This is an illuminance distribution of “synthesized illumination light” obtained by synthesizing “reflected illumination light” and “non-reflective illumination light”, which is light emitted during actual use of the illumination device 1 according to the embodiment and the illumination device 11 according to the comparative example. .
  • the illuminance distribution of the illuminating device 1 according to the embodiment of the present invention is such that the illuminance of the synthesized light is greater than that of the illuminating device 11 according to the comparative example, particularly when the illumination lens 3 is disposed at the intermediate position M or the rear end position R. It can be seen that the distribution is uniform and the change in illuminance distribution is smooth.
  • the illumination lens 3 when the illumination lens 3 is arranged at the intermediate position M, the illumination range of the synthesized illumination light of the illumination device 1 is almost uniformly bright, whereas the synthesized illumination light of the illumination device 11 It can be seen that the bright range is limited to a slightly central portion of the entire illumination range. This tendency also appears in the illuminance distribution when the illumination lens 3 is disposed at the rear end position R as shown in FIG.
  • FIG. 6 and FIG. 18 showing the optical path of the reflected illumination light when the light source 2 is arranged at the intermediate position M.
  • FIG. The third reflected light P3 of the illumination device 1 takes an optical path at the outer edge of the illumination range far from the optical axis L as compared to the third reflected light P3 ′ of the illumination device 11 (see FIGS. 6 and 18).
  • the first reflected light P1, P1 ′ is the strongest, followed by the third reflected light P3, P3 ′, and the weakest light is the second reflected light P2, P2 ′.
  • the illuminating device 1 distributes the optical path of the third reflected light P3 to the outer side (the second reflected light P2 side) of the third reflected light P3 ′ of the illuminating device 11. That is, the illumination device 1 distributes the third reflected light P3 so as to compensate for the illuminance of the second reflected light P2, which is light with low illuminance.
  • the second reflected light P2 ′ of the illumination device 11 is distributed on the center side of the illumination range as compared to the second reflected light P2 of the illumination device 1. Therefore, the illuminance distribution shown in FIG. 22 is different.
  • Such a characteristic of the optical path of the illumination device 1 is also seen when the illumination lens 3 is disposed at the rear end position R (see FIGS. 8, 20, and 23). This is one reason why the illuminance distribution of the illuminating device 1 is uniform compared to the illuminating device 11 according to the comparative example.
  • the feature of the optical path of the illumination device 1 is that the first reflected light P1 and the third reflected light P3 do not intersect after being emitted from the emission surface 6 in a state where the illumination lens 3 is disposed at the front end position F.
  • the illumination device 1 can change the distance between the light source 1 and the illumination lens 3 within a predetermined range along the optical axis L. By changing this distance, the illumination device 1
  • the illumination device can change the illumination range of illumination light emitted from the lens 3.
  • the illumination lens 3 reflects the incident surface 4 on which the light emitted from the light source 2 enters the illumination lens 3 and a part of the light incident on the illumination lens 3 from the incident surface 4 toward the illumination direction.
  • a reflecting surface 5 as a concave reflecting surface, and an exit surface 6 that emits light incident from the entrance surface 4 toward the illumination direction.
  • the incident surface 4 has an opening 7 formed on the side on which the light source 2 is disposed so that light from the light source 2 can enter, and an inner surface of a recess 8 that is recessed in a direction opposite to the direction in which the light source 2 is disposed.
  • the first incident surface 4A and the second incident surface 4B are formed.
  • the first incident surface 4A is a condensing lens surface that is disposed on the bottom surface of the concave portion 8 and has a convex surface on the light source 2 side so as to condense light from the light source 2.
  • the second incident surface 4B is an inner surface of the concave portion 8 formed around the optical axis of the illumination lens 3 so that the light from the light source 2 can be transmitted toward the reflecting surface 5.
  • 4 A of 1st entrance planes are the light which permeate
  • the reflective surface 5 and the second incident surface 4B are the following (1) with respect to the reflected illumination light that is the main illumination light that is transmitted through the second incident surface 4B, reflected by the reflective surface 5, and emitted from the exit surface 6. (2) A shape that satisfies the conditions of (3).
  • the emission direction of the reflected illumination light emitted from the emission surface 6 is relative to the emission position of the reflected illumination light on the emission surface 6. Then, it is inclined toward the opposite side across the optical axis 2.
  • the light distribution angle of the reflected illumination light is increased as the light source 2 and the illumination lens 3 move in a relatively approaching direction.
  • the first reflected light P1 illuminates the surface 9 to be illuminated closest to the optical axis L. That is, the first reflected light P1 illuminates the vicinity of the optical axis L on the illuminated surface 9.
  • the illuminating device 1 Since the illuminating device 1 has the above-described configuration, even when the spot diameter of the illumination is changed by changing the distance between the light source 2 and the illumination lens 3, the illuminance spots and the illuminance are irrespective of the spot diameter. It can be set as illumination with little change of distribution.
  • attains the 2nd entrance plane 4B from the light source 2 among the reflected illumination light reflected on the reflective surface 5 is the minimum.
  • the light having the maximum emission angle with respect to the optical axis L from the light source 2 to the second incident surface 4B is the second reflected light P2.
  • the reflecting surface 5 and the second incident surface 4B has a shape in which the first reflected light P1 and the third reflected light P3 do not intersect after being emitted from the emission surface 6 in a state where the light source 2 and the illumination lens 3 are farthest from each other within a predetermined range. .
  • the illumination device 1 has the above-described configuration and changes the illumination range by changing the distance between the light source 2 and the illumination lens 3, as shown in FIGS. 21 to 23, the illuminance distribution of the illumination range The illumination range can be changed while suppressing the occurrence of spots.
  • the illuminance distribution of the main illumination light on the surface to be illuminated 9 is obtained by effectively complementing the illuminance of the dark part generated in the central portion of the reflected illumination light with the non-reflective illumination light.
  • the present inventor has found out that they can be made more uniform through intensive studies.
  • the illuminance distribution of the reflected illumination light on the surface to be illuminated 9 has a low illuminance at the center. It becomes.
  • the illuminance distribution on the illuminated surface 9 of the non-reflective illumination light transmitted through the first incident surface 4A is higher at the center side. Therefore, the illuminating device 1 can make the illuminance distribution of the main illumination light uniform by supplementing the low-illuminance portion of the central portion of the reflected illumination light with the non-reflective illumination light on the illuminated surface 9.
  • the illuminance at the central portion of the non-reflective illumination light is too high, the illuminance distribution of the main illumination light cannot be suitably made uniform.
  • the first incident surface 4A of the illumination device 1 has a higher image height as the emission angle becomes larger in a range where the emission angle of the light beam passing through the first incident surface 4A reaches a predetermined angle. If the predetermined output angle exceeds a predetermined output angle, the image height is decreased as the output angle increases. As a result, the non-reflective illumination light has an increased illuminance on the peripheral side while suppressing an increase in illuminance on the center side of the illumination range on the illuminated surface 9.
  • the illuminance on the peripheral side can be increased while appropriately increasing the illuminance at the central portion. Therefore, the illuminance distribution on the illuminated surface 9 of the entire main illumination light can be preferably made uniform.
  • the lighting device 1 according to the embodiment of the present invention described above is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
  • a fly-eye lens may be arranged on the exit surface 6 of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram showing an illuminance distribution when the illumination lens of the illumination device according to the modification in which the fly-eye lens is arranged on the exit surface 6 of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention is arranged at the front end position F. It is.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an illuminance distribution when the illumination lens of the illumination device according to the modification is disposed at an intermediate position M between the rear end position R and the front end position F.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an illuminance distribution when the illumination lens of the illumination device according to the modification is disposed at the rear end position R.
  • FIG. 24 those with the letter “modified example” attached under the illuminance distribution (for example, (modified example-R reflected illumination light)) are the embodiments of the present invention. It is an illumination intensity distribution of the illuminating device of the modification which concerns on this.
  • FIG. 24, FIG. 25, and FIG. 26 that have the letter “reflected light” attached under the illuminance distribution (for example, (variation-R reflected illumination light)) are included in the embodiment of the present invention. It is an illuminance distribution of “reflected illumination light” of the illumination device of the modification. 24, FIG. 25, and FIG. 26, in which the letter “non-reflective illumination light” is attached under the illuminance distribution (for example, (variation-R non-reflective illumination light)) It is an illuminance distribution of “non-reflective illumination light” of the apparatus. Further, in FIG. 24, FIG. 25, and FIG.
  • those with the letter “synthesized illumination light” under the illuminance distribution are those of the illumination device of the modified example. It is an illuminance distribution of “synthesized illumination light” obtained by synthesizing “reflected illumination light” and “non-reflective illumination light”, which is light emitted in actual use.
  • the 24, 25 and 26 also show the illuminance distribution of the illumination device 1 according to the embodiment of the present invention so that the effect of the fly-eye lens can be easily confirmed.
  • the illuminance distribution of the illumination device 1 is a reproduction from FIGS. 21, 22 and 23, respectively.
  • the change in the illuminance distribution is smoother by arranging the fly-eye lens on the exit surface 6 and allowing the emitted light to pass through the fly-eye lens.
  • the illumination lens 3 can be moved along the optical axis L from the front end position F farthest from the light source 2 to the rear end position R where the light source 2 approaches the first incident surface 4A and enters the recess 8. It is said. That is, the range in which the illumination lens 3 moves is from the position where the light source 2 is disposed outside the recess 8 to the position where the light source 2 enters the recess 8. However, the range in which the illumination lens 3 moves may be limited to a range in which the light source 2 is disposed outside the recess 8 or may be limited to a range in which the light source 2 is disposed in the recess 8.
  • LED chip parts are used for the light source 2
  • other light emitting elements such as organic EL may be used, and the shape of the light emitting elements may be leaded parts instead of chip parts.

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Abstract

【課題】光源とレンズとの間の距離を変えて照明のスポット径を変えた場合においても、スポット径に関わらず照明の照度の斑の少ない照明装置を提供する。【解決手段】光源（２）と、光源（２）から発せられた光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズ（３）を有する。照明用レンズ（３）は、光源（２）から発せられた光が照明用レンズ（３）内に入射する入射面（４）と、入射面（４）から照明用レンズ（３）内に入射した光の一部を照射方向Ｂに向けて反射する反射面（５）と、入射面（４）および反射面（５）からの光を照明方向Ｂに向けて出射する出射面（６）と、を有する。そして光源（２）は、光軸Ｌに沿って、入射面（４）から最も離れた後端位置Ｒから、入射面（４）に最も近い前端位置Ｆまで移動が可能である。光源（２）が後端位置Ｒから前端位置Ｆに移動するに従い、反射光が光軸Ｌと大きい角度で交差するようになる。光源（２）が後端位置Ｒに配置された状態では、第１反射光Ｐ１と第３反射光Ｐ３とが、出射面（６）から出射した後に交差しない。

Description

照明装置
　本発明は、照明装置に関する。
　光源とレンズとを光軸に沿って相対的に移動させ、両者の距離を変化させることで、照明のスポット径を変えることができる照明装置が、たとえば、特許文献１に開示されている。
特開平１０－６９８０１号公報
　照明光の被照明面における照度の斑は、できるだけ少ないことが好ましい。また、光源とレンズとの間の距離を変えて照明のスポット径を変える場合においても、スポット径に関わらず照明の照度の斑は少ないことが好ましい。
　そこで本発明の目的は、光源とレンズとの間の距離を変えて照明のスポット径を変えた場合においても、スポット径に関わらず照明の照度斑が少ない照明装置を提供することである。
　上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、光源と照明用レンズとの間の距離を光軸に沿って所定の範囲内で変えることができ、この距離を変えることで照明用レンズから出射される照明光の照明範囲を変えることができる照明装置であって、照明用レンズは、光源から発せられた光が照明用レンズ内に入射する入射面と、入射面から照明用レンズ内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する凹面形状の反射面と、入射面から入射した光を照明方向に向けて出射する出射面と、を有し、入射面は、光源が配置される側に光源からの光が進入可能に形成される開口部を有すると共に光源が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部の内面に形成される第１入射面と第２入射面とを有し、第１入射面は、凹部の底面に配置され、光源からの光を集光させるように光源側に凸面を有する集光レンズ面であり、第２入射面は、光源からの光を反射面に向けて透過することができるように、照明用レンズの光軸の周囲に形成される凹部の内側面であり、第１入射面は、光源と照明用レンズとが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、主照明光のうち、第１入射面を透過し出射面から出射する光である非反射照明光の配光角を大きくする形状であり、反射面および第２入射面は、主照明光のうち、第２入射面を透過し反射面で反射され出射面から出射する光である反射照明光に対して下記（１）（２）（３）の条件を満たす形状である。
（１）光源と照明用レンズとが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、出射面から出射する反射照明光の出射方向が、反射照明光の出射面における出射位置に対して、光軸を挟んだ反対側に向けて傾斜させていく。
（２）光源と照明用レンズとが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、反射照明光の配光角を大きくする。
（３）反射面で反射する反射照明光のうち、光源から第２入射面に到達するまでの光の光軸に対する照射角が最小のものを第１反射光とし、光源から第２入射面に到達するまでの光の光軸に対する照射角が最大のものを第２反射光とし、光源から第２入射面に到達するまでの光の光軸に対する照射角が、第１反射光と第２反射光との中間のものを第３反射光としたとき、光源と照明用レンズとが所定の範囲内で最も離れている状態で、第１から第３反射光のうち、第１反射光が、被照明面において最も光軸の近くを照明する。
　また、反射面および第２入射面は、光源と照明用レンズとが所定の範囲内で最も離れている状態で、第１反射光と第３反射光とが、出射面から出射した後に交差させない形状である、こととしてもよい。
　また、第１入射面は、この第１入射面を通過する光線の出射角が所定の角度までの範囲で、出射角が大きくなるほど像高を高くし、所定の出射角を越えると、逆に出射角が大きくなるほど像高を低くする形状であることとしてもよい。
　また、照明レンズの出射面にはフライアイレンズが配置されることとしてもよい。
　本発明では、光源とレンズとの間の距離を変えて照明のスポット径を変えた場合においても、スポット径に関わらず照明の照度の斑の少ない照明装置を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る照明装置を出射面側から見た平面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズを前端位置に配置させた状態で光源を発光させたときの反射照明光のうち、第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を示す照明装置の断面図である。 図３に示す第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を出射面から１メートル先の被照明面まで伸ばして示した図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズを中間位置に配置させた状態で光源を発光させたときの反射照明光のうち、第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を示す照明装置の断面図である。 図５に示す第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を出射面から１メートル先の被照明面まで伸ばして示した図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズを後端位置に配置させた状態で光源を発光させたときの反射照明光のうち、第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を示す照明装置の断面図である。 図７に示す第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を出射面から１メートル先の被照明面まで伸ばして示した図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズの反射面の非球面形状の延長線を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズを前端位置に配置させた状態で光源を発光させたときに第１入射面から入射し、反射面を経由せずに出射面を出射する非反射照明光の光路を示す照明装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズを中間位置に配置させた状態で光源を発光させたときの非反射照明光の光路を示す照明装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の照明用レンズを後端位置に配置させた状態で光源を発光させたときの非反射照明光の光路を示す照明装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る非反射照明光が第１入射面を透過する際の光路を詳細に示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明用レンズの図２に示した断面図と、比較例に係る照明用レンズの断面図とを重ね合わせた図である。 比較例に係る照明装置の照明用レンズを前端位置に配置させた状態で光源を発光させたときの反射照明光のうち、第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を示す照明装置の断面図である。 図１５に示す第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を出射面から１メートル先の被照明面まで伸ばして示した図である。 比較例に係る照明装置の照明用レンズを中間位置に配置させた状態で光源を発光させたときの反射照明光のうち、第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を示す照明装置の断面図である。 図１７に示す第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を出射面から１メートル先の被照明面まで伸ばして示した図である。 比較例に係る照明装置の照明用レンズを後端位置に配置させた状態で光源を発光させたときの反射照明光のうち、第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を示す照明装置の断面図である。 図１９に示す第１反射光、第２反射光および第３反射光の光路を出射面から１メートル先の被照明面まで伸ばして示した図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置と比較例に係る照明装置の照明用レンズを前端位置に配置したときの被照明面における照度分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置と比較例に係る照明装置の照明用レンズを中間位置に配置したときの被照明面における照度分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置と比較例に係る照明装置の照明用レンズを後端位置に配置したときの被照明面における照度分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の出射面にフライアイレンズを配置した変形例に係る照明装置の照明用レンズを前端位置に配置したときの被照明面における照度分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る変形例の照明装置の照明用レンズを中間位置に配置したときの被照明面における照度分布を示す図である。 本発明の実施の形態に係る変形例の照明装置の照明用レンズを後端位置に配置したときの被照明面における照度分布を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。
（本発明の実施の形態に係る照明装置の構成）
　図１は、本発明の実施の形態に係る照明装置を出射面側から見た平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。なお、図２に示すべきハッチングは省略している。以降の同様の断面図についてもハッチングを省略する。
　本発明の実施の形態に係る照明装置１は、光源２と、光源２から発せられた光が入射し、この入射した光の配光を制御して出射する照明用レンズ３と、照明用レンズ３を光軸Ｌに沿って移動させる移動機構２１とを有する。光源２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のチップ部品を用いている。また照明用レンズ３は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂あるいはガラスなどの透明な材料（レンズ素材）の一体成型物である。
　移動機構２１は、照明用レンズ３を保持するレンズ保持筒２２と、固定筒２３とを有する。レンズ保持筒２２と固定筒２３とは、ネジ部２４にて結合している。レンズ保持筒２２は、光軸Ｌの周りに回転させられると、ネジ部２４にリードされて光軸Ｌに沿って移動する。レンズ保持筒２２が光軸Ｌに沿って移動することで、照明用レンズ３が光軸Ｌに沿って移動し、光源２と照明用レンズ３との間の距離（間隔）を光軸Ｌに沿って変えることができる。なお、図３以降においては、図面を解り易くするため、移動機構２１の図示を省略する。光源２と照明用レンズ３との間の距離を光軸Ｌに沿って変える機構は、光源２を光軸Ｌに沿って移動させる機構としてもよい。また、照明用レンズ３と光源２との双方を移動させる構成としてもよい。
　照明用レンズ３は、光源２から発せられた光が照明用レンズ３内に入射する入射面４と、入射面４から照明用レンズ３内に入射した光の一部を照明方向Ｂに向けて反射する凹面形状の反射面としての反射面５と、入射面４から照明用レンズ３内に入射した光を照明方向Ｂに向けて出射する出射面６と、を有する。反射面５は、光軸Ｌ側に曲率中心を有る非球面形状の凹面鏡である。照明方向Ｂは、照明装置１から、この照明装置１が照明する被照明面９に向かう方向である。以下の説明において、照明方向Ｂを前方（前側）として説明することがある。また、照明方向Ｂの反対方向を後方（後側）として説明することもある。
　照明用レンズ３は、後方の端部に開口部７が形成され前方に向けて凹む凹部８を有している。凹部８は、光源２が配置される側に光源２から発せられた光が進入可能に形成される。凹部８の内面は、入射面４となる。入射面４は、第１入射面４Ａと第２入射面４Ｂとを有する。ここで第１入射面４Ａは、凹部８の底面に配置され、光源２からの光を集光させるように光源２側に（後方に向けて）凸面を有する集光レンズ面である。そして第２入射面４Ｂは、光源２からの光を反射面５に向けて透過することができるように、凹部８に照明用レンズ３の光軸Ｌの周囲に形成される内側面である。
　光源２は、ＬＥＤチップ部を封入する蛍光樹脂を介して光を出射させる。つまり、光源２の光の出射部は面積を有する。そのため、照明光の光路追跡を行うことで所望の照度分布を得ることができる照明レンズ３を設計することは難しい。そこで、照明用レンズ３は、面積を有する出射部から出射する光が被照明面９において所望の照度分布になるように、シミュレーションソフトや実測の結果に基づいて設計される。
　また、光源２の出射部から出射される全ての光を照明したい範囲（被照明面）に導き、この照明範囲を所望の照度分布とするように照明用レンズ３を構成することは困難である。そのため、照明用レンズ３は、光源２から発せられる光が全体として被照明面９において所望の照度分布になるように設計される。
　また、光源２の出射部の全面から出射する光と照明用レンズ３の構成との関係を説明することは困難である。そこで、ここでは、光源２の出射部のうち照度分布に大きな影響を与える光として、点光源２Ａから所定の照射角で照射される光を主照明光とし、この主照明光の被照明面９における照度分布が所望の照度分布となる照明用レンズ３の構成について説明する。
　点光源２Ａは、ＬＥＤチップの光軸Ｌ上の点であり、照明装置１においては、照明用レンズ３が後述する前端位置Ｆに配置されているときに、入射面４に入射することができる光を主照明光としている。照明装置１においては、主照明光の所定の照射角を１４８°としている。この所定の照射角は、光源２と照明用レンズ３の間隔を光軸Ｌに沿って変えたとしても変化しない固定値となる。また、主照明光のうち、第２入射面４Ｂから入射し反射面５で反射した後に出射面６から出射する光を「反射照明光」と言い、第１入射面４Ａから入射し反射面５で反射しないで出射面６から出射する光を「非反射照明光」と言う。
　光源２と照明用レンズ３の出射面６との間隔は、移動機構２１により光軸Ｌに沿って所定の範囲内で変えることができる。光源２と出射面６との間隔が長くなるほど被照明面９における照明範囲が狭くなり、逆に、光源２と出射面６との間隔が短くなるほど被照明面９における照明範囲が広くなる。また、照明範囲は、光源２と出射面６との間隔に加えて、入射面４および出射面６の面積の大小を含めた形状等にも依存する。
　したがって、光源２と出射面６との間隔の所定の範囲は、入射面４および出射面６の面積の大小を含めた形状等に応じて、被照明面９における照明範囲が所望の広さになるように設定される。所望の広さの照明範囲において、最も狭い照明範囲となるときの光源２と出射面６との間隔が、光源２と出射面６とが最も離れた状態であり、照明範囲が最も広くなるときの光源２と出射面６との間隔が、光源２と出射面６とが最も近づいた状態である。
　反射面５は、第２入射面４Ｂから照明用レンズ３内に入射した主照明光の一部を照明方向Ｂに向けて全反射させる全反射面である。そして照明用レンズ３は、光軸Ｌに沿って、第１入射面４Ａが光源２から最も離れた前端位置Ｆから、第１入射面４Ａが光源２に最も近づき、光源２が凹部８内に配置される後端位置Ｒまで移動が可能である。
（本発明の実施の形態に係る照明装置における照明光の光路）
　図３は、照明装置１の照明用レンズ３を前端位置Ｆに配置したときに、反射照明光の光路を説明するための照明装置１の断面図である。図３は図２に示した照明装置１の断面図に反射照明光の一部の光線を追加した図である。
　照明装置１から出射する主照明光は、光軸Ｌを中心とする回転対象の配光で出射する。図面および説明を判り易くするため、図３，４（図４は後述する）における反射照明光の光路は光軸Ｌに対して片側（一方側）のみ図示し、該片側に対して光軸Ｌの反対側（他方側）を図示していない。図３，４には、第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３の３光線が例示されている。以上の図３，４に関する図示の方法は、後述する図５，図６，図７，図８，図９，図１５，図１６，図１７，図１８，図１９および図２０についても同様とする。
　ここで、第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３は、反射面５で反射する反射照明光のうち、光源２から発せられ第２入射面４Ｂに入射する光の光軸Ｌに対する出射角が、
（１）最小のものを第１反射光Ｐ１とし、
（２）最大のものを第２反射光Ｐ２とし、
（３）第１反射光Ｐ１と第２反射光Ｐ２の中間のものを第３反射光Ｐ３とする。
　照明用レンズ３が前端位置Ｆに配置されているとき、第１反射光Ｐ１の光軸Ｌに対する出射角は約２６°、第２反射光Ｐ２の光軸Ｌに対する出射角は約７４°、そして、第３反射光Ｐ３の光軸Ｌに対する出射角は約５０°である。
　第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２、および第３反射光Ｐ３の光軸Ｌに対する角度出射角は、照明用レンズ３と光源２との間隔により異なる。つまり、照明装置１において、照明用レンズ３が後端位置Ｒに配置されているとき、第１反射光Ｐ１の光軸Ｌに対する出射角は約３８°、第２反射光Ｐ２の光軸Ｌに対する出射角は約７４°、そして、第３反射光Ｐ３の光軸Ｌに対する出射角は約５６°である。
　また、照明用レンズ３が中間位置Ｍに配置されているとき、第１反射光Ｐ１の光軸Ｌに対する出射角は約３０°、第２反射光Ｐ２の光軸Ｌに対する出射角は約７４°、そして、第３反射光Ｐ３の光軸Ｌに対する出射角は約５２°である。なお、中間位置Ｍは、前端位置Ｆと後端位置Ｒとの間の位置である。この中間位置Ｍは、前端位置Ｆと後端位置Ｒとの間の厳密な中央（真ん中）の位置である必要はない。たとえば、前端位置Ｆと後端位置Ｒとの間の中央位置から、前端位置Ｆと後端位置Ｒとの間の距離の３割程度前後していてもよい。
　照明装置１は、たとえば、被照明面を出射面６から約１メートル離れた位置に設定され、この位置で所望の照明範囲で所望の照度分布となるように構成されるものである。図４は、図３に示す第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３の光路を出射面６から約１メートル先の被照明面９まで伸ばして示した図である。なお、被照明面９は、該１メートルに限らず、所望の距離とすることができ、この距離に応じて、照明用レンズ３の大きさを含む形状、光源２の形状等を設定する。「所定の距離」は、照明装置１の用途等に応じて決定できる距離である。たとえば、照明装置１をベッドサイドの読書灯として用いる場合には、１メートル前後を所定の距離とすることができ、また、照明装置１を天井から床面を照明する室内照明として用いる場合には、２．５メール前後を所定の距離とすることができる。さらに、壁面に飾られた絵画を天井側から照明するために照明装置１を用いる場合には、２メート前後を所定の距離とすることができる。
　また図５は、照明装置１の照明用レンズ３を後端位置Ｒと前端位置Ｆとの間の位置である中間位置Ｍに配置したときの反射照明光の光路を示す照明装置１の断面図である。そして図６は、図５に示す第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３の光路を出射面６から１メートル先の被照明面９まで伸ばして示した図である。
　また図７は、照明装置１の照明用レンズ３を後端位置Ｒに配置したときの反射照明光の光路を示す照明装置１の断面図である。そして図８は、図７に示す第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３の光路を出射面６から１メートル先の被照明面９まで伸ばして示した図である。
　反射面５および第２入射面４Ｂは、以下の条件（１）（２）（３）を満たす形状とされている。
条件（１）
　反射面５および第２入射面４Ｂは、図３，図４，図５，図６，図７および図８からわかるように、光源２から発せられ、入射面４、反射面５および出射面６を経由して出射する反射照明光の出射方向を、照明用レンズ３の前端位置Ｆから後端位置Ｒへの移動（光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく移動）にしたがって、光軸Ｌの一方側から他方側に向けて傾斜させられていく形状とされている。
条件（２）
　また、図４，図６および図８からわかるように、反射面５および第２入射面４Ｂは、照明用レンズ３の前端位置Ｆから後端位置Ｒへの移動（光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく移動）にしたがって、出射面６から出射する反射照明光の配光角（照射範囲）を広くする形状とされている。
条件（３）
　照明用レンズ３が前端位置Ｆに配置されている状態で、反射面５で反射する第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３のうち、第１反射光Ｐ１が、被照明面９において光軸Ｌの最も近くを照明する。つまり、第１反射光Ｐ１が被照明面９において光軸Ｌの近くを照明する。
　なお、照明装置１に使用される照明用レンズ３は以下の条件を満たす構成とされている。つまり、図９に示すように、光軸Ｌ上に配置される反射面５の非球面形状の延長線５Ａ（図９には一点鎖線で円弧状に描写した）上における頂点５Ｂに光源２が配置されたとしたときに、第１反射光Ｐ１の光軸Ｌに対する角度（出射角）ａ１が２０°以上２５°以下となるように、かつ、第２反射光Ｐ２の光軸Ｌに対する出射角ａ２が５５°以上６５°以下となるように、反射面５の非球面形状および第２入射面４Ｂの光軸Ｌに対する角度等が設定される。
　また図３，４からわかるように、反射面５および第２入射面４Ｂは、照明用レンズ３が前端位置Ｆに配置された状態では、第１反射光Ｐ１と第３反射光Ｐ３とを、出射面６から出射した後に交差させない形状とされている。
　また、第１入射面４Ａは、光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、非反射照明光の配光角を大きくする形状とされている。
　図１０は、照明装置１の照明用レンズ３が前端位置Ｆに配置させたときの、第１入射面４Ａから入射し、反射面５を経由せずに出射面６を出射する非反射照明光の光路を示す照明装置１の断面図である。図１０は図２に示した照明装置１の断面図に非反射照明光の光路を追加したものである。以上の図１０に関する図示の方法は、後述する図１１および図１２についても同様とする。
　図１１は、照明装置１の照明用レンズ３を後端位置Ｒと前端位置Ｆとの間の位置である中間位置Ｍに配置させたときの非反射照明光の光路を示す照明装置１の断面図である。図１２は、照明装置１の照明用レンズ３を後端位置Ｒに配置させたときの非反射照明光の光路を示す照明装置１の断面図である。
　第１入射面４Ａから入射した光源２からの光（非反射照明光）は集光させられる。また、図１０，図１１および図１２からわかるように、照明用レンズ３が前方から後方に移動するに従って非反射照明光の照明範囲は広くなっていく。光路Ｐ４および光路Ｐ５は、非反射照明光の光軸Ｌを挟んだ周端の光線を示している。
　第１入射面４Ａの形状は、点光源２Ａから出射し第１入射面４Ａを透過する各光線（非反射照明光の光線）の被照明面９における像高を、該各光線の光軸Ｌに対する角度（出射角）に応じて、次のように変える形状となっている。つまり、第１入射面４Ａの形状は、該各光線の出射角が０°（光軸Ｌと一致）から所定の角度までの範囲で、出射角が大きくなるほど像高が高くなり、所定の出射角を越えると、逆に出射角が大きくなるほど像高が低くなる形状となっている。このように第１入射面４Ａの形状を形成することで、被照明面９における非反射照明光による照明範囲の周縁側の照度を高めることができ、反射照明光と相まって被照明面９の照明範の照度の均一化を図ることができる。
　本実施の形態においては、該所定の出射角は、第１入射面４Ａに入射する非反射照明の最大出射角の５／１０程度としている。つまり、出射角が０°から最大出射角の５／１０程度までは各光線の出射角が大きくなるほど各光線の像高は高くなり、最大出射角の５／１０程度以上の各光線については、逆に出射角が大きくなるほど像高が低くなるように、第１入射面４Ａの形状を形成する。
　なお、該所定の角度（最大出射角の５／１０）の前後で照度分布が急激に変わることはなく、該所定の出射角は、最大出射角の４／１０以上７／１０以下の範囲であれば照度の均一化を好適に図ることができ、好ましくは５／１０以上６／１０以下の範囲であることが好ましい。上述したように、該所定の出射角を越える光線について出射角が大きくなるほど被照明面９における像高が低くなるように第１入射面４の形状を形成することにより、図１３に示すように、図中Ｘで囲われた領域（非反射照明光のうち該所定の出射角を越える領域）内の光は、この領域内の内側の光線と外側の光線とが出射面６と被照明面９との間で互いに交差する。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
（比較例に係る照明装置の構成）
　図１４は、本発明の実施の形態に係る照明用レンズ３の図２に示した断面図と、比較例に係る照明用レンズ３’の断面図とを重ね合わせた図である。実線で示しているのが本発明の実施の形態に係る照明用レンズ３であり、破線でで示しているのが比較例に係る照明用レンズ３’である。本発明に係る照明用レンズ３の反射面５の方が、比較例に係る照明用レンズ３’の反射面５’よりも若干凹部８側（前方から後方）に向かうに従い曲率が小さくなっている。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　この反射面５’の形状以外の比較例に係る照明用レンズ３’の形状は、本発明の実施の形態に係る照明用レンズ３の形状と同一である。また、比較例に係る照明装置１１（図１５参照）は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と同様に光源２を使用し、光源２の移動範囲も照明装置１と同一である。そのため、比較例に係る照明装置１１の説明に際しては、各部材に付する符号のうち、比較例に係る照明装置１１そのものを示す「照明装置１１」およびその構成要素の「照明用レンズ３’」「反射面５’」を除き、本発明の実施の形態に係る照明装置１の各要素に相当する符号を付して説明し、また各要素の説明を省略する。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
（比較例に係る照明装置の光路）
　ここで、比較例に係る反射光のうち、上述の第１反射光Ｐ１に相当するものを第１反射光Ｐ１’とし、上述の第２反射光Ｐ２に相当するものを第２反射光Ｐ２ ’とし、上述の第３反射光Ｐ３に相当するものを第３反射光Ｐ３’とする。なお、光源２から第２入射面４Ｂに到達するまでの第１反射光Ｐ１’、第２反射光Ｐ２’および第３反射光Ｐ３’の光軸Ｌに対する照射角は、それぞれ上述の第１反射光Ｐ１、上述の第２反射光Ｐ２および上述の第３反射光Ｐ３と同一である。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　図１５は、照明装置１１の照明用レンズ３を前端位置Ｆに配置させたときの反射照明光の光路を説明するための照明装置１１の断面図である。図１６は、図１５に示す第１反射光Ｐ１’、第２反射光Ｐ２’および第３反射光Ｐ３’の光路を出射面６から１メートル先の被照明面９まで伸ばして示した図である。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　図１７は、照明装置１１の照明用レンズ３を後端位置Ｒと前端位置Ｆとの中間の中間位置Ｍに配置したときの反射照明光の光路を説明するための照明装置１の断面図である。そして図１８は、図１７に示す第１反射光Ｐ１’、第２反射光Ｐ２’および第３反射光Ｐ３’の光路を出射面６から１メートル先の被照明面９まで伸ばして示した図である。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　また図１９は、照明装置１１の照明用レンズ３を後端位置Ｒに配置させたときの反射照明光の光路を説明するための照明装置１１の断面図である。そして図２０は、図１９に示す第１反射光Ｐ１’、第２反射光Ｐ２’および第３反射光Ｐ３’の光路を出射面６から１メートル先の被照明面９まで伸ばして示した図である。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　反射面５および第２入射面４Ｂは、図１５，図１７および図１９からわかるように、光源２から発せられ、入射面４、反射面５’および出射面６を経由して出射する反射照明光の出射方向を、照明用レンズ３の前端位置Ｆから後端位置Ｒへの移動（光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく移動）に従って、光軸Ｌの一方側から他方側に向かわせる（振る）形状とされるとともに、照射範囲（配光角）を広くする形状とされ、また、第１反射光Ｐ１’が被照明面９において光軸Ｌの近傍を照明している。これらの点については、照明装置１と照明装置１１とは同様である。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　しかしながら、照明装置１１においては、図１５からわかるように、反射面５および第２入射面４Ｂは、照明用レンズ３が前端位置Ｆに配置された状態では、第１反射光Ｐ１’と第３反射光Ｐ３’とを、出射面６から出射した後に交差させる形状とされている。この点が比較例に係る照明装置１１と本発明の実施の形態に係る照明装置１との違いである。
　なお比較例に係る照明装置１１の非反射照明光の光路は、図１０，図１１および図１２に示す本発明の実施の形態に係る照明装置１の非反射照明光の光路と同一である。
（本発明の実施の形態および比較例に係る照明装置の照度分布）　
　図２１は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と比較例に係る照明装置１１とにおいて、照明用レンズ３を前端位置Ｆに配置したときの照度分布を示す図である。図２２は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と比較例に係る照明装置１１とにおいて、照明用レンズ３を後端位置Ｒと前端位置Ｆとの中間の中間位置Ｍに配置したときの照度分布を示す図である。図２３は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と比較例に係る照明装置１１とにおいて、光源２を照明用レンズ３を後端位置Ｒに配置したときの照度分布を示す図である。これらの照度分布は、出射面６から１メートル先の被照明面９における照度分布である。
　なお、図２１，図２２と図２３のうち、照度分布の下に文字「本発明」が付されたもの（たとえば（本発明－Ｒ反射光）など）は、本発明の実施の形態に係る照明装置１の照度分布である。また、図２１，図２２と図２３のうち、照度分布の下に文字「比較例」が付されたもの（たとえば（比較例－Ｒ反射光）など）は、比較例に係る照明装置１１の照度分布である。
　また、図２１，図２２と図２３のうち、照度分布の下に数字「反射照明光」が付されたもの（たとえば（本発明－Ｒ反射照明光）など）は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と比較例に係る照明装置１１の「反射照明光」の照度分布である。また、図２１，図２２と図２３のうち、照度分布の下に文字「非反射照明光」が付されたもの（たとえば（本発明－Ｒ非反射照明光）など）は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と比較例に係る照明装置１１の「非反射照明光」の照度分布である。さらに、図２１，図２２と図２３のうち、照度分布の下に文字「合成照明光」が付されたもの（たとえば（本発明－Ｒ合成照明光）など）は、本発明の実施の形態に係る照明装置１と比較例に係る照明装置１１の実際の使用時に出射される光である、「反射照明光」と「非反射照明光」を合成した「合成照明光」の照度分布である。
　本発明の実施の形態に係る照明装置１の照度分布は、特に照明用レンズ３を中間位置Ｍまたは後端位置Ｒに配置したときに、比較例に係る照明装置１１に比べて合成光の照度分布が均一になり、また照度分布の変化が滑らかになっていることがわかる。ここで図２２に示すように、照明用レンズ３を中間位置Ｍに配置したときは、照明装置１の合成照明光の照明範囲がほぼ均一に明るいのに対して、照明装置１１の合成照明光の照明範囲は、明るい箇所が照明範囲全体の僅か中央部に限られていることがわかる。この傾向は図２３に示すように、照明用レンズ３を後端位置Ｒに配置したときの照度分布でも表れている。
[規則91に基づく訂正 26.05.2017]　
　この理由は、光源２を中間位置Ｍに配置したときの反射照明光の光路を示す図６と図１８を比較すればわかりやすい。照明装置１の第３反射光Ｐ３は、照明装置１１の第３反射光Ｐ３’に比べて、光軸Ｌから離れた照明範囲の外縁の光路をとっている（図６，１８参照）。光の強さは、第１反射光Ｐ１，Ｐ１’が最も強く、次いで第３反射光Ｐ３，Ｐ３’、最も弱い光が第２反射光Ｐ２，Ｐ２’である。照明装置１は、第３反射光Ｐ３の光路を、照明装置１１の第３反射光Ｐ３’よりも外側（第２反射光Ｐ２側）に配光している。つまり照明装置１は、照度の弱い光である第２反射光Ｐ２の照度を補うように第３反射光Ｐ３を配光している。これに対し、照明装置１１の第２反射光Ｐ２’は、照明装置１の第２反射光Ｐ２に比べて照明範囲の中央側に配光されている。そのため図２２に示す照度分布の違いとなる。
　このような照明装置１の光路の特徴は、照明用レンズ３を後端位置Ｒに配置したときにも同様にみられる（図８，図２０，図２３参照）。この点が照明装置１の照度分布が比較例に係る照明装置１１に比べて、合成光の照度分布が均一になることの一因である。そしてこのような照明装置１の光路の特徴は、照明用レンズ３を前端位置Ｆに配置した状態で、第１反射光Ｐ１と第３反射光Ｐ３とが、出射面６から出射した後に交差しないように第２入射面４Ｂおよび反射面５の形状を設定することで得られることが、本発明者の鋭意検討により判明した。
（本発明の実施の形態によって得られる主な効果）
　本発明の実施の形態に係る照明装置１は、光源１と照明用レンズ３との間の距離を光軸Ｌに沿って所定の範囲内で変えることができ、この距離を変えることで照明用レンズ３から出射する照明光の照明範囲を変えることができる照明装置である。照明用レンズ３は、光源２から発せらた光が照明用レンズ３内に入射する入射面４と、入射面４から照明用レンズ３内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する凹面形状の反射面としての反射面５と、入射面４から入射した光を照明方向に向けて出射する出射面６とを有する。
　入射面４は、光源２が配置される側に光源２からの光が進入可能に形成される開口部７を有すると共に光源２が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部８の内面に形成される第１入射面４Ａと第２入射面４Ｂとを有する。第１入射面４Ａは、凹部８の底面に配置され、光源２からの光を集光させるように光源２側に凸面を有する集光レンズ面である。第２入射面４Ｂは、光源２からの光を反射面５に向けて透過することができるように、照明用レンズ３の光軸の周囲に形成される凹部８の内側面である。
　第１入射面４Ａは、光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、主照明光のうち、第１入射面４Ａを透過し出射面６から出射する光である非反射照明光の配光角を大きくする形状である。反射面５および第２入射面４Ｂは、主照明光のうち、第２入射面４Ｂを透過し反射面５で反射され出射面６から出射する光である反射照明光に対して下記（１）（２）（３）の条件を満たす形状である。
（１）光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、出射面６から出射する反射照明光の出射方向が、反射照明光の出射面６における出射位置に対して、光軸２を挟んだ反対側に向けて傾斜させていく。
（２）光源２と照明用レンズ３とが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、反射照明光の配光角を大きくする。
（３）光源２と照明用レンズ３とが所定の範囲内で最も離れている状態（照明用レンズ３が前端位置Ｆに配置されている状態）で、反射面５で反射する第１反射光Ｐ１、第２反射光Ｐ２および第３反射光Ｐ３のうち、第１反射光Ｐ１が、被照明面９において光軸Ｌの最も近くを照明する。つまり、第１反射光Ｐ１が被照明面９において光軸Ｌの近くを照明する。
　照明装置１は、上述の構成を有しているため、光源２と照明用レンズ３との間の距離を変えて照明のスポット径を変える場合においても、スポット径に関わらず照度の斑と照度分布の変化の少ない照明とすることができる。
　また、本発明の実施の形態に係る照明装置１において、反射面５で反射する反射照明光のうち、光源２から第２入射面４Ｂに到達するまでの光の光軸Ｌに対する出射角が最小のものを第１反射光Ｐ１とし、光源２から第２入射面４Ｂに到達するまでの光の光軸Ｌに対する出射角が最大のものを第２反射光Ｐ２とし、光源２から第２入射面４Ｂに到達するまでの光の光軸Ｌに対する出射角が、第１反射光Ｐ１と第２反射光Ｐ２との中間のものを第３反射光Ｐ３としたとき、反射面５および第２入射面４Ｂは、光源２と照明用レンズ３とが所定の範囲内で最も離れている状態で、第１反射光Ｐ１と第３反射光Ｐ３とが、出射面６から出射した後に交差させない形状としている。
　照明装置１は、上述の構成を有することで、光源２と照明用レンズ３との間の距離を変えて照明範囲を変化させる場合、図２１から図２３に示すように、照明範囲の照度分布の斑の発生を抑えながら照明範囲を変化させることができる。
　また、図２２および図２３に示されるように、反射照明光の中心部分に生じる暗部の照度を、非反射照明光で効果的に補完することにより、被照明面９における主照明光の照度分布をより均一化できることを、本発明者は、鋭意検討により見出した。
　図２２，２３に示すように、照明用レンズ３が中間位置Ｍあるいは後端位置Ｒに配置された状態のとき、被照明面９における反射照明光の照度分布は、中央部の照度が低いものとなる。一方、第１入射面４Ａを透過する非反射照明光の被照明面９における照度分布は、中央側ほど照度の高いものとなる。したがって、照明装置１は、被照明面９において、反射照明光の中央部の照度分布の低い部分を非反射照明光により補うことで、主照明光の照度分布の均一化を図ることができる。しかしながら、非反射照明光の中央部の照度が高すぎると、主照明光の照度分布の均一化を好適に図ることができない。
　そこで、本発明の実施の形態に係る照明装置１の第１入射面４Ａは、この第１入射面４Ａを通過する光線の出射角が所定の角度までの範囲で、出射角が大きくなるほど像高を高くし、所定の出射角を越えると、逆に出射角が大きくなるほど像高を低くする形状とされている。これにより、非反射照明光は、被照明面９における照明範囲の中央側の照度の高まりが抑えられながら周縁側の照度が高められている。このため、反射照明光の中央部の照度分布の低い部分を非反射照明により補う際に、適度に中央部の照度を高めつつ、周縁側の照度も高めることができる。したがって、主照明光全体の被照明面９における照度分布の均一化を好適に図ることができる。
（他の形態）
　上述した本発明の実施の形態に係る照明装置１は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
　たとえば、本発明の実施の形態に係る照明装置１の出射面６にフライアイレンズを配置する構成としてもよい。図２４は、本発明の実施の形態に係る照明装置１の出射面６にフライアイレンズを配置した変形例に係る照明装置の照明用レンズを前端位置Ｆに配置したときの照度分布を示す図である。図２５は、変形例の照明装置の照明用レンズを後端位置Ｒと前端位置Ｆとの中間の中間位置Ｍに配置したときの照度分布を示す図である。図２６は、変形例の照明装置の照明用レンズを後端位置Ｒに配置したときの照度分布を示す図である。これらの照度分布は、出射面６から１メートル先の被照明面９における照度分布である。
　ここで、図２４，図２５と図２６のうち、照度分布の下に文字「変形例」が付されたもの（たとえば（変形例－Ｒ反射照明光）など）は、本発明の実施の形態に係る変形例の照明装置の照度分布である。
　また、図２４，図２５と図２６のうち、照度分布の下に文字「反射光」が付されたもの（たとえば（変形例－Ｒ反射照明光）など）は、本発明の実施の形態に係る変形例の照明装置の「反射照明光」の照度分布である。また、図２４，図２５と図２６のうち、照度分布の下に文字「非反射照明光」が付されたもの（たとえば（変形例－Ｒ非反射照明光）など）は、変形例の照明装置の「非反射照明光」の照度分布である。さらに、図２４，図２５と図２６のうち、照度分布の下に文字「合成照明光」が付されたもの（たとえば（変形例－Ｒ合成照明光）など）は、変形例の照明装置の実際の使用時に出射される光である、「反射照明光」と「非反射照明光」を合成した「合成照明光」の照度分布である。
　また、図２４，図２５と図２６には、フライアイレンズの効果を確認しやすいように、本発明の実施の形態に係る照明装置１の照度分布も併せて示した。この照明装置１の照度分布は、それぞれ図２１，図２２および図２３からの転載である。
　フライアイレンズを出射面６に配置し、出射光がフライアイレンズを透過するようにすることで、照度分布の変化がより滑らかになっていることがわかる。
　また照明用レンズ３は、光軸Ｌに沿って、光源２から最も離れた前端位置Ｆから、光源２が第１入射面４Ａに近づき凹部８内に入り込む位置の後端位置Ｒまで移動が可能としている。すなわち照明用レンズ３が移動する範囲は光源２が凹部８の外に配置される位置から光源２が凹部８内に入り込む位置までである。しかしながら、照明用レンズ３が移動する範囲は、光源２が凹部８の外に配置される範囲に限定しても良いし、光源２が凹部８内に配置される範囲に限定しても良い。
　また光源２には、ＬＥＤのチップ部品を用いているが、有機ＥＬ等の他の発光素子を用いても良く、発光素子の形状もチップ部品でなくリード付き部品等であっても良い。
　１　照明装置
　２　光源
　３　照明用レンズ
　４　入射面
　５　反射面
　６　出射面
　７　開口部
　８　凹部

Claims (4)

  1. 　光源と照明用レンズとの間の距離を光軸に沿って所定の範囲内で変えることができ、上記距離を変えることで上記照明用レンズから出射される照明光の照明範囲を変えることができる照明装置であって、
    　上記照明用レンズは、
    　上記光源から発せられた光が上記照明用レンズ内に入射する入射面と、
    　上記入射面から上記照明用レンズ内に入射した光の一部を照明方向に向けて反射する凹面形状の反射面と、
    　上記入射面から入射した光を照明方向に向けて出射する出射面と、を有し、
    　上記入射面は、上記光源が配置される側に上記光源からの光が進入可能に形成される開口部を有すると共に上記光源が配置される方向に対して反対の方向に凹む凹部の内面に形成される第１入射面と第２入射面とを有し、
    　上記第１入射面は、上記凹部の底面に配置され、上記光源からの光を集光させるように上記光源側に凸面を有する集光レンズ面であり、
    　上記第２入射面は、上記光源からの光を上記反射面に向けて透過することができるように、上記照明用レンズの光軸の周囲に形成される上記凹部の内側面であり、
    　上記第１入射面は、上記光源と上記照明用レンズとが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、主照明光のうち、上記第１入射面を透過し上記出射面から出射する光である非反射照明光の配光角を大きくする形状であり、
    　上記反射面および上記第２入射面は、上記主照明光のうち、上記第２入射面を透過し上記反射面で反射され上記出射面から出射する光である反射照明光に対して下記（１）（２）（３）の条件を満たす形状である、
    ことを特徴とする照明用レンズ。
    （１）上記光源と上記照明用レンズとが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、上記出射面から出射する上記反射照明光の出射方向が、上記反射照明光の上記出射面における出射位置に対して、上記光軸を挟んだ反対側に向けて傾斜させていく。
    （２）上記光源と上記照明用レンズとが相対的に近づく方向に移動するにしたがって、上記反射照明光の配光角を大きくする。
    （３）上記反射面で反射する反射照明光のうち、上記光源から上記第２入射面に到達するまでの光の上記光軸に対する照射角が最小のものを第１反射光とし、上記光源から上記第２入射面に到達するまでの光の上記光軸に対する照射角が最大のものを第２反射光とし、　上記光源から上記第２入射面に到達するまでの光の上記光軸に対する照射角が、上記第１反射光と上記第２反射光との中間のものを第３反射光としたとき、上記光源と上記照明用レンズとが上記所定の範囲内で最も離れている状態で、上記第１から第３反射光のうち、上記第１反射光が、被照明面において最も上記光軸の近くを照明する。
  2. 　請求項１記載の照明装置において、
    　上記反射面および上記第２入射面は、上記光源と上記照明用レンズとが上記所定の範囲内で最も離れている状態で、上記第１反射光と上記第３反射光とが、上記出射面から出射した後に交差させない形状である、
    ことを特徴とする照明装置。
  3. 　請求項１または２に記載の照明装置において、
    　第１入射面は、この第１入射面を通過する光線の出射角が所定の角度までの範囲で、出射角が大きくなるほど像高を高くし、前記所定の出射角を越えると、逆に出射角が大きくなるほど像高を低くする形状である、
    ことを特徴とする照明装置。
  4. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置において、
    　上記照明レンズの前記出射面にはフライアイレンズが配置されることを特徴とする照明装置。
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