WO2019069419A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2019069419A1
WO2019069419A1 PCT/JP2017/036234 JP2017036234W WO2019069419A1 WO 2019069419 A1 WO2019069419 A1 WO 2019069419A1 JP 2017036234 W JP2017036234 W JP 2017036234W WO 2019069419 A1 WO2019069419 A1 WO 2019069419A1
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WO
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light
reflecting
incident
unit
emitted
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PCT/JP2017/036234
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English (en)
French (fr)
Inventor
佑輔 藤井
栄二 新倉
井上 陽子
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device.
  • Patent Document 1 describes a vehicular lamp including an LED, a light guide, and a reflector.
  • the light guide emits light from the side surface along the extending direction while guiding the light incident from the incident surface internally.
  • the LEDs are arranged such that light is incident on the incident surface of the light guide.
  • the reflector is disposed along the extension direction of the light guide, and reflects part of the light emitted from the side to the front of the lamp.
  • the vehicle lamp described in Patent Document 1 can increase the light emitting area.
  • the front surface of the side surfaces of the light guide is formed flat, and a step for diffusing light is formed on the front surface. Therefore, it is difficult to control the divergence angle of the light emitted from the light guide.
  • a lighting device includes a light source emitting light, and a plate-shaped reflecting portion, and the first reflecting surface and the first reflecting surface formed on the side surface of the reflecting portion when the light is incident and incident. And an optical element that reflects light from the second reflecting surface, wherein the first reflecting surface has a convex first parabolic shape along a longitudinal direction of the side surface with respect to light incident on the optical element, The second reflecting surface has a concave second parabolic shape along the longitudinal direction of the side with respect to the light incident on the optical element, and the first parabolic focal point is a first focal point, Assuming that the apex of the first parabola shape is a first apex, the focal point of the second parabola shape is a second focal point, and the apex of the second parabola shape is a second apex, the first The focal point and the second focal point are located at the same position, and the light incident on the reflective portion is It is reflected by the second reflecting surface after being reflected by
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a front view showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 1. It is a side view at the time of seeing a lighting installation concerning Embodiment 1 from + z direction.
  • FIG. 5 is a side view of the lighting device according to the first embodiment when viewed from the ⁇ z direction.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 1. It is a top view which shows the principle of a parabolic mirror.
  • FIG. 6 is a view showing the behavior of a light beam in the illumination device according to Embodiment 1. It is the figure which showed the divergence angle of the light in the light emission surface with respect to the irradiation angle of the light in the light source in the illuminating device which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a plan view showing the propagation of light in the lighting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a plan view showing the propagation of light in the lighting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing propagation of light in the lighting device according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a view showing an illuminance distribution in an emission plane in the illumination device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a lighting device according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing a light focusing portion according to a first modification of the first embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view of a light focusing portion according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the improvement of the directivity of light on the collimated surface of the light focusing portion according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a lighting device according to a first modification of the first embodiment.
  • the illumination device described below is used, for example, as a vehicle-mounted lamp.
  • vehicle-mounted lamp examples include a turn indicator, a front fog lamp, a tail lamp, a brake lamp, and a daylight. These lamps need to emit light in a determined range. Therefore, by facilitating the control of the divergence angle of the emitted light, it is possible to realize a lamp with improved light utilization efficiency.
  • "Divergence angle" is the spread angle of light.
  • the spotlight which lights only a certain area
  • a wall washer downlight of a lighting fixture whose light distribution is designed to efficiently illuminate a wall surface to be irradiated can be mentioned.
  • These luminaires can also improve the light utilization efficiency and illuminate the irradiation area by facilitating control of the divergence angle of the emitted light.
  • the x-axis direction is a direction perpendicular to the plane 10 a of the reflective unit 100.
  • the x-axis direction is a direction perpendicular to the plane 10 b of the reflective unit 100.
  • the plane 10 a side is disposed on the + x axis direction side of the reflection unit 100.
  • the plane 10 b side is disposed on the ⁇ x axis direction side of the reflection unit 100.
  • the y-axis direction is the direction in which the lighting device 1000 emits light.
  • the lighting device 1000 emits light in the ⁇ y axis direction.
  • the y-axis direction is, for example, a direction perpendicular to the light emission surface 12a.
  • the light emitting surface 12 a is disposed on the ⁇ y axis direction side of the reflecting unit 100.
  • the reflective surface 11 b is disposed on the + y axis direction side (rear side) of the reflective portion 100. Note that “viewing from the emission side” means looking at the + y axis direction side from the ⁇ y axis direction.
  • the z-axis direction is a direction perpendicular to the xy plane.
  • the + z-axis direction is a direction in which the light incident on the light guide 200 is guided.
  • the light source 300 is disposed in the ⁇ z-axis direction of the light guide 200. Note that “viewing from the light guiding direction” means viewing the ⁇ z-axis direction from the + z-axis direction.
  • Embodiment 1 The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 26.
  • the scale of dimensions may be shown differently depending on components.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the illumination device 1000.
  • FIG. 2 is a front view of the lighting device 1000.
  • FIG. FIG. 3 is a plan view of the lighting device 1000.
  • FIG. 4 and 5 are side views of the lighting device 1000.
  • FIG. FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the lighting device 1100.
  • FIG. 7 is a plan view of the lighting device 1100.
  • the lighting apparatus 1000 includes a light source 300 and an optical element 150.
  • the optical element 150 includes the light guiding unit 200 and the reflecting unit 100.
  • the optical element 150 can include the protrusion 700.
  • the light source 300 emits light.
  • the light emitted from the light source 300 is emitted from the lighting device 1000.
  • the light emitted from the light source 300 enters the light guide 200.
  • the light emitted from the light source 300 enters the light guiding unit 200 from the light incident surface 210.
  • the light source 300 is disposed to face one end surface (light incident surface 210) of the light guide 200.
  • the optical axis of the light source 300 coincides with the optical axis of the light guide 200.
  • the optical axis of the light source 300 is an axis of an angular direction which is a weighted average of the light intensity distribution with respect to the radiation angle of the light beam.
  • the optical axis of the light source 300 is, for example, an axis passing through the center of the light emitting surface 310 and perpendicular to the light emitting surface 310.
  • the light emitting surface 310 is a light emitting surface of the light source 300.
  • the optical axis of the light guide 200 is, for example, the central axis of the light guide 200.
  • the optical axis of the light source 300 is parallel to the z axis.
  • the optical axis of the light guide 200 is parallel to the z axis.
  • the reflecting unit 100 receives light from the light guiding unit 200.
  • the reflector 100 emits the incident light to the outside of the lighting device 1000.
  • the reflecting unit 100 increases the cross-sectional area of the light flux of the incident light.
  • the reflection unit 100 increases the light emitting area of the lighting device 1000. That is, the reflection unit 100 makes the light emitting area of the lighting device 1000 larger than the light emitting area of the light source 300.
  • the reflective unit 100 includes a reflective surface 11 a (first reflective surface) and a reflective surface 11 b (second reflective surface).
  • the reflection unit 100 can include a plane 10 a (first plane), a plane 10 b (second plane), and a light emitting surface 12 a.
  • the reflecting unit 100 has, for example, a plate shape.
  • the plane 10 a and the plane 10 b face each other.
  • the plane 10a and the plane 10b are parallel to the yz plane.
  • the plane 10 a is, for example, a surface on the ⁇ x axis side of the reflection unit 100.
  • the plane 10 b is, for example, a surface on the + x axis side of the reflection unit 100.
  • the reflective surfaces 11 a and 11 b are formed on the side surfaces of the reflective unit 100.
  • the reflection unit 100 has, for example, a plate shape.
  • the reflective surfaces 11a and 11b are surfaces connecting the plane 10a and the plane 10b.
  • the reflecting surface 11 a is a surface that reflects the light that has entered the reflecting unit 100.
  • the reflecting surface 11 a is a surface that reflects the light that has entered the reflecting unit 100 from the light guiding unit 200.
  • the reflective surface 11a is in contact with the plane 10a and the plane 10b.
  • the reflective surface 11 a is a side surface of the reflective unit 100.
  • the reflective surface 11 a is a side surface on the + z-axis side of the reflective unit 100.
  • the reflective surface 11a is a part of the virtual curved surface 13a (first virtual curved surface). Therefore, as described later, in the first embodiment, the reflecting surface 11a is a cylindrical surface.
  • the reflective surface 11 a has a convex shape when viewed from the inside of the reflective portion 100.
  • the reflecting surface 11 a has a parabolic shape with a convex shape along the longitudinal direction of the side surface with respect to the light incident on the optical element 150. As described later, the reflective surface 11a is an outer paraboloid.
  • the reflective surface 11 b is a surface that reflects the light reflected by the reflective surface 11 a.
  • the reflective surface 11b is in contact with the plane 10a and the plane 10b.
  • the reflective surface 11 b is a side surface of the reflective unit 100.
  • the reflecting surface 11 b is a side surface on the + y axis side of the reflecting unit 100.
  • the reflective surface 11 b is a part of the virtual curved surface 13 b (second virtual curved surface). Therefore, as described later, in the first embodiment, the reflecting surface 11a is a cylindrical surface.
  • the reflective surface 11 b has a concave shape when viewed from the inside of the reflective portion 100.
  • the reflecting surface 11 b has a concave parabolic shape along the longitudinal direction of the side surface with respect to the light incident on the optical element 150. As described later, the reflecting surface 11 b is an inner paraboloid.
  • the virtual curved surface 13a is a virtual curved surface showing the shape of the reflective surface 11a.
  • the virtual curved surface 13 a indicates the shape of the side surface of the reflecting unit 100.
  • the virtual curved surface 13a has a curvature when viewed in the direction perpendicular to the planes 10a and 10b (x-axis direction).
  • the virtual curved surface 13a has a curvature in the y-axis direction.
  • the virtual curved surface 13a has a parabolic shape on a plane parallel to the planes 10a and 10b.
  • the plane parallel to the planes 10a and 10b is the yz plane in the first embodiment.
  • the apex of the parabolic virtual curved surface 13a is vertex Vp 1.
  • the apex of the parabolic reflecting surface 11a is vertex Vp 1.
  • the focus of parabolic virtual curved surface 13a is the focal F 1. That is, the focal point of parabolic reflecting surface 11a is the focal F 1.
  • the shape of the parabola of the virtual curved surface 13 a is convex toward the inside of the reflecting portion 100. That is, the paraboloid of the virtual curved surface 13a has a convex shape as a reflecting surface. Therefore, the parabola of the virtual curved surface 13a has a concave shape as a side surface.
  • the virtual curved surface 13 a does not have curvature in the thickness direction (x-axis direction) of the reflecting portion 100. That is, the virtual curved surface 13a is a cylindrical surface. The cylindrical surface has a curvature in one direction (first direction) and no curvature in a direction (second direction) perpendicular to the direction (first direction). However, the virtual curved surface 13 a may have a curvature in the thickness direction (x-axis direction) of the reflective portion 100. In this case, the virtual curved surface 13a is a toroidal surface.
  • the toroidal surface is a surface having different curvatures in two orthogonal directions. For example, a surface such as the surface of a barrel or the surface of a donut.
  • the cylindrical surface is included in the toroidal surface.
  • the virtual curved surface 13 b is a virtual curved surface showing the shape of the reflective surface 11 b.
  • the virtual curved surface 13 b indicates the shape of the side surface of the reflecting unit 100.
  • the virtual curved surface 13b has a curvature when viewed in the direction perpendicular to the planes 10a and 10b (x-axis direction).
  • the virtual curved surface 13 b has a curvature in the z-axis direction.
  • the virtual curved surface 13b has a parabolic shape on a plane parallel to the planes 10a and 10b.
  • the plane parallel to the planes 10a and 10b is the yz plane in the first embodiment.
  • the apex of the parabolic virtual curved surface 13b is a vertex Vp 2.
  • the apex of the parabolic reflective surface 11b is the vertex Vp 2.
  • the focus of parabolic virtual curved surface 13b is the focal F 2. That is, the focal point of parabolic reflective surface 11b is the focal F 2.
  • the shape of the parabola of the virtual curved surface 13 b is concave toward the inside of the reflecting portion 100. That is, the paraboloid of the virtual curved surface 13b has a concave shape as a reflecting surface. Therefore, the shape of the parabola of the virtual curved surface 13b is convex as a side surface.
  • the virtual curved surface 13 b does not have curvature in the thickness direction (x-axis direction) of the reflecting portion 100. That is, the virtual curved surface 13b is a cylindrical surface. However, the virtual curved surface 13 b may have a curvature in the thickness direction (x-axis direction) of the reflecting portion 100. In this case, the virtual curved surface 13b is a toroidal surface.
  • the plane 10 a and the plane 10 b have a basic shape having the intersection point P 1 , the intersection point P 2 and the intersection point P 3 as apexes.
  • Intersection P 1 is on the y-z plane, an intersection of the virtual curved surface 13a and a virtual curved surface 13b.
  • Intersection P 2 is on the y-z plane, an intersection of the virtual curved surface 13a and the side surface 12.
  • Intersection P 3 is on the y-z plane, an intersection of the virtual curved surface 13b and the side surface 12.
  • the light emitting surface 12 a is formed on the side surface of the plate-shaped reflecting portion 100.
  • the light emitting surface 12a is a surface connecting the plane 10a and the plane 10b.
  • the light emitting surface 12 a is a surface from which light is emitted from the reflecting unit 100.
  • the light emitting surface 12a is a surface from which the light reflected by the reflecting surface 11b is emitted.
  • the light emitting surface 12 a is a side surface of the reflecting unit 100.
  • the light emitting surface 12 a is a side surface on the ⁇ y axis side of the reflecting unit 100.
  • the light emitting surface 12a is in contact with the plane 10a and the plane 10b.
  • the light emitting surface 12a has, for example, a planar shape.
  • the light emitting surface 12a is, for example, a surface parallel to the zx plane.
  • the light guiding unit 200 for example, increases the uniformity of the intensity distribution of the incident light.
  • the light guide unit 200 is, for example, a light homogenizing element.
  • the light guide unit 200 is disposed on the light emitting surface 12a side ( ⁇ y axis direction side) of the reflecting surface 11b.
  • the light guiding unit 200 is disposed at an end of the light emitting surface 12a side ( ⁇ y axis direction side) of the reflecting surface 11b.
  • the light guide portion 200 extends in the ⁇ z axis direction from the reflective surface 11 b.
  • the optical axis of the light guide 200 is, for example, parallel to the z axis.
  • the light incident on the light guide 200 travels in the + z-axis direction.
  • the light incident surface 210 of the light guide 200 is formed at the end of the light guide 200 on the ⁇ z axis direction side.
  • the light incident surface 210 has a planar shape perpendicular to the optical axis of the light guide 200.
  • the light incident surface 210 When the light incident surface 210 is perpendicular to the optical axis of the light source 300, light having a large divergence angle among the light emitted from the light source 300 is reflected by the side surface of the light guide 200 and guided. Of the light emitted from the light source 300, light with a large divergence angle is reflected by the side surface of the light guiding unit 200 and reaches the reflecting unit 100. Then, for example, the light reflected by the side surface 12 b or the light emitting surface 12 a reaches the reflecting surface 11 a.
  • the reflecting portion 100 Of the light emitted from the light source 300, light with a small divergence angle reaches the reflecting portion 100 without being reflected by the side surface of the light guiding portion 200. Among the light that has not been reflected by the side surface of the light guide 200 and has reached the reflective part 100, there is light that does not reach the reflective part 11a. The light which does not reach the reflection part 11 a reaches, for example, the protrusion 700.
  • the incident surface 210 of the light guide unit 200 is inclined with respect to the optical axis of the light source 300.
  • the light incident surface 210 is inclined with respect to the optical axis of the light source 300
  • the light emitted from the light source 300 is refracted at the light incident surface 210.
  • the light refracted by the light incident surface 210 is reflected by the side surface of the light guide 200 and guided.
  • the light reflected and guided by the side surface of the light guide 200 reaches the reflection surface 11 a.
  • the light flux emitted from the light source 300 is reflected by the side surface of the light guide 200 as the entire light flux and guided. In this case, the light beam emitted from the light source 300 reaches the reflecting surface 11 a.
  • the light guiding portion 201 in which the light incident surface 210 is inclined with respect to the light axis of the light source 300 reflects more light than the light guiding portion 200 in which the light incident surface 210 is perpendicular to the light axis
  • the surface 11a can be reached.
  • the light guide 200 is in the shape of a square pole.
  • the light guide 200 is not limited to the quadrangular prism shape as long as it can guide light.
  • the light guiding unit 200 may be curved in the light guiding direction of light.
  • the light guiding unit 200 may be L-shaped having a reflection surface in the middle of light guiding. The guided light is reflected by the reflecting surface to change the traveling direction. The same applies to the light guide unit 201.
  • the light emitted from the light source 300 travels, for example, repeatedly inside the light guide 200 and travels. At this time, the uniformity of the light intensity distribution is improved.
  • the light guide unit 200 changes the light emitted from the light source 300 into the light whose uniformity of the intensity distribution of the light is increased.
  • the side surface of the light guide 200 is, for example, a total reflection surface.
  • the protrusion 700 is disposed on the light emitting surface 12a side ( ⁇ y axis direction side) of the reflecting surface 11a.
  • the protrusion 700 is disposed at an end of the light emitting surface 12a side ( ⁇ y axis direction side) of the reflecting surface 11a.
  • the protrusion 700 extends in the + z-axis direction from the reflective surface 11a.
  • the optical axis of the protrusion 700 is, for example, parallel to the z-axis.
  • the optical axis of the protrusion 700 is, for example, coincident with the optical axis of the light guide 200.
  • the protrusion 700 has a square pole shape.
  • the protrusions 700 are not limited to the quadrangular prism shape as long as they can guide light.
  • the protrusion 700 has no particular optical meaning.
  • the optical element 150 when holding the optical element 150, the optical element 150 can be held at three locations, the reflective portion 100, the light guide portion 200, and the protrusion 700.
  • the side surface 12 includes a light emitting surface 12 a, a side surface 12 b of the light guide 200, and a side surface 12 c of the protrusion 700.
  • the side surface 12 is a side surface of the optical element 150.
  • the side surface 12 is a side surface on the ⁇ y axis direction side of the optical element 150.
  • the light emitting surface 12 a is a side surface on the ⁇ y axis side of the reflecting unit 100.
  • the side surface 12 b is a side surface on the ⁇ y axis side of the light guide 200.
  • the side surface 12 c is a side surface on the ⁇ y axis side of the protrusion 700.
  • the light emitting surface 12a is a light emitting surface as described above.
  • the light emitting surface 12 a is a light emitting area of the side surface 12. That is, the light emitting surface 12 a is an area of the side surface 12 from which light is emitted.
  • the light emitted from the light source 300 is emitted from the light emission surface 12a.
  • the light incident from the light guiding unit 200 to the reflecting unit 100 is emitted from the light emitting surface 12 a.
  • the side surfaces 12b and 12c are surfaces which do not emit light (non-light emitting surfaces).
  • the side surfaces 12 b and 12 c are regions of the side surface 12 which do not emit light. That is, the side surfaces 12 b and 12 c are regions of the side surface 12 from which light is not emitted.
  • light can be emitted from the side surface 12 b by forming the prism shape 600 on the side surface facing the side surface 12 b of the light guide 200.
  • the side surface 12b is a light emitting surface.
  • light can be emitted from the side surface 12 c by inclining the end surface 710 on the + z axis direction side of the protrusion 700.
  • This light is, for example, light that has traveled straight from the light guide 200.
  • the side surface 12c is a light emitting surface.
  • 8 and 9 are plan views showing the principle of the parabolic mirror. 8 and 9 will be described using x'y'z 'coordinates different from xyz coordinates.
  • the principle of the parabolic mirror is the basic principle of the behavior of light rays in the reflector 100.
  • a parabola is a set of points at equal distances from the phantom line and the focal point F.
  • the parabola is a quadratic function represented by the following equation (1). “ ⁇ ” Indicates multiplication. “/” Indicates division.
  • f is the focal length.
  • the focal length f is the distance between the vertex Vp and the focal point F.
  • the vertex Vp is an intersection point of the parabola and the axis of symmetry.
  • the symmetry axis of the parabola is a perpendicular drawn from the focal point F to the horizon.
  • parabolic surface indicates a curved surface formed when the parabola shown in FIGS. 8 and 9 is extruded in the + x axis direction or ⁇ x axis direction in FIGS. That is, the "parabolic surface” has no curvature in the x-axis direction.
  • this parabola as a boundary line, the surface seen when viewed from the side of the focal point F of the parabola is the inner paraboloid 400 a.
  • the surface viewed when viewed from the side opposite to the focal point F is taken as the outer paraboloid 400 b.
  • the reflected light beam L 2 is a light beam parallel to a straight line S 1 (axis of symmetry) connecting the vertex Vp and the focal point F.
  • light rays L 3 is reflected by the outside of the paraboloid 400b.
  • Rays L 3 is a ray parallel to the straight line S 2 (symmetry axis) connecting the vertex Vp and the focal point F of the outer parabolic 400b.
  • Light L 4 reflected by the outside of the paraboloid 400b proceeds in the direction of the straight line S 3.
  • Linear S 3 is a straight line connecting the intersection point P 4 and the focal point F of the light beam L 3 and the outer parabolic 400b.
  • FIG. 10 is a diagram showing the behavior of a light beam in the reflection unit 100. As shown in FIG. Next, it demonstrates, referring FIG. In the following description, the focus F of the virtual curved surface 13a above the focus F 1 of the reflecting surface 11a. Similarly, the focal point F of the virtual curved surface 13b and the focal point F 2 of the reflecting surface 11b.
  • the reflective surface 11 a When the reflective surface 11 a is viewed from the inside of the reflective portion 100, the reflective surface 11 a is an outer paraboloid.
  • a light beam emitted from the light source 300 is incident on the light guide 200.
  • the light beam incident on the light guiding unit 200 travels in the light guiding unit 200.
  • the light beam having traveled through the light guiding unit 200 is incident on the reflecting unit 100.
  • Light L 5 incident on the reflecting portion 100 and reaches the reflecting surface 11a.
  • the reflecting surface 11a is a paraboloidal surface of the outer.
  • the reflecting surface 11b when the reflecting surface 11b is viewed from the inside of the reflecting portion 100, the reflecting surface 11b is an inner paraboloid.
  • Light L 5 having reached the reflecting surface 11a is reflected by the reflecting surface 11a.
  • Light L 6 reflected by the reflecting surface 11a travels in the direction of the straight line S 3.
  • Linear S 3 is a straight line connecting the intersection point P 5 and the focus F 1.
  • Light L 6 reflected by the reflecting surface 11a reaches the reflecting surface 11b. In other words, taking the light L 6 that reaches this reflective surface 11b, the reflecting surface 11b is inside of the paraboloid.
  • Focus F 1 is the focal point of the reflecting surface 11a.
  • Focus F 2 is the focal point of the reflecting surface 11b.
  • the reflecting surface 11a has a light L 5 and the line S 2 is disposed in parallel.
  • Light L 5 represents a light ray incident on the reflecting surface 11a.
  • Linear S 2 is a straight line connecting the vertex Vp 1 and the focal point F 1 of the reflecting surface 11a.
  • the light beam L 5 incident on the reflecting surface 11a having a divergence angle light L 5 to be parallel to the straight line S 2 is, for example, a center ray of the light beam.
  • the “most dominant ray in the distribution” is, for example, a ray on the main optical axis.
  • the main optical axis is the optical central axis emitted by the light source, which is the direction of highest intensity radiation.
  • the “most dominant ray in the distribution” is, for example, a ray traveling in the direction of the highest light intensity.
  • light L 5 represents described as parallel light. Therefore, light L 7 is also described as parallel light.
  • the reflecting surface 11b has a linear S 1 and the light L 7 reflected by the reflective surface 11b are arranged in parallel.
  • the reflecting surface 11 b is disposed, for example, such that the straight line S 1 and the emitting direction of the light beam emitted from the light emitting surface 12 a are parallel to each other.
  • Linear S 1 is a straight line connecting the vertex Vp 2 and the focal point F 2 of the reflecting surface 11b.
  • light emitted from the light emitting surface 12a is described as light L 7.
  • light L 7 to be parallel to the straight line S 1 is, for example, a center ray of the light beam.
  • the reflective surface 11b is provided with the most dominant beam and the straight line S 1 in the distribution is arranged so as to be parallel.
  • Light L 7 shown in FIG. 10 after traveling the reflecting portion 100, and is emitted from the light exit surface 12a.
  • Light rays L 6 travels in the direction of the straight line S 3 that connects the intersection P 5 and the focus F 1.
  • Light L 6 is a light beam reflected by the reflecting surface 11a.
  • Light L 6 reflected by the reflecting surface 11a is irradiated onto the reflecting surface 11b. At this time, it is coincident with the focal point F 1 and the focal point F 2.
  • light L 6 reflected by the reflection surface 11a is equivalent to the light emitted toward the reflecting surface 11b from the focal point F 2. That is, light rays L 6 is equivalent to beam L 1 shown in FIG.
  • Linear S 1 is a straight line connecting the vertex Vp 2 and the focal point F 2 of the reflecting surface 11b.
  • the reflecting surface 11a rotates the reflecting surface 11b around the focal point F 2. That is, the reflection surface 11a, rotates the reflecting surface 11b about an axis parallel to the focal point F 2 as x-axis.
  • the x-axis is an axis perpendicular to the yz plane.
  • the reflective surfaces 11a and 11b have a parabolic shape on the yz plane.
  • the angle of the straight line S 1 is being changed relative to the straight line S 2.
  • the angle of the light beam L 7 is changed with respect to light L 5.
  • the traveling direction of the light emitted from the optical element 150 can be changed.
  • Light L 5 represents a light ray incident on the reflecting surface 11a.
  • Light L 5 having reached the reflecting surface 11a is reflected while spreading toward the reflecting surface 11b.
  • Light L 6 reflected by the reflecting surface 11a is irradiated onto the reflecting surface 11b.
  • Linear S 1 the light reflected by the reflecting surface 11b is parallel to the traveling direction.
  • Linear S 1 and parallel to the direction of light desired to be emitted from the light emitting surface 12a. Thereby, light rays L 6 irradiated to the reflecting surface 11b is reflected in a direction parallel to the straight line S 1.
  • light L 7 reflected by the reflection surface 11b is parallel light. That is, light rays L 7 has a high directivity. Light L 7 is emitted from the light exit surface 12a.
  • the light emitted from the light emission surface 12a has directivity.
  • emitted from the light-projection surface 12a has luminous intensity distribution which increased uniformity on the light-projection surface 12a.
  • FIG. 11 shows the divergence angle [degree] of light at the light emitting surface 12a with respect to the illumination angle [degree] of light at the light source 300.
  • FIG. The horizontal axis in FIG. 11 is the irradiation angle [degree] of the light emitted from the light source 300.
  • the vertical axis is the divergence angle [degree] of the light emitted from the light emission surface 12a.
  • the graph of FIG. 11 is obtained using the optical element 151 of FIG.
  • the illumination angle of the light from the light source 300 is indicated by the light intensity angle which is 10% of the maximum light intensity.
  • the divergence angle of light at the light exit surface 12a is also indicated by the light intensity angle which is 10% of the maximum light intensity.
  • the divergence angle of the light emitted from the light emission surface 12 a is determined by the irradiation angle of the light emitted from the light source 300. That is, by controlling the irradiation angle of the light emitted from the light source 300, the divergence angle of the light emitted from the light emission surface 12a can be controlled.
  • the divergence angle of the light emitted from the light emission surface 12 a is approximately 0.25 times the irradiation angle emitted from the light source 300.
  • the light emitted from the light emission surface 12 a has more directivity than the light emitted from the light source 300.
  • the curvatures of the reflective surface 11a and the reflective surface 11b in the first embodiment are determined by the radius of curvature and the conic constant.
  • the “conic constant” is a constant that determines the state of the conical surface shown in the following equation (2).
  • z in the equation (2) represents the coordinate in the central axis direction of the conical surface
  • c represents the curvature
  • r represents the coordinate in the radial direction
  • k represents the conic constant.
  • Propagation of light in a lighting device Next, propagation of light in the lighting apparatus 1000 will be described.
  • Propagation of light is the propagation of light.
  • light travels in the optical element.
  • FIG. 12 is a plan view showing the propagation of light in the lighting apparatus 1000. First, propagation of light on the xz plane will be described with reference to FIG.
  • the light emitted from the light source 300 enters the light guide 200 from the incident surface 210 of the light guide 200.
  • the light incident on the light guiding unit 200 is reflected by the side surface of the light guiding unit 200.
  • the light incident on the light guide 200 repeats total reflection at the boundary between the side surface of the light guide 200 and the outside air.
  • the light incident on the light guide 200 travels in the light guide 200.
  • the light incident on the light guide 200 travels in the light guide 200 in the + z-axis direction.
  • a part of the light rays incident on the reflecting portion 100 is reflected by the light emitting surface 12a. Further, a part of the light beam incident on the reflection unit 100 is a light beam reflected on the side surface 12 b near the light emission surface 12 a and incident on the reflection unit 100.
  • the light beam reflected by the light emitting surface 12 a travels toward the reflecting surface 11 a of the reflecting unit 100.
  • the light beam reflected by the side surface 12 b near the light emitting surface 12 a also travels toward the reflecting surface 11 a of the reflecting unit 100.
  • the light beam reflected by the light emitting surface 12a reaches the reflecting surface 11a.
  • the light beam reflected by the side surface 12 b near the light emitting surface 12 a also reaches the reflecting surface 11 a.
  • a light beam incident on the reflecting surface 11 a is reflected while being spread by the principle of the above-described parabolic mirror.
  • the light beam incident on the reflecting surface 11a is reflected toward the reflecting surface 11b.
  • the light beam reflected by the reflective surface 11 a reaches the reflective surface 11 b.
  • the light beam reflected by the reflecting surface 11a reaches, for example, almost the entire surface of the reflecting surface 11b.
  • a light beam incident on the reflecting surface 11b is reflected by the reflecting surface 11b.
  • a ray incident on the reflecting surface 11b is reflected by the reflecting surface 11b in the ⁇ y axis direction.
  • the -y-axis direction is the direction of light emitted from the lighting device 1000.
  • the light beam reflected by the reflecting surface 11b is emitted at a divergence angle determined by the irradiation angle from the light source 300 as described above.
  • the light beam reflected by the reflecting surface 11b is emitted from, for example, substantially the entire surface of the light emitting surface 12a.
  • FIG. 13 is a plan view showing the propagation of light in the lighting device 1100.
  • the light incident surface 210 of the light guide unit 201 of FIG. 13 is inclined with respect to the optical axis of the light source 300.
  • FIG. 13 when viewed from the + x axis direction, it is tilted counterclockwise with respect to the xy plane. That is, the light incident surface 210 is inclined to face in the + y axis direction.
  • the light emitted from the light source 300 is refracted by the incident surface 210. Then, the light incident from the incident surface 210 travels toward the side surface 12 b.
  • the light incident on the light guiding unit 201 is reflected by the side surface of the light guiding unit 201.
  • the light that has entered the light guide 201 travels in the light guide 201.
  • the light incident on the light guide 201 travels in the light guide 201 in the + z axis direction.
  • the light flux incident from the incident surface 210 travels toward the side surface 12 b.
  • the light flux that has entered the light guiding unit 201 is reflected by the side surface of the light guiding unit 201.
  • the central ray of the light beam emitted from the light source 300 is reflected by the side surface of the light guide 201 and guided.
  • the light flux that has entered the light guiding unit 201 travels in the light guiding unit 201.
  • the luminous flux incident on the light guiding unit 201 travels in the light guiding unit 201 in the + z-axis direction.
  • a part of the light beams incident on the reflection unit 100 is reflected by the light emission surface 12a. Further, a part of the light beam incident on the reflection unit 100 is a light beam reflected on the side surface 12 b near the light emission surface 12 a and incident on the reflection unit 100.
  • the light beam reflected by the light emitting surface 12a travels toward the reflecting surface 11a of the reflecting unit 100.
  • the light beam reflected by the side surface 12 b near the light emitting surface 12 a also travels toward the reflecting surface 11 a of the reflecting unit 100.
  • the light beam reflected by the light emitting surface 12a reaches the reflecting surface 11a.
  • the light beam reflected by the side surface 12 b near the light emitting surface 12 a also reaches the reflecting surface 11 a.
  • the behavior of the light beam after that is the same as that of the illumination device 1000 described in FIG.
  • the illumination device 1100 inclines the light incident surface 210 of the light guide portion 201 with respect to the optical axis of the light source 300. By this, even when the radiation angle of the light emitted from the light source 300 is small, the lighting device 1100 can reflect the light by the side surface of the light guiding unit 201 and guide the light. And the illuminating device 1100 can guide many lights to the reflective surface 11a.
  • the lighting device 1100 reflects the light flux of the light emitted from the light source 300 on the side to guide light. Therefore, the lighting device 1100 can guide all the light emitted from the light source 300 to the reflective surface 11 a.
  • the same thing can be realized by arranging the light guide portion 200 so as to be inclined toward the light emitting surface 12a. That is, the light guide unit 200 is disposed to be inclined toward the light emission surface 12 a. The light guiding unit 200 is disposed to be inclined with respect to the light emitting surface 12 a. And the light which injected into the reflection part 100 from the light guide part 200 is reflected by the light-projection surface 12a. That is, even if the light incident surface 210 is not inclined with respect to the optical axis of the light source 300, all the light emitted from the light source 300 can be reflected by the light emitting surface 12a.
  • light emitted from the light source 300 can be collimated light.
  • the light emitted from the light emitting surface 12a can be made parallel light on the yz plane.
  • the light beam reflected by the reflecting surface 11 b is emitted with the directivity improved.
  • the light beam reflected by the reflecting surface 11 b is emitted from the light emitting surface 12 a.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the propagation of light in the lighting device 1000.
  • the plane 10 a and the plane 10 b are parallel. Therefore, in the x-axis direction, the divergence angle of the light emitted from the light emission surface 210 is maintained at the divergence angle of the light when it is incident from the light guiding unit 200 to the reflecting unit 100.
  • the side surface on the + x axis direction side of the light guide 200 and the side surface on the ⁇ x axis direction side are parallel to the yz plane. Therefore, in the x-axis direction, the divergence angle of the light emitted from the light emission surface 12 a is maintained at the divergence angle of the light when entering the light guide 200.
  • the z-axis direction divergence angle of the light emitted from the light emission surface 12 a is approximately 0.25 times the irradiation angle emitted from the light source 300. From these facts, the divergence angle in the x-axis direction of the light emitted from the light exit surface 12a is larger than the divergence angle in the z-axis direction.
  • the x-axis direction is the thickness direction of the optical element 150.
  • the z-axis direction is the longitudinal direction of the light emitting surface 12a.
  • the z-axis direction is a direction in which the luminous flux width is expanded by the reflecting surfaces 11a and 11b.
  • the illumination devices 1000 and 1100 emit light from the light emission surface 12 a by setting the divergence angle in the z-axis direction smaller than the divergence angle in the x-axis direction.
  • the illumination devices 1000 and 1100 emit light having high directivity in the z-axis direction from the light emitting surface 12 a.
  • FIG. 15 is a view showing the illuminance distribution at a position of 0.001 mm from the light emitting surface 12a. As shown in FIG. 15, in the illumination device 1000 according to the first embodiment, the uniformity of the illuminance distribution on the light emission surface 12a is improved.
  • the illumination devices 1000 and 1100 according to the first embodiment can obtain illuminance distribution with increased uniformity on the light emission surface 12 a. That is, the lighting devices 1000 and 1100 can emit light with the uniformity of the light intensity distribution increased.
  • a highly directional light source such as a laser diode is desirable.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • various light sources such as incandescent lamps are available.
  • the cross-sectional shape of the light guide portions 200 and 201 cut in parallel to the xy plane is rectangular.
  • the cross-sectional shape of the light guides 200 and 201 may be, for example, a circle.
  • the light guides 200 and 201 may be made of, for example, an acrylic resin, a phenyl-based or dimethyl-based silicone resin, or the like.
  • the reflective portion 100 may be made of, for example, an acrylic resin, a phenyl-based or dimethyl-based silicone resin, or the like.
  • the reflective surfaces 11a and 11b can be reflective surfaces using a metal with high reflectance.
  • the reflective surfaces 11a and 11b are formed, for example, by sputtering or vapor deposition of a metal having high reflectance.
  • the reflective surfaces 11a and 11b may be formed by attaching a film containing a metal having high reflectance with an adhesive or the like.
  • the highly reflective metal is, for example, aluminum or silver.
  • the reflection unit 100 and the light guide units 200 and 201 may be integrally formed by mold molding or the like.
  • the reflective portion 100 and the light guide portions 200 and 201 may be bonded by bonding or the like after they are formed as individual members.
  • the thicknesses in the x-axis direction of the reflective portion 100 and the light guide portions 200 and 201 be equal to each other.
  • the thicknesses in the x-axis direction of the reflective unit 100 and the light guide units 200 and 201 may be different from each other.
  • the light guides 200, 201 and the protrusions 700 may be used to hold the lighting devices 1000, 1100.
  • a part of the reflection unit 100 may be used to hold the lighting devices 1000 and 1100.
  • the protrusion 700 may not be optically.
  • FIG. 16 is a plan view of an illumination device 2000 according to Modification 1 of the first embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged view of the collimating unit 500 in the illumination device 2000.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the collimating unit 500 in the illumination device 2000.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the improvement of the directivity of light on the collimating surface 520 of the collimating unit 500.
  • symbol is attached
  • the illumination device 2000 includes an optical element 150, a light source 300, and a collimating unit 500.
  • the illumination device 2000 is different from the illumination device 1000 in that the illumination device 2000 includes the collimating unit 500.
  • the collimating unit 500 is provided between the light source 300 and the light guiding unit 200.
  • the collimating unit 500 may be formed integrally with the optical element 150.
  • the collimating unit 500 includes a light incident surface 510, a collimating surface 520, and a light emitting surface 530.
  • the light incident surface 510 receives the light emitted from the light source 300.
  • the light incident surface 510 faces, for example, the light emitting surface 310 of the light source 300.
  • the light incident surface 510 has, for example, a planar shape.
  • the light incident surface 510 may not necessarily be flat.
  • the light incident surface 510 of the collimating unit 500 can be concave.
  • the light incident surface 510 of the collimating unit 500 has a spherical shape. That is, the light incident surface 510 has a hemispherical shape.
  • the amount of refraction of the light beam emitted from the light source 300 at the incident surface 510 can be reduced.
  • the collimating surface 520 reflects the light incident on the collimating unit 500.
  • the collimating surface 520 enhances the directivity of light incident on the collimating unit 500.
  • the collimating surface 520 reduces the divergence angle of the light incident on the collimating unit 500.
  • the collimating surface 520 is, for example, in the shape of a side of a cylinder.
  • the diameter on the light incident surface 510 side of the collimating surface 520 is smaller than the diameter on the light emitting surface 530 side of the collimating surface 520.
  • the inclination of the collimating surface 520 at the intersection of the collimating surface 520 and the light beam is adjusted.
  • the light beam is, for example, a light beam incident on the collimating surface 520 from the center of the light emitting surface 310 of the light source 300. Then, the directivity of the low directivity light emitted from the light source 300 is improved. The directivity of the light beam having a large divergence angle emitted from the light source 300 is improved.
  • ray L 9 shown in FIG. 19 is reflected by collimating surface 520 and is parallel to ray L 8 .
  • the light ray L 8 is, for example, a light ray emitted perpendicularly to the light emitting surface 310 from the center of the light emitting surface 310 of the light source 300.
  • the light ray L 8 is, for example, a light ray on the optical axis of the collimating unit 500.
  • the light emitting surface 530 emits the light that has entered the collimating unit 500.
  • the light beams emitted from the light emission surface 530 include the light beam L 9 reflected by the collimating surface 520 and the light beams L 8 and L 10 that directly reach the light emission surface 530 from the light incident surface 510.
  • the divergence angle of the light emitted from the light emission surface 530 is, for example, the divergence angle of the light (for example, the light ray L 10 ) emitted from the light emitting surface 310 through the end of the light emission surface 530.
  • the divergence angle of the light which injects into the light guide part 200 can be made small by employ
  • the illumination device 1000 for example, when an LED is employed as the light source 300, a light beam with low directivity is incident on the light guide 200. Then, the incident angle at the time of entering the light guiding unit 200 is maintained while the light beam travels in the light guiding unit 200.
  • the light distribution of the light emitted from the LED has a Lambert distribution.
  • the “Lambert distribution” is a light distribution when completely diffused, and is a distribution in which the luminance of the light emitting surface is constant regardless of the viewing direction.
  • the decrease in the degree of parallelism of the light (light beam L 5 ) traveling toward the reflecting surface 11 a also lowers the directivity of the light (light beam L 7 ) emitted from the light emitting surface 12 a.
  • the collimating unit 500 improves the directivity of the light emitted from the light source 300 by the collimating surface 520.
  • the collimated surface 520 suppresses variations in the incident angle to the light guide 200. That is, the divergence angle of light incident on the light guide 200 is smaller than the divergence angle when emitted from the light source 300. Then, the light beam traveling in the light guide 200 travels in the light guide 200 while repeating total reflection while maintaining the angle at the time of entering the light guide 200. Therefore, the divergence angle when entering from the light guiding unit 200 to the reflecting unit 100 is smaller than the divergence angle when exiting from the light source 300.
  • the parallelism of the light beam L 5 incident on the reflecting surface 11a is improved. Therefore, the parallelism of the light beam L 7 reflected by the reflection surface 11b is improved. And the directivity of the light radiate
  • FIG. 20 is a plan view showing the lighting device 2100. As shown in FIG. FIG. 21 is a plan view showing the progression of light in the illumination device 2100.
  • symbol is attached
  • the illumination device 2100 includes an optical element 151, a light source 300, and a collimating unit 500.
  • the illumination device 2100 has a configuration in which a collimating unit 500 is provided to the illumination device 1100.
  • the light incident surface 210 is inclined with respect to the optical axis of the collimating unit 500.
  • the light collimated by the collimating unit 500 is refracted at the light incident surface 210.
  • the light refracted by the light incident surface 210 is reflected by the side surface of the light guide 200.
  • the light refracted by the light incident surface 210 is reflected by the side surface 12 b of the light guide portion 201.
  • the light reflected by the side surface travels in the light guiding unit 200 and is incident on the reflecting unit 100.
  • the collimated light can be guided to the reflecting surface 11a. That is, collimated light can be avoided from going to the protrusion 700.
  • parallelization is used in the meaning of increasing the parallelism.
  • the collimating unit 500 may be integrally formed with the light guiding units 200 and 201. That is, the collimating unit 500 may be integrally formed with the optical elements 150 and 151. In addition, the collimating unit 500 may be formed separately from the light guiding units 200 and 201. That is, for example, the collimating unit 500 may be formed separately from the optical elements 150 and 151. That is, after forming the collimating part 500 and the light guiding parts 200 and 201 into each, the collimating part 500 may be bonded to the light guiding parts 200 and 201 with an adhesive or the like. After forming the collimating part 500 and the optical elements 150 and 151 into each, the collimating part 500 may be bonded to the light guiding parts 200 and 201 with an adhesive or the like.
  • the collimating unit 500 may be integrally formed with the light source 300. That is, for example, the collimating unit 500 may be bonded to the light source 300 with an adhesive or the like.
  • the collimating unit 500 may be made of, for example, an acrylic resin, a phenyl-based or dimethyl-based silicone resin, or the like.
  • the collimating unit 500 may have a hollow cylindrical shape. That is, the collimating unit 500 does not have the light incident surface 510 and the light emission surface 530 shown in FIG.
  • the cylindrical collimating unit 500 has a collimating surface 520.
  • the inner surface of the tube is a collimated surface 520.
  • the collimating surface 520 can be formed of resin, and a metal film with high reflectance can be applied to the reflecting surface.
  • the resin may, for example, be an acrylic resin or a phenyl or dimethyl silicone resin.
  • the highly reflective metal include aluminum or silver.
  • the highly reflective metal film is formed, for example, by sputtering or vapor deposition.
  • the collimating surface 520 may also be formed of a metal such as aluminum.
  • collimating part 500 shown by the modification 1 is an example, and is not restricted to this shape.
  • FIG. 22 is a plan view of a lighting device 3000 according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 23 is a plan view of a lighting device 3100 according to the second modification of the first embodiment.
  • the same components as those of the illumination device 1000 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted.
  • the illumination device 3000 includes an optical element 152 and a light source 300. Lighting apparatus 3000 of the second modification, the light guide portion 202 in that it has a side 120b 1 is tapered, different from the illumination device 1000,1100,2000,2100 above.
  • the illumination device 3100 includes an optical element 153 and a light source 300.
  • “Taper” means that the width or thickness, etc. of the elongated structure is tapered.
  • the side surface 120 b 1 of the light guide portion 202 has a tapered shape.
  • the side surface 120 b 1 corresponds to the side surface 12 b of the light guide 200.
  • the side surface 120b 2 facing the side surface 120b 1 of the light guide portion 203 is also tapered.
  • the light guide portions 202 and 203 are tapered on the light incident surface 210 side due to the tapered shape. That is, the optical path of the light guide 200 spreads in the traveling direction of light by the side surfaces 120 b 1 and 120 b 2 .
  • the angle of the light rays with respect to the traveling direction of light traveling in the light guiding portions 202 and 203 decreases.
  • the traveling direction of the light traveling in the light guides 202 and 203 is, for example, parallel to the optical axis of the light guides 202 and 203. That is, the directivity of the light emitted from the light source 300 is improved by the side surfaces 120 b 1 and 120 b 2 . And the divergence angle of the light at the time of entering into the reflective part 100 from the light guide parts 202 and 203 becomes small.
  • the parallelism of the light beam L 5 incident on the reflecting surface 11a is improved. Therefore, the parallelism of the light beam L 7 reflected by the reflection surface 11b is improved. And the directivity of the light radiate
  • FIG. 24 is a plan view of a lighting device 4000 according to the third modification of the first embodiment.
  • FIG. 25 is a plan view showing the propagation of light in the lighting device 4000.
  • symbol is attached
  • the illumination device 4000 includes an optical element 154 and a light source 300.
  • the lighting device 4000 is characterized in that it has a prism shape 600b on the surface facing the side surface 12b of the light guide 204 and a prism shape 600c on the surface facing the side surface 12c of the protrusion 701. It differs from 2000, 2100, 3000, and 3100.
  • the yz plane is, for example, a plane that includes the central axis of the light guide 204 and is perpendicular to the side surface 12 b.
  • the central axis of the light guide 204 is, for example, coincident with the optical axis of the light source 300.
  • the optical axis of the light source 300 is, for example, an axis passing through the center of the light emitting surface 310 and perpendicular to the light emitting surface 310.
  • the z-axis direction is, for example, the direction of the central axis of the light guide 204.
  • the central axis of the light guide unit 204 is also referred to, for example, as the optical axis of the light guide unit 204.
  • the portion of the lighting device 1000 that emits light is the light emitting surface 12a.
  • the lighting device 1000 no light is emitted from the side surfaces 12b and 12c. Therefore, only the light emitting surface 12 a of the side surface 12 emits light as the lighting device 1000 as a whole.
  • the optical device 4000 is provided with a prism shape 600 on the side facing the side faces 12 b and 12 c.
  • the prism shape 600 includes a prism shape 600 b and a prism shape 600 c.
  • a prism shape 600b is formed on the side opposite to the side 12b.
  • the light having traveled in the light guide portion 204 is reflected by the prism surface of the prism shape 600 b and emitted from the side surface 12 b.
  • a prism shape 600c is formed on the side surface facing the side surface 12c.
  • the light having traveled in the projection 701 is reflected by the prism surface of the prism shape 600 c and emitted from the side surface 12 c.
  • the optical device 4000 can emit light from the entire surface of the side surface 12 of the optical element 154.
  • the divergence angle of the light emitted from the side surface 12b of the light guide 204 is larger than the divergence angle of the light emitted from the side surface 12a.
  • the "principal optical axis" is the optical central axis emitted by the light source and is the direction of highest intensity radiation.
  • the prism shape 600 b may be integrally formed with the light guide 204.
  • the prism shape 600 c may be integrally formed with the protrusion 701.
  • the prism shape 600 b may be formed separately from the light guide 204.
  • the prism shape 600 c may be formed separately from the protrusion 701.
  • the prism shape 600b is attached to the light guide 204 with, for example, an adhesive.
  • the prism shape 600c is attached to the protrusion 701 with, for example, an adhesive.
  • the prism shape 600 may be formed of, for example, an acrylic resin, a phenyl-based or dimethyl-based silicone resin, or the like.
  • the collimating unit 500 described in the first modification is used for the lighting device 4000, the angular variation of light rays traveling in the light guiding unit 204 is reduced. Therefore, the directivity of the light emitted from the side surface 12 is improved.
  • FIG. 26 is a plan view of a lighting device 5000 according to Variation 4 of Embodiment 1.
  • FIG. 1 In the illuminating device 5000 of the modification 4, the same code
  • the illumination device 5000 includes an optical element 155, a light source 300, and a collimator lens 550.
  • the illumination device 5000 is different from the illumination devices 1000, 1100, 2000, 2100, 3000, 3100, and 4000 in that the light guide portion 205 is provided at an end of the reflection surface 11a on the light emission surface 12a side.
  • the illumination device 5000 is different from the illumination devices 1000, 1100, 2000, 2100, 3000, 3100, and 4000 in that the illumination device 5000 includes the reflection surface 160 at the end on the light emission surface 12a side of the reflection surface 11b.
  • the illumination device 5000 can also include a collimator lens 550.
  • the optical element 155 of the illumination device 5000 includes a light guide 205 at an end of the reflection surface 11 a on the light emission surface 12 a side.
  • the optical element 155 of the illumination device 5000 includes a reflection surface 160 at an end portion of the reflection surface 11 b on the light emission surface 12 a side.
  • the reflective surface 160 is disposed to face the light incident surface 210.
  • the reflective surface 160 is disposed to face the reflective surface 11 a.
  • the light incident surface 210 is disposed at the end on the + z axis direction side of the side surface 12.
  • the reflective surface 160 is disposed at the end of the side surface 12 in the ⁇ z-axis direction.
  • the side surface 12 includes a light emitting surface 12 a and a side surface 12 b.
  • the side surface 12 is a side surface on the ⁇ y axis direction side of the optical element 155.
  • the light source 300 is disposed on the + z axis direction side of the light guide 205.
  • the light source 300 emits light in the ⁇ z axis direction.
  • the light emitted from the light source 300 reaches the light incident surface 210.
  • the light reaching the light incident surface 210 enters the light guide 205 from the light incident surface 210.
  • the light incident on the light guide 205 travels in the light guide 205 in the ⁇ z axis direction.
  • the light having traveled in the light guide 205 enters the reflector 100.
  • the light that has entered the reflecting unit 100 travels in the ⁇ z-axis direction on the light emitting surface 12 a side in the reflecting unit 100.
  • the light that has entered the reflecting unit 100 travels along the light exit surface 12 a of the reflecting unit 100.
  • the light traveling along the light exit surface 12 a in the reflection unit 100 reaches the reflection surface 160.
  • the light reaching the reflective surface 160 is reflected by the reflective surface 160.
  • the light reflected by the reflection unit 160 travels toward the reflection surface 11 a.
  • the light traveling toward the reflective surface 11a reaches the reflective surface 11a.
  • the behavior of the light beam after that is the same as that of the illumination device 1000 described in FIG.
  • the light that has reached the reflective surface 11a is reflected by the reflective surface 11a.
  • the light reflected by the reflective surface 11a travels toward the reflective surface 11b.
  • the light traveling toward the reflecting surface 11b reaches the reflecting surface 11b.
  • the light reaching the reflective surface 11 b is reflected by the reflective surface 11 b.
  • the light reflected by the reflecting surface 11b travels toward the light emitting surface 12a.
  • the light traveling toward the light emitting surface 12a reaches the light emitting surface 12a.
  • the light having reached the light emitting surface 12 a is emitted from the light emitting surface 12 a.
  • the illumination device 5000 includes a collimator lens 550.
  • the collimator lens 550 is disposed between the light source 300 and the light incident surface 210.
  • the collimator lens 550 converts the light emitted from the light source 300 into parallel light.
  • the collimator lens 550 is an example of the collimator unit 500, for example.
  • the light converted into parallel light is reflected by the reflection surface 160 and then reflected by the reflection surface 11 a and the reflection surface 11 b.
  • the light reflected by the reflective surface 11b becomes parallel light. That is, on the yz plane, the light emitted from the lighting device 5000 is parallel light.
  • the illumination device 5000 can emit parallel light from the rectangular light emission surface 12a.
  • the area of the reflective surface 160 is large. Therefore, the lighting device 5000 is suitable for emitting light with a small divergence angle.
  • the reflecting unit 100 can be variously modified without departing from the scope of the present invention.
  • at least a region to which light reaches may be a curved surface, and therefore, it is not necessary to have a curvature in a range in which light does not reach.
  • a term such as “parallel” or “vertical” may be used to indicate the positional relationship between parts or the shape of parts. These represent that the range which considered the manufacturing tolerance, the variation in assembly, etc. is included. Therefore, when the positional relationship between parts or the shape of parts is described in the claims, it is indicated that the range including the manufacturing tolerance or the variation in assembly is included.
  • a light source that emits light
  • An optical element that includes a plate-shaped reflecting portion, and that receives the light and reflects the incident light by a first reflecting surface and a second reflecting surface formed on the side surface of the reflecting portion;
  • the first reflection surface has a convex first parabolic shape along a longitudinal direction of the side surface with respect to light incident on the optical element
  • the second reflection surface has a concave second parabolic shape along the longitudinal direction of the side surface with respect to light incident on the optical element
  • a focal point of the first parabolic shape is a first focal point
  • an apex of the first parabolic shape is a first apex
  • a focal point of the second parabolic shape is a second focal point
  • the second parabola If the vertex of the shape is the second vertex, The first focus and the second focus are located at the same position, The lighting device in which the light which entered into the reflection part is reflected by the second reflection surface after being reflected by the first reflection surface.
  • the optical element includes a light guide unit that guides light emitted from the light source to the reflection unit.
  • the light guide unit is disposed at an end of the second reflection surface on the light emission surface side.
  • the optical element includes a light guide unit that guides light emitted from the light source to the reflection unit.
  • a third reflective surface is provided at an end of the second reflective surface on the light emitting surface side,
  • the light guide unit is disposed at an end of the first reflection surface on the light emission surface side.
  • the light guided by the light guiding section is incident on the inside of the reflecting section from the end on the light emitting surface side of the first reflecting surface,
  • the lighting device according to Appendix 5 or 6, wherein the light incident on the reflection portion is reflected by the third reflection surface and reaches the first reflection surface.
  • a collimating unit configured to increase the parallelism of the light by receiving the light emitted from the light source;
  • the lighting device according to any one of appendices 1 to 15, wherein the light whose parallelism is increased is made incident on the light guide.

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Abstract

照明装置(1000)は光源(300)及び光学素子(150)を備える。光学素子(150)は入射した光を板形状の反射部(100)の側面である反射面(11a)及び反射面(11b)で反射する。反射面(11a)は光学素子(150)に入射した光に対して側面の長手方向に沿って凸形状の放物線形状である。反射面(11b)は光学素子(150)に入射した光に対して側面の長手方向に沿って凹形状の放物線形状である。反射面(11a)の放物線形状の焦点(F1)と反射面(11b)の放物線形状の焦点(F2)とは同じ位置に位置する。反射部(100)に入射した光は反射面(11a)で反射された後に反射面(11b)で反射される。

Description

照明装置
 本発明は照明装置に関する。
 例えば、特許文献1には、LED、導光体およびリフレクタを備える車両用灯具が記載されている。導光体は、入射面から入射した光を内部で導光しながら延出方向に沿った側面から外部に出射する。LEDは、導光体の入射面に光が入射するように配置されている。リフレクタは、導光体の延出方向に沿って配置され、側面から出射された光の一部を灯具の前方へ反射する。特許文献1に記載された車両用灯具は、発光面積を大きくすることができる。
特開2010-146818号公報
 しかしながら、特許文献1の車両用灯具において、例えば、導光体の側面のうち前面は平面状に形成されており、前面には光を拡散させるためのステップが形成されている。そのため、導光体から出射される光の発散角を制御することは難しい。
 本発明に係る照明装置は、光を発する光源と、板形状の反射部を含み、前記光を入射して、入射した前記光を前記反射部の側面に形成された第1の反射面および第2の反射面で反射する光学素子とを備え、前記第1の反射面は前記光学素子に入射した光に対して前記側面の長手方向に沿って凸形状の第1の放物線形状であり、前記第2の反射面は前記光学素子に入射した光に対して前記側面の長手方向に沿って凹形状の第2の放物線形状であり、前記第1の放物線形状の焦点を第1の焦点とし、前記第1の放物線形状の頂点を第1の頂点とし、前記第2の放物線形状の焦点を第2の焦点とし、前記第2の放物線形状の頂点を第2の頂点とすると、前記第1の焦点と前記第2の焦点とは同じ位置に位置し、前記反射部に入射した前記光は、前記第1の反射面で反射された後に前記第2の反射面で反射される。
 本発明によれば、出射される光の発散角の制御を容易にする照明装置を実現することができる。
実施形態1に係る照明装置の構成を示す斜視図である。 実施形態1に係る照明装置の構成を示す正面図である。 実施形態1に係る照明装置の構成を示す平面図である。 実施形態1に係る照明装置を+z方向から見た際の側面図である。 実施形態1に係る照明装置を-z方向から見た際の側面図である。 実施形態1に係る照明装置の構成を示す斜視図である。 実施形態1に係る照明装置の構成を示す平面図である。 放物面鏡の原理を示す平面図である。 放物面鏡の原理を示す平面図である。 実施形態1に係る照明装置における光線の挙動を示した図である。 実施形態1に係る照明装置における光源での光の照射角に対する光出射面での光の発散角を示した図である。 実施形態1に係る照明装置における光の伝搬を示す平面図である。 実施形態1に係る照明装置における光の伝搬を示す平面図である。 実施形態1に係る照明装置における光の伝搬を示す断面図である。 実施形態1に係る照明装置における出射平面内での照度分布を示す図である。 実施形態1の変形例1に係る照明装置を示す平面図である。 実施形態1の変形例1に係る光集光部を示す拡大斜視図である。 実施形態1の変形例1に係る光集光部の断面図である。 実施形態1の変形例1に係る光集光部のコリメート面における光の指向性向上を示す断面図である。 実施形態1の変形例1に係る照明装置を示す平面図である。 実施形態1の変形例1に係る照明装置における光の伝搬を示す平面図である。 実施形態1の変形例2に係る照明装置を示す平面図である。 実施形態1の変形例2に係る照明装置を示す平面図である。 実施形態1の変形例3に係る照明装置を示す平面図である。 実施形態1の変形例3に係る照明装置における光の伝搬を示す平面図である。 実施形態1の変形例4に係る照明装置を示す平面図である。
 以下に説明する照明装置は、例えば、車載用の灯具として使用される。車載用の灯具としては、方向指示器、前部霧灯、尾灯、制動灯およびデイライトなどが挙げられる。これらの灯具は、決められた範囲に光を照射する必要がある。そのため、出射される光の発散角の制御を容易にすることで、光利用効率を向上した灯具を実現することができる。「発散角」とは、光の広がる角度である。
 また、照明器具としては、例えば、ある領域にのみ光を当てるスポットライトが挙げられる。また、例えば、照射対象である壁面を効率よく照らすために、配光設計された照明器具のウォールウォッシャーダウンライトが挙げられる。これらの照明器具も、出射される光の発散角の制御を容易にすることで、光利用効率を向上して照射領域を照明することができる。
<図中座標の説明>
 以下の各実施の形態において、説明を容易にするために、各図中にxyz直交座標系の座標軸を示す。
 x軸方向は、反射部100の平面10aに垂直な方向である。x軸方向は、反射部100の平面10bに垂直な方向である。平面10a側は反射部100の+x軸方向側に配置されている。平面10b側は反射部100の-x軸方向側に配置されている。
 y軸方向は、照明装置1000が光を出射する方向である。照明装置1000は、光を-y軸方向に出射する。y軸方向は、例えば、光出射面12aに対して垂直な方向である。光出射面12aは反射部100の-y軸方向側に配置されている。反射面11bは反射部100の+y軸方向側(背面側)に配置されている。なお、「出射側から見て」とは、-y軸方向から+y軸方向側を見ることを意味する。
 z軸方向は、x-y平面に垂直な方向である。照明装置1000では、+z軸方向は、導光部200に入射した光が導光される方向である。照明装置1000では、光源300は、導光部200の-z軸方向に配置されている。なお、「導光方向から見て」とは、+z軸方向から-z軸方向を見ることを意味する。
実施の形態1.
 以下、実施の形態1について、図1~図26を用いて説明する。以下の各図面においては、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
 図1は、照明装置1000の構成を示す斜視図である。図2は、照明装置1000の正面図である。図3は、照明装置1000の平面図である。図4、5は、照明装置1000の側面図である。図6は、照明装置1100の構成を示す斜視図である。図7は、照明装置1100の平面図である。
<照明装置1000の構成>
 以下に、照明装置1000の構成について図1~図5を参照して説明する。
 図1に示すように、照明装置1000は、光源300および光学素子150を備える。光学素子150は、導光部200および反射部100を備える。光学素子150は、突起部700を備えることができる。
≪光源300≫
 光源300は、光を出射する。光源300から出射された光は、照明装置1000から出射される。光源300から出射された光は、導光部200に入射する。光源300から出射された光は、光入射面210から導光部200に入射する。
 光源300は、導光部200の一方の端面(光入射面210)に対向して設置されている。例えば、光源300の光軸は、導光部200の光軸と一致している。光源300の光軸は、光線の放射角度に対する光強度分布の加重平均となる角度方向の軸である。光源300の光軸は、例えば、発光面310の中心を通り、発光面310に垂直な軸である。発光面310は、光源300の発光面である。導光部200の光軸は、例えば、導光部200の中心軸である。実施の形態1では、光源300の光軸は、z軸に平行である。また、導光部200の光軸は、z軸に平行である。
≪反射部100≫
 反射部100は、導光部200から光を入射する。反射部100は、入射した光を照明装置1000の外に出射する。反射部100は、入射した光の光束の断面積を大きくする。反射部100は、照明装置1000の発光面積を大きくする。つまり、反射部100は、光源300の発光面積に対して、照明装置1000の発光面積を大きくする。
 反射部100は、反射面11a(第1の反射面)および反射面11b(第2の反射面)を備える。反射部100は、平面10a(第1の平面)、平面10b(第2の平面)および光出射面12aを備えることができる。反射部100は、例えば、板形状をしている。
 平面10aと平面10bとは、互いに対向している。実施の形態1では、例えば、平面10aと平面10bとは、y-z平面に平行である。平面10aは、例えば、反射部100の-x軸側の面である。平面10bは、例えば、反射部100の+x軸側の面である。
 反射面11a,11bは、反射部100の側面に形成されている。上述のように、反射部100は、例えば、板形状をしている。反射面11a,11bは、平面10aと平面10bと繋ぐ面である。
 反射面11aは、反射部100に入射した光を反射する面である。反射面11aは、導光部200から反射部100に入射した光を反射する面である。
 反射面11aは、平面10a及び平面10bと接している。反射面11aは、反射部100の側面である。照明装置1000では、反射面11aは、反射部100の+z軸側の側面である。反射面11aは、仮想曲面13a(第1の仮想曲面)の一部である。そのため、後述するように、実施の形態1では、反射面11aは、シリンドリカル面である。反射面11aは、反射部100の内部から見て凸面形状をしている。反射面11aは、光学素子150に入射した光に対して側面の長手方向に沿って凸形状の放物線形状である。後述するように、反射面11aは、外側の放物面である。
 反射面11bは、反射面11aで反射された光を反射する面である。
 反射面11bは、平面10a及び平面10bと接している。反射面11bは、反射部100の側面である。実施の形態1では、反射面11bは、反射部100の+y軸側の側面である。反射面11bは、仮想曲面13b(第2の仮想曲面)の一部である。そのため、後述するように、実施の形態1では、反射面11aは、シリンドリカル面である。反射面11bは、反射部100の内部から見て凹面形状をしている。反射面11bは、光学素子150に入射した光に対して側面の長手方向に沿って凹形状の放物線形状である。後述するように、反射面11bは、内側の放物面である。
 仮想曲面13aは、反射面11aの形状を示す仮想曲面である。つまり、仮想曲面13aは、反射部100の側面の形状を示している。
 仮想曲面13aは、平面10a,10bに対して垂直方向(x軸方向)から見ると曲率を有している。仮想曲面13aは、y軸方向に曲率を有している。仮想曲面13aは、平面10a,10bに平行な平面上で放物線の形状をしている。平面10a,10bに平行な平面は、実施の形態1では、y-z平面である。
 図10に示すように、仮想曲面13aの放物線の形状の頂点は頂点Vpである。つまり、反射面11aの放物線の形状の頂点は頂点Vpである。仮想曲面13aの放物線の形状の焦点は焦点Fである。つまり、反射面11aの放物線の形状の焦点は焦点Fである。
 仮想曲面13aの放物線の形状は、反射部100の内側に向けて凸形状をしている。つまり、仮想曲面13aの放物線の形状は、反射面としては凸形状をしている。そのため、仮想曲面13aの放物線の形状は、側面としては凹形状をしている。
 一方、実施の形態1では、仮想曲面13aは、反射部100の厚み方向(x軸方向)に曲率を有していない。つまり、仮想曲面13aは、シリンドリカル面である。シリンドリカル面は、一つの方向(第1の方向)に曲率を有し、その方向(第1の方向)に垂直な方向(第2の方向)に曲率を有さない。ただし、仮想曲面13aは、反射部100の厚み方向(x軸方向)に曲率を有していてもよい。この場合には、仮想曲面13aはトロイダル面となる。トロイダル面は、直交する2方向の曲率が異なる面のことである。例えば、樽の表面またはドーナツの表面のような面である。なお、シリンドリカル面は、トロイダル面に含まれる。
 仮想曲面13bは、反射面11bの形状を示す仮想曲面である。つまり、仮想曲面13bは、反射部100の側面の形状を示している。
 仮想曲面13bは、平面10a,10bに対して垂直方向(x軸方向)から見ると曲率を有している。仮想曲面13bは、z軸方向に曲率を有している。仮想曲面13bは、平面10a,10bに平行な平面上で放物線の形状をしている。平面10a,10bに平行な平面は、実施の形態1では、y-z平面である。
 図10に示すように、仮想曲面13bの放物線の形状の頂点は頂点Vpである。つまり、反射面11bの放物線の形状の頂点は頂点Vpである。仮想曲面13bの放物線の形状の焦点は焦点Fである。つまり、反射面11bの放物線の形状の焦点は焦点Fである。
 仮想曲面13bの放物線の形状は、反射部100の内側に向けて凹形状をしている。つまり、仮想曲面13bの放物線の形状は、反射面としては凹形状をしている。そのため、仮想曲面13bの放物線の形状は、側面としては凸形状をしている。
 一方、実施の形態1では、仮想曲面13bは、反射部100の厚み方向(x軸方向)に曲率を有していない。つまり、仮想曲面13bは、シリンドリカル面である。ただし、仮想曲面13bは、反射部100の厚み方向(x軸方向)に曲率を有していてもよい。この場合には、仮想曲面13bはトロイダル面となる。
 平面10a及び平面10bは、交点P、交点Pおよび交点Pを頂点とする基本形状を有する。交点Pは、y-z平面上において、仮想曲面13aと仮想曲面13bとの交点である。交点Pは、y-z平面上において、仮想曲面13aと側面12との交点である。交点Pは、y-z平面上において、仮想曲面13bと側面12との交点である。
 光出射面12aは、板形状の反射部100の側面に形成されている。光出射面12aは、平面10aと平面10bと繋ぐ面である。
 光出射面12aは、反射部100から光が出射される面である。光出射面12aは、反射面11bで反射された光が出射される面である。
 光出射面12aは、反射部100の側面である。実施の形態1では、光出射面12aは、反射部100の-y軸側の側面である。光出射面12aは、平面10a及び平面10bと接している。
 光出射面12aは、例えば、平面形状をしている。光出射面12aは、例えば、z-x平面に平行な面である。
≪導光部200≫
 導光部200は、光源300から出射された光を導光する。そして、導光部200は、導光した光を反射部100内に向けて出射する。導光部200で導光された光は、反射部100内に出射される。導光部200で導光される光は、導光部200の側面で反射されて導光される。導光部200は、例えば、入射された光の強度分布の均一性を増す。導光部200は、例えば、光均一化素子である。
 導光部200は、反射面11bの光出射面12a側(-y軸方向側)に配置されている。導光部200は、反射面11bの光出射面12a側(-y軸方向側)の端部に配置されている。導光部200は、反射面11bから-z軸方向に伸びている。
 導光部200の光軸は、例えば、z軸に平行である。導光部200に入射した光は、+z軸方向に進行する。導光部200の光入射面210は、導光部200の-z軸方向側の端部に形成されている。
 図1から図5では、例えば、光入射面210は、導光部200の光軸に対して垂直な平面形状をしている。
 光入射面210が光源300の光軸に対して垂直な場合には、光源300から出射された光のうち発散角の大きな光は、導光部200の側面で反射されて導光される。光源300から出射された光のうち発散角の大きな光は、導光部200の側面で反射されて反射部100に到達する。そして、例えば、側面12bまたは光出射面12aで反射された光は、反射面11aに到達する。
 光源300から出射された光のうち発散角の小さな光は、導光部200の側面で反射されずに反射部100に到達する。導光部200の側面で反射されずに反射部100に到達した光の中には、反射部11aに到達しない光がある。反射部11aに到達しない光は、例えば、突起部700に到達する。
 図6、7では、例えば、導光部200の入射面210は、光源300の光軸に対して傾いている。光入射面210が光源300の光軸に対して傾いている場合には、光源300から出射された光は、光入射面210で屈折される。光入射面210で屈折された光は、導光部200の側面で反射されて導光される。導光部200の側面で反射されて導光された光は、反射面11aに到達する。
 図13に示すように、光源300から出射された光束は、光束全体として、導光部200の側面で反射されて導光されている。この場合には、光源300から出射された光束が反射面11aに到達する。
 以上より、光入射面210が光源300の光軸に対して傾斜した導光部201の方が、光入射面210が光軸に対して垂直な導光部200よりも、多くの光を反射面11aに到達させることができる。
 実施の形態1では、導光部200は、四角柱形状をしている。なお、導光部200は、光を導光できれば、四角柱形状に限らない。例えば、導光部200は、光の導光方向に湾曲していても構わない。また、例えば、導光部200は、導光の途中に反射面を備えたL字形状であっても良い。導光されている光は、反射面で反射されて、進行方向を変更する。導光部201も同様である。
 光源300から出射された光は、例えば、導光部200の内部で反射を繰り返して進行する。その際に、光の強度分布の均一性は向上する。導光部200は、光源300から出射された光を、光の強度分布の均一性を増した光に変更する。導光部200の側面は、例えば、全反射面である。
≪突起部700≫
 突起部700は、反射面11aの光出射面12a側(-y軸方向側)に配置されている。突起部700は、反射面11aの光出射面12a側(-y軸方向側)の端部に配置されている。突起部700は、反射面11aから+z軸方向に伸びている。
 突起部700の光軸は、例えば、z軸に平行である。突起部700の光軸は、例えば、導光部200の光軸と一致している。
 実施の形態1では、突起部700は、四角柱形状をしている。なお、突起部700は、光を導光できれば、四角柱形状に限らない。
 突起部700は、特に光学的な意味を有していない。例えば、光学素子150を保持する際に、反射部100、導光部200および突起部700の3か所で保持することができる。
≪側面12≫
 側面12は、光出射面12a、導光部200の側面12bおよび突起部700の側面12cを含んでいる。側面12は、光学素子150の側面である。側面12は、光学素子150の-y軸方向側の側面である。
 光出射面12aは、反射部100の-y軸側の側面である。側面12bは、導光部200の-y軸側の側面である。側面12cは、突起部700の-y軸側の側面である。
 光出射面12aは、上述のように、発光面である。光出射面12aは、側面12のうち発光する領域である。つまり、光出射面12aは、側面12のうち光が出射される領域である。光源300から出射された光は、光出射面12aから出射される。導光部200から反射部100に入射した光は、光出射面12aから出射される。
 一方、側面12b,12cは、発光しない面(非発光面)である。側面12b,12cは、側面12のうち発光しない領域である。つまり、側面面12b,12cは、側面12のうち光が出射されない領域である。
 後述するように、例えば、導光部200の側面12bと対向する側面にプリズム形状600を形成することによって、側面12bから光を出射させることができる。この場合には、側面12bは発光面となる。
 また、突起部700の+z軸方向側の端面710を傾斜させることによって、側面12cから光を出射させることができる。この光は、例えば、導光部200から直進してきた光である。この場合には、側面12cは発光面となる。
<反射部100における光線の挙動>
 次に、照明装置1000の反射部100における光線の挙動について説明する。図8、9は、放物面鏡の原理を示す平面図である。図8、9では、xyz座標とは異なるx’y’z’座標を用いて説明する。
≪放物面鏡の原理≫
 まず、放物面鏡の原理について、図8、9を参照して説明する。放物面鏡の原理は、反射部100における光線の挙動の基本原理である。
 放物線は、準線と焦点Fとからの距離が等しい点の集合である。放物線は、以下の式(1)に表わされる2次関数である。なお、「・」は乗算を示す。「/」は除算を示す。
  y=(1/(4・f))・x ・・・(1)
 上記の式(1)においてfは焦点距離である。焦点距離fは、頂点Vpと焦点Fとの間の距離である。頂点Vpは、放物線と対称軸との交点である。放物線の対称軸は、焦点Fから準線に引いた垂線である。
 放物面鏡の原理の説明において、「放物面」とは、図8、9に示す放物線を、図8、9における+x軸方向または-x軸方向に押し出した際にできる曲面を示す。つまり、「放物面」は、x軸方向に曲率を有していない。この放物線を境界線として、放物線の焦点Fの側から見た際に見える面を内側の放物面400aとする。また、焦点Fと反対側から見た際に見える面を外側の放物面400bとする。
 図8に示すように、焦点Fから内側の放物面400aに向けて出射された光線Lは、内側の放物面400aで反射される。反射された光線Lは、頂点Vpと焦点Fとを結ぶ直線S(対称軸)と平行な光線となる。
 一方、図9に示すように、光線Lは、外側の放物面400bで反射される。光線Lは、外側の放物面400bの頂点Vpと焦点Fとを結ぶ直線S(対称軸)に平行な光線である。外側の放物面400bで反射された光線Lは、直線Sの方向に進行する。直線Sは、光線Lと外側の放物面400bとの交点Pと焦点Fとを結ぶ直線である。
 上述のこれらの内容を、例えば、放物面鏡の原理と呼ぶ。つまり、焦点Fから放射された光線Lは、内側の放物面400aで反射されて、焦点Fと頂点Vpとを結ぶ直線Sに平行な光線となる。また、焦点Fと頂点Vpとを結ぶ直線Sに平行な光線Lは、外側の放物面400bで反射されて、焦点Fから放射された光線Lと同等となる。
≪反射部100における光線の挙動≫
 図10は、反射部100における光線の挙動を示す図である。次に、図10を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、上述の仮想曲面13aの焦点Fを反射面11aの焦点Fとする。同様に、仮想曲面13bの焦点Fを反射面11bの焦点Fとする。
 反射部100の内部から反射面11aを見ると、反射面11aは外側の放物面である。光源300から出射された光線は、導光部200に入射する。導光部200に入射した光線は、導光部200の内を進行する。導光部200の内を進行した光線は、反射部100に入射する。反射部100に入射した光線Lは、反射面11aに到達する。つまり、反射面11aに到達した光線Lにとって、反射面11aは外側の放物面である。
 同様に、反射部100の内部から反射面11bを見ると、反射面11bは内側の放物面である。反射面11aに到達した光線Lは、反射面11aで反射される。反射面11aで反射された光線Lは、直線Sの方向に進行する。直線Sは、交点Pと焦点Fとを結んだ直線である。反射面11aで反射された光線Lは、反射面11bに到達する。つまり、この反射面11bに到達した光線Lにとって、反射面11bは内側の放物面である。
 焦点Fの位置と焦点Fの位置とは一致している。焦点Fは、反射面11aの焦点である。焦点Fは、反射面11bの焦点である。
 反射面11aは、光線Lと直線Sとが平行となるように配置されている。光線Lは、反射面11aに入射する光線である。直線Sは、反射面11aの頂点Vpと焦点Fとを結ぶ直線である。
 ただし、反射面11aに入射する光線Lが発散角を有する場合には、直線Sと平行となる光線Lは、例えば、光束の中心光線である。また、反射面11aに入射する光線Lに分布がある場合には、反射面11aは、分布の中で最も支配的な光線と直線Sとが平行となるように配置される。また、「分布の中で最も支配的な光線」は、例えば、主光軸上の光線である。主光軸は、光源が放射する光学的な中心軸で、最高光度の放射方向である。「分布の中で最も支配的な光線」は、例えば、光強度の最も高い方向に進行する光線である。
 なお、以下では、説明を容易にするために、光線Lは平行光として説明する。そのため、光線Lも平行光として説明する。
 また、反射面11bは、直線Sと反射面11bで反射された光線Lとが平行になるように配置されている。反射面11bは、例えば、直線Sと光出射面12aから出射される光線の出射方向とが平行になるように配置されている。直線Sは、反射面11bの頂点Vpと焦点Fとを結ぶ直線である。図10では、光出射面12aから出射される光線は、光線Lとして説明している。
 ただし、反射面11bで反射された光線Lが発散角を有する場合には、直線Sと平行となる光線Lは、例えば、光束の中心光線である。また、反射面11bで反射された光線Lに分布がある場合には、反射面11bは、分布の中で最も支配的な光線と直線Sとが平行となるように配置される。図10に示す光線Lは、反射部100内を進行した後、光出射面12aから出射される。
 上述のように、y-z平面内において、直線Sが光線Lと平行になるように、反射面11aは配置されている。そのため、上述の放物面鏡の原理によって、反射面11aに入射した光線Lは、反射面11aで反射されて、直線S上の方向へ進行する。直線Sは、交点Pと焦点Fとを結んだ直線である。交点Pは、反射面11aと光線Lとの交点である。光線Lは、反射面11aに到達した光線である。
 つまり、光線Lは、交点Pと焦点Fとを結んだ直線S上の方向へ進行する。光線Lは、反射面11aで反射された光線である。
 反射面11aで反射された光線Lは、反射面11bに照射される。このとき、焦点Fと焦点Fとは一致している。このため、反射面11aにおいて反射された光線Lは、焦点Fから反射面11bに向けて出射された光線と同等である。つまり、光線Lは、図8に示す光線Lと同等である。
 そのため、上述の放物面鏡の原理から、y-z平面内において、反射面11bで反射された光線Lは、直線Sと平行な方向に進行する。直線Sは、反射面11bの頂点Vpと焦点Fとを結んだ直線である。
 反射面11aに対して、焦点Fを中心に反射面11bを回転させる。つまり、反射面11aに対して、焦点Fを通りx軸に平行な軸を中心に反射面11bを回転させる。x軸はy-z平面に垂直な軸である。反射面11a,11bは、y-z平面上で放物線の形状をしている。
 これによって、直線Sに対する直線Sの角度が変更される。つまり、光線Lに対する光線Lの角度が変更される。そして、光学素子150から出射される光の進行方向を変更することができる。
 反射面11aの向きを、直線Sと光線Lの方向とが平行となるように設定する。光線Lは、反射面11aに入射する光線である。反射面11aに到達した光線Lは、反射面11bに向けて広がりながら反射される。反射面11aで反射した光線Lは、反射面11bに照射される。
 直線Sを、反射面11bで反射された光が進行する方向に平行とする。直線Sを、光出射面12aから出射させたい光線の方向に平行とする。これによって、反射面11bに照射された光線Lは、直線Sに平行な方向に反射される。
 そして、光線Lが平行光の場合には、反射面11bで反射された光線Lは平行光である。つまり、光線Lは、高い指向性を有する。光線Lは、光出射面12aから出射される。
 このようにして、光出射面12aから出射され光は、指向性を有している。そして、光出射面12aから出射され光は、光出射面12a上で均一性を増した光度分布を有する。
 図11は、光源300での光の照射角[度]に対する、光出射面12aでの光の発散角[度]を示している。図11の横軸は、光源300から出射される光の照射角[度]である。縦軸は、光出射面12aから出射される光の発散角[度]である。図11のグラフは、図6の光学素子151を用いて求めている。光源300での光の照射角は、最高光度の10%となる光度の角度で示している。同様に、光出射面12aでの光の発散角も、最高光度の10%となる光度の角度で示している。
 図11より、光源300から出射される光の照射角によって、光出射面12aから出射される光の発散角が決まっている。つまり、光源300から出射される光の照射角を制御することによって、光出射面12aから出射される光の発散角を制御することができる。
 図11では、y-z平面上において、光出射面12aから出射される光の発散角は、光源300から出射される照射角の約0.25倍となっている。y-z平面上において、光出射面12aから出射される光は、光源300から出射される光よりも指向性を増している。
 実施の形態1における、反射面11a及び反射面11bの曲率は、曲率半径とコーニック定数で定められる。「コーニック定数」とは、下記の式(2)に示される円錐曲面の状態を決定する定数である。ここで、式(2)のzは円錐面の中心軸方向の座標を表わし、cは曲率を表わし、rは径方向の座標を表わし、kはコーニック定数を表す。コーニック定数によって、円錐曲面の頂点を含む円錐曲面の断面の形状も決定される。例えば、k=0では円となり、k=-0.25では楕円曲線となり、k=-1では放物線となり、k=-2では双曲線となる。
  z=c・r/(1+(1-(1+k)・c・r0.5) ・・・(2)
<照明装置における光の伝搬>
 次に照明装置1000における光の伝搬について説明する。「光の伝搬」とは、光が伝わることである。ここでは、例えば、光学素子の中を光が進行することである。
 図12は、照明装置1000における光の伝搬を示す平面図である。まず、x-z平面上における光の伝搬について図12を用いて説明する。
 光源300から出射された光は、導光部200の入射面210から、導光部200内に入射する。導光部200に入射した光は、導光部200の側面で反射される。導光部200に入射した光は、導光部200の側面と外気との境界において全反射を繰り返す。そして、導光部200に入射した光は、導光部200中を進行する。導光部200に入射した光は、導光部200中を+z軸方向に進行する。
 導光部200を進行する光線のうち、反射部100に入射した光線の一部は、光出射面12aで反射される。また、反射部100に入射した光線の一部は、光出射面12a近傍の側面12bで反射されて反射部100に入射した光線である。
 導光部200を進行する光線のうち、光出射面12aで反射された光線は、反射部100の反射面11aに向けて進行する。また、光出射面12a近傍の側面12bで反射された光線も、反射部100の反射面11aに向けて進行する。光出射面12aで反射された光線は、反射面11aに到達する。光出射面12a近傍の側面12bで反射された光線も、反射面11aに到達する。
 反射面11aに入射した光線は、上述の放物面鏡の原理によって、広がりながら反射される。反射面11aに入射した光線は、反射面11bに向けて反射される。
 反射面11aで反射された光線は、反射面11bに到達する。図12では、反射面11aで反射された光線は、例えば、反射面11bのほぼ全面に到達している。
 反射面11bに入射した光線は、反射面11bによって反射される。反射面11bに入射した光線は、反射面11bによって、-y軸方向に反射される。-y軸方向は、照明装置1000から出射される光の方向である。反射面11bで反射された光線は、上述のように、光源300からの照射角によって決まる発散角で出射される。図12では、反射面11bで反射された光線は、例えば、光出射面12aのほぼ全面から出射されている。
 図13は、照明装置1100における光の伝搬を示す平面図である。図13の導光部201の光入射面210は、光源300の光軸に対して傾斜している。図13では、+x軸方向から見てx-y平面に対して反時計回りに傾いている。つまり、光入射面210は、+y軸方向を向くように傾いている。
 このとき、光源300から出射された光は、入射面210によって屈折される。そして、入射面210から入射した光は、側面12bに向けて進行する。導光部201に入射した光は、導光部201の側面で反射される。そして、導光部201に入射した光は、導光部201中を進行する。導光部201に入射した光は、導光部201中を+z軸方向に進行する。
 図13では、入射面210から入射した光束は、側面12bに向けて進行している。導光部201に入射した光束は、導光部201の側面で反射される。光源300から出射された光線の中心光線は、導光部201の側面で反射されて導光されている。そして、導光部201に入射した光束は、導光部201中を進行する。導光部201に入射した光束は、導光部201中を+z軸方向に進行する。
 図12で説明した照明装置1000と同様に、導光部201を進行する光線のうち、反射部100に入射した光線の一部は、光出射面12aで反射される。また、反射部100に入射した光線の一部は、光出射面12a近傍の側面12bで反射されて反射部100に入射した光線である。
 導光部201を進行する光線のうち、光出射面12aで反射された光線は、反射部100の反射面11aに向けて進行する。また、光出射面12a近傍の側面12bで反射された光線も、反射部100の反射面11aに向けて進行する。光出射面12aで反射された光線は、反射面11aに到達する。光出射面12a近傍の側面12bで反射された光線も、反射面11aに到達する。以降の光線の挙動は、図12で説明した照明装置1000と同様である。
 照明装置1100は、光源300の光軸に対して導光部201の光入射面210を傾斜させている。これによって、光源300から出射される光の放射角が小さい場合でも、照明装置1100は光を導光部201の側面で反射させて導光することができる。そして、照明装置1100は多くの光を反射面11aに導くことができる。
 図13では、照明装置1100は光源300から出射された光の光束を側面で反射させて導光している。そのため、照明装置1100は光源300から出射された全ての光を反射面11aに導くことができる。
 同様のことは、導光部200を光出射面12aに向けて傾斜させて配置することで実現できる。つまり、導光部200は、光出射面12aに向けて傾斜して配置される。導光部200は、光出射面12aに対して傾斜して配置される。そして、導光部200から反射部100に入射した光は、光出射面12aで反射される。つまり、光入射面210を光源300の光軸に対して傾斜させなくても、光源300から出射された全ての光を光出射面12aで反射させることができる。
 照明装置1100では、例えば、光源300から出射された光を平行光とすることができる。これによって、y-z平面上において、光出射面12aから出射される光を平行光とすることができる。
 つまり、反射面11bで反射された光線は、指向性が向上されて出射される。反射面11bで反射された光線は、光出射面12aから出射される。
 次に、x-y平面上における光の伝搬について、図14を用いて説明する。
 図14は、照明装置1000における光の伝搬を示す断面図である。
 実施の形態1において、例えば、平面10aと平面10bとは平行である。そのため、x軸方向において、光出射面210から出射される光の発散角は、導光部200から反射部100に入射した際の光の発散角が維持される。
 また、例えば、導光部200の+x軸方向側の側面と、-x軸方向側の側面とはy-z平面に平行である。そのため、x軸方向において、光出射面12aから出射される光の発散角は、導光部200に入射した際の光の発散角が維持される。
 上述のように、光出射面12aから出射される光のz軸方向発散角は、光源300から出射される照射角の約0.25倍となっている。これらのことから、光出射面12aから出射される光のx軸方向の発散角は、z軸方向の発散角よりも大きい。x軸方向は、光学素子150の厚み方向である。z軸方向は、光出射面12aの長手方向である。z軸方向は、反射面11a,11bで光束幅が広げられた方向である。
 以上のように、実施の形態1における照明装置1000,1100は、x軸方向の発散角に比べてz軸方向の発散角を小さくして、光出射面12aから光を出射する。照明装置1000,1100は、z軸方向に高い指向性を有する光を発光面12aから出射している。
 図15は、光出射面12aから0.001mmの位置における照度分布を示す図である。図15に示す通りとおり、実施の形態1における照明装置1000において、光出射面12aにおける照度分布の均一性は向上している。
 以上のように、実施の形態1における照明装置1000,1100は、光出射面12aにおいて、均一性を増した照度分布を得ることができる。つまり、照明装置1000,1100は、光強度の分布の均一性を増した光を出射することができる。
 照明装置1000,1100における光源300としては、例えば、レーザーダイオードのような指向性の高い光源が望ましい。しかし、LED(Light Emitting Diode)のほか、白熱電球などの種々の光源が利用可能である。
 実施の形態1において、例えば、x-y平面に平行に切断した導光部200,201の断面形状は矩形である。しかし、導光部200,201の断面形状は、例えば、円形であってもよい。
 導光部200,201は、例えば、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などで形成されてもよい。また、反射部100は、例えば、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などで形成されてもよい。
 反射面11a,11bは、反射率の高い金属を用いた反射面とすることができる。反射面11a,11bは、例えば、反射率の高い金属をスパッタまたは蒸着などをすることによって形成される。また、反射面11a,11bは、反射率の高い金属を含む膜を、接着材などによって貼り付けられて形成されてもよい。反射率の高い金属は、例えば、アルミニウムまたは銀などである。
 反射部100と導光部200,201とは、金型成型などで一体に形成されてもよい。また、反射部100と導光部200,201とは、個々の部材として成形した後に、接着などで接着されてもよい。
 反射部100と導光部200,201とのx軸方向の厚みは、互いに等しいことが望ましい。しかし、反射部100と導光部200,201とのx軸方向の厚みは、互いに異なっていてもよい。
 導光部200,201および突起部700は、照明装置1000,1100を保持するために使用されてもよい。また、反射部100の一部を、照明装置1000,1100を保持するために使用してもよい。
 照明装置1000,1100において、例えば、突起部700は、光学的には無くてもよい。
<変形例1>
 以下、実施の形態1における変形例1について、図16~図21を用いて説明する。
 図16は、第1の実施形態における変形例1に係る照明装置2000の平面図である。図17は、照明装置2000におけるコリメート部500の拡大図である。図18は、照明装置2000におけるコリメート部500の断面図である。図19は、コリメート部500のコリメート面520における光の指向性向上を示す断面図である。
 変形例1の照明装置2000において、照明装置1000と共通する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
 照明装置2000は、光学素子150、光源300およびコリメート部500を備えている。照明装置2000は、コリメート部500を備える点で、照明装置1000と異なる。コリメート部500は、光源300と導光部200との間に備えられている。なお、コリメート部500は、光学素子150と一体で形成されてもよい。
 図17に示すように、コリメート部500は、光入射面510、コリメート面520および光出射面530を備えている。
 光入射面510は、光源300から出射された光を入射する。光入射面510は、例えば、光源300の発光面310と対向している。光入射面510は、例えば、平面形状をしている。
 光入射面510は必ずしも平面でなくてもよい。例えば、図18に示すように、コリメート部500の光入射面510を凹形状とすることができる。図18では、コリメート部500の光入射面510は、球面形状をしている。つまり、光入射面510は、半球面の形状をしている。これによって、光源300から出射された光線の入射面510における屈折量を低減することができる。
 コリメート面520は、コリメート部500に入射した光を反射する。コリメート面520は、コリメート部500に入射した光の指向性を高める。コリメート面520は、コリメート部500に入射した光の発散角を小さくする。
 コリメート面520は、例えば、円柱の側面の形状をしている。コリメート面520の光入射面510側の直径は、コリメート面520の光出射面530側の直径よりも小さい。
 例えば、コリメート部500の光軸を含む断面上で、コリメート面520と光線との交点におけるコリメート面520の傾きが調整される。ここで、光線は、例えば、光源300の発光面310の中心からコリメート面520へ入射した光線である。そして、光源300から出射された指向性の低い光線の指向性が向上する。光源300から出射された発散角の大きな光線の指向性が向上する。
 例えば、図19に示す光線Lは、コリメート面520で反射されて、光線Lと平行となっている。光線Lは、例えば、光源300の発光面310の中心から発光面310に垂直に出射された光線である。光線Lは、例えば、コリメート部500の光軸上の光線である。
 光出射面530は、コリメート部500に入射した光を出射する。光出射面530から出射される光線には、コリメート面520で反射された光線Lと、光入射面510から直接光出射面530に到達する光線L,L10とが含まれる。光出射面530から出射される光の発散角は、例えば、発光面310から光出射面530の端部を透過して出射される光(例えば、光線L10)の発散角となる。
 以上より、コリメート部500を採用することによって、導光部200に入射する光の発散角を小さくすることができる。
 照明装置1000では、例えば、光源300にLEDを採用した場合には、指向性の低い光線が導光部200に入射する。そして、導光部200に入射した際の入射角は、光線が導光部200内を進行する間で維持される。
 LEDから出射される光の配光は、ランバート分布をしている。「ランバート分布」とは、完全拡散した場合の配光分布で、発光面の輝度が見る方向によらず一定となる分布である。
 光源300から出射される光の指向性が低いために、導光部200に入射する光線は様々な角度から入射する。そのため、導光部200内を進行し、反射部100に入射する際の光線の入射角度にはばらつきが生じる。そして、反射面11aに向けて進行する光線Lの平行度は低下する。ここで、反射面11aに向けて進行する光線は、図10に示す光線Lに相当する。そして、図10に示す光線Lの平行度も低下する。図10では、y-z平面上の光線Lが示されている。
 反射面11aに向けて進行する光(光線L)の平行度の低下によって、光出射面12aから出射される光(光線L)の指向性も低下する。
 図19に示すように、コリメート部500は、コリメート面520によって光源300から出射された光の指向性を向上させる。
 コリメート面520によって、導光部200への入射角のばらつきが抑制される。つまり、導光部200へ入射する光の発散角は、光源300から出射された際の発散角よりも小さい角度となる。そして、導光部200内を進行する光線は、導光部200に入射する際の角度を保ったまま、導光部200内を、全反射を繰り返しながら進行する。そのため、導光部200から反射部100に入射する際の発散角は、光源300から出射された際の発散角よりも小さい角度となる。
 それによって、反射面11aに入射する光線Lの平行度は向上する。このため、反射面11bで反射された光線Lの平行度は向上する。そして、光出射面12aから出射される光の指向性は向上する。
 図20は、照明装置2100を示す平面図である。図21は、照明装置2100における光の進行を示す平面図である。
 変形例1の照明装置2100において、照明装置1100と共通する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
 照明装置2100は、光学素子151、光源300およびコリメート部500を備えている。照明装置2100は、照明装置1100にコリメート部500を設けた構成をしている。コリメート部500の光軸に対して、光入射面210は傾いている。
 図21に示すように、コリメート部500によって平行化された光は、光入射面210で屈折される。光入射面210で屈折された光は、導光部200の側面で反射される。図21では、光入射面210で屈折された光は、導光部201の側面12bで反射されている。側面で反射された光は、導光部200内を進行して、反射部100に入射する。
 照明装置1100にコリメート部500を設けることで、平行化された光を反射面11aに導くことができる。つまり、平行化された光が突起部700に向かうことを避けることができる。なお、ここで「平行化」とは、平行度を増したという意味で使用している。
 コリメート部500は、導光部200,201と一体で形成されてもよい。つまり、コリメート部500は、光学素子150,151と一体で形成されてもよい。また、コリメート部500は、導光部200,201と別体で形成されてもよい。つまり、例えば、コリメート部500は、光学素子150,151と別体で形成されてもよい。つまり、コリメート部500と導光部200,201とを各々に成形した後に、接着材などでコリメート部500を導光部200,201に接着してもよい。コリメート部500と光学素子150,151とを各々に成形した後に、接着材などでコリメート部500を導光部200,201に接着してもよい。
 また、コリメート部500は、光源300と一体で形成されてもよい。つまり、例えば、コリメート部500を光源300に接着材などで接着してもよい。
 また、コリメート部500は、例えば、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などで形成されてもよい。
 コリメート部500は、中空の筒状であってもよい。つまり、コリメート部500は、図17に示す光入射面510と光出射面530とを有さない。筒状のコリメート部500は、コリメート面520を有する。そして、筒の内面がコリメート面520である。
 その場合には、例えば、コリメート面520を樹脂で形成して、反射面に反射率の高い金属膜を施すことができる。樹脂としては、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などが挙げられる。反射率の高い金属としては、アルミニウムまたは銀などが挙げられる。反射率の高い金属膜は、例えば、スパッタまたは蒸着などによって形成される。また、コリメート面520は、アルミニウム等の金属で形成してもよい。
 なお、変形例1で示したコリメート部500は一例であり、この形状に限られない。
<変形例2>
 以下、実施の形態1における変形例2について、図22および図23を用いて説明する。
 図22は、実施の形態1における変形例2に係る照明装置3000の平面図である。図23は、実施の形態1における変形例2に係る照明装置3100の平面図である。照明装置3000,3100において、照明装置1000と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 照明装置3000は、光学素子152および光源300を備えている。変形例2の照明装置3000は、導光部202においてテーパー形状である側面120bを備える点で、上述の照明装置1000,1100,2000,2100と異なる。
 照明装置3100は、光学素子153および光源300を備えている。変形例2の照明装置3100は、導光部203においてテーパー形状である側面120b及び側面120bを備える点で、上述の照明装置1000,1100,2000,2100と異なる。
 「テーパー」とは、細長い構造物の幅または厚みなどが、先細りになっていることである。
 図22では、導光部202の側面120bは、テーパー形状である。側面120bは、導光部200の側面12bに相当する。図23では、導光部203の側面120bと対向する側面120bも、テーパー形状である。
 導光部202,203は、テーパー形状によって、光入射面210側が先細りになっている。つまり、側面120b,120bによって、導光部200の光路は光の進行方向に向けて広がっている。
 これによって、導光部202,203に入射した光線が側面120b,120bで反射されると、導光部202,203中を進行する光の進行方向に対する光線の角度は小さくなる。導光部202,203中を進行する光の進行方向は、例えば、導光部202,203の光軸に平行である。つまり、側面120b,120bによって、光源300から出射された光の指向性は向上する。そして、導光部202,203から反射部100に入射する際の光の発散角は小さくなる。
 それによって、反射面11aに入射する光線Lの平行度は向上する。このため、反射面11bで反射された光線Lの平行度は向上する。そして、光出射面12aから出射される光の指向性が向上する。
<変形例3>
 以下、実施の形態1に係る変形例3について、図24、25を用いて説明する。
 図24は、実施の形態1における変形例3に係る照明装置4000の平面図である。図25は、照明装置4000における光の伝搬を示す平面図である。変形例3の照明装置4000において、照明装置1000と共通する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
 照明装置4000は、光学素子154および光源300を備えている。照明装置4000は、導光部204の側面12bと対向する面にプリズム形状600bを備える点、および突起部701の側面12cと対向する面にプリズム形状600cを備える点で、照明装置1000,1100,2000,2100,3000,3100と相違する。
 プリズム形状600b,600cは、例えば、y-z平面上で見て、複数の三角形状のプリズムがz軸方向に並んでいる。y-z平面は、例えば、導光部204の中心軸を含み側面12bに垂直な面である。導光部204の中心軸は、例えば、光源300の光軸と一致している。光源300の光軸は、例えば、発光面310の中心を通り発光面310に垂直な軸である。z軸方向は、例えば、導光部204の中心軸の方向である。なお、導光部204の中心軸は、例えば、導光部204の光軸とも呼ぶ。
 例えば、照明装置1000の光を出射する部分は、光出射面12aである。照明装置1000において、側面12b,12cから光は出射しない。そのため、照明装置1000全体としては、側面12のうち、光出射面12aのみが発光する。
 光学装置4000では、側面12b,12cと対向する側面に、プリズム形状600を備えている。プリズム形状600は、プリズム形状600b及びプリズム形状600cを含んでいる。
 導光部204では、側面12bに対向する側面に、プリズム形状600bが形成されている。導光部204内を進行した光は、プリズム形状600bのプリズム面で反射されて、側面12bから出射される。
 突起部701では、側面12cに対向する側面に、プリズム形状600cが形成されている。突起部701内を進行した光は、プリズム形状600cのプリズム面で反射されて、側面12cから出射される。
 このため、光学装置4000は、光学素子154の側面12の全面から光を出射することができる。
 図25に示すように、導光部204の側面12bから出射される光の発散角は、側面12aから出射される光の発散角よりも大きい。2つの配光パターンを重ね合わせることで、例えば、主光軸に対して非対称な配光特性を形成することができる。「主光軸」とは、光源が放射する光学的中心軸で、最高光度の放射方向である。
 プリズム形状600bは、導光部204と一体で形成されてもよい。プリズム形状600cは、突起部701と一体で形成されてもよい。また、プリズム形状600bは、導光部204と別体で形成されてもよい。プリズム形状600cは、突起部701と別体で形成されてもよい。別体で形成された場合には、プリズム形状600bは、例えば、接着材などで導光部204に取り付けられる。また、プリズム形状600cは、例えば、接着材などで突起部701に取り付けられる。
 プリズム形状600は、例えば、アクリル樹脂、フェニル系またはジメチル系のシリコン樹脂などで形成されてもよい。
 また、照明装置4000に変形例1で記載したコリメート部500を用いると、導光部204内を進行する光線の角度ばらつきが小さくなる。そのため、側面12から出射する光の指向性が向上する。
<変形例4>
 以下、実施の形態1に係る変形例4について、図26を用いて説明する。
 図26は、実施の形態1における変形例4に係る照明装置5000の平面図である。変形例4の照明装置5000において、照明装置1000と共通する構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
 照明装置5000は、光学素子155、光源300およびコリメータレンズ550を備えている。照明装置5000は、反射面11aの光出射面12a側の端部に導光部205を備える点で、照明装置1000,1100,2000,2100,3000,3100,4000と相違する。また、照明装置5000は、反射面11bの光出射面12a側の端部に反射面160を備える点で、照明装置1000,1100,2000,2100,3000,3100,4000と相違する。また、照明装置5000は、コリメータレンズ550を備えることができる。
 照明装置5000の光学素子155は、反射面11aの光出射面12a側の端部に導光部205を備えている。また、照明装置5000の光学素子155は、反射面11bの光出射面12a側の端部に反射面160を備えている。
 反射面160は、光入射面210に対向して配置されている。反射面160は、反射面11aに対向して配置されている。光入射面210は、側面12の+z軸方向側の端部に配置されている。反射面160は、側面12の-z軸方向側の端部に配置されている。
 側面12は、光出射面12aと側面12bとを含んでいる。側面12は、光学素子155の-y軸方向側の側面である。
 光源300は、導光部205の+z軸方向側に配置されている。光源300は、-z軸方向に光を出射する。
 光源300から出射された光は、光入射面210に到達する。光入射面210に到達した光は、光入射面210から導光部205に入射する。導光部205に入射した光は、導光部205内を-z軸方向に進行する。導光部205内を進行した光は、反射部100内に入射する。
 反射部100内に入射した光は、反射部100内の光出射面12a側を-z軸方向に進行する。反射部100内に入射した光は、反射部100の光出射面12aに沿って進行する。反射部100内を光出射面12aに沿って進行した光は、反射面160に到達する。反射面160に到達した光は、反射面160で反射される。反射部160で反射された光は、反射面11aに向けて進行する。
 反射面11aに向けて進行した光は、反射面11aに到達する。以降の光線の挙動は、図12で説明した照明装置1000と同様である。
 つまり、反射面11aに到達した光は、反射面11aで反射される。反射面11aで反射された光は、反射面11bに向けて進行する。反射面11bに向けて進行した光は、反射面11bに到達する。反射面11bに到達した光は、反射面11bで反射される。反射面11bで反射された光は、光出射面12aに向けて進行する。光出射面12aに向けて進行した光は、光出射面12aに到達する。光出射面12aに到達した光は、光出射面12aから出射される。
 図26では、照明装置5000は、コリメータレンズ550を備えている。コリメータレンズ550は、光源300と光入射面210との間に配置されている。コリメータレンズ550は、光源300から出射された光を平行光に変換する。コリメータレンズ550は、例えば、コリメート部500の一例である。
 平行光に変換された光は、反射面160で反射された後、反射面11aと反射面11bとで反射される。この場合には、反射面11bで反射された光は、平行光となる。つまり、y-z平面上で、照明装置5000から出射される光は平行光である。
 このように、照明装置5000は、矩形形状の光出射面12aから平行光を出射することができる。反射面160に到達する光の発散角が大きい場合には、反射面160の面積は大きくなる。そのため、照明装置5000は、発散角の小さな光を出射する場合に適している。
 実施の形態および変形例において、反射部100は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、反射面11a及び反射面11bにおいて、少なくとも光が到達する領域が曲面であればよいので、光が到達しない範囲においては曲率を有さなくてもよい。
 なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
 また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
 以上の各実施の形態を基にして、以下に発明の内容を付記として記載する。
<付記1>
 光を発する光源と、
 板形状の反射部を含み、前記光を入射して、入射した前記光を前記反射部の側面に形成された第1の反射面および第2の反射面で反射する光学素子と
を備え、
 前記第1の反射面は前記光学素子に入射した光に対して前記側面の長手方向に沿って凸形状の第1の放物線形状であり、
 前記第2の反射面は前記光学素子に入射した光に対して前記側面の長手方向に沿って凹形状の第2の放物線形状であり、
 前記第1の放物線形状の焦点を第1の焦点とし、前記第1の放物線形状の頂点を第1の頂点とし、前記第2の放物線形状の焦点を第2の焦点とし、前記第2の放物線形状の頂点を第2の頂点とすると、
 前記第1の焦点と前記第2の焦点とは同じ位置に位置し、
 前記反射部に入射した前記光は、前記第1の反射面で反射された後に前記第2の反射面で反射される照明装置。
<付記2>
 前記光学素子に入射して前記第1の反射面に向けて進行する光の中心光線は、前記第1の焦点と前記第1の頂点とを結ぶ第1の線分に平行である付記1に記載の照明装置。
<付記3>
 前記第2の反射面で反射された光の中心光線は、前記第2の焦点と前記第2の頂点とを結ぶ第2の線分に平行である付記1または2に記載の照明装置。
<付記4>
 前記第1の焦点と前記第1の頂点との距離は、前記第2の焦点と前記第2の頂点との距離よりも短い付記1から3のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記5>
 前記光学素子は、前記反射部の側面に形成された光出射面を備える付記1から4のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記6>
 前記第2の反射面で反射された光は、前記光出射面から出射される付記5に記載の照明装置。
<付記7>
 前記光学素子は、前記光源から出射された光を前記反射部に導く導光部を備え、
 前記導光部は、前記第2の反射面の前記光出射面側の端部に配置され、
 前記導光部で導光された光は、前記第2の反射面の前記光出射面側の端部から前記反射部内に入射する付記5または6に記載の照明装置。
<付記8>
 前記導光部から前記反射部に向けて出射される光は、前記光出射面で反射される付記7に記載の照明装置。
<付記9>
 前記導光部は、前記光出射面に対して傾斜して配置される付記8に記載の照明装置。
<付記10>
 前記光学素子は、前記光源から出射された光を前記反射部に導く導光部を備え、
 前記第2の反射面の前記光出射面側の端部に第3の反射面を備え、
 前記導光部は、前記第1の反射面の前記光出射面側の端部に配置され、
 前記導光部で導光された光は、前記第1の反射面の前記光出射面側の端部から前記反射部内に入射し、
 前記反射部に入射した光は、前記第3の反射面で反射されて前記第1の反射面に到達する付記5または6に記載の照明装置。
<付記11>
 前記光学素子は、前記光源から出射された光を前記反射部に導く導光部を備える付記1から6のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記12>
 前記導光部は、前記光源から出射された光を入射する光入射面を備える付記11に記載の照明装置。
<付記13>
 光源は、前記光入射面に対向して配置される付記12に記載の照明装置。
<付記14>
 前記光入射面は、前記光源の光軸に対して傾斜している付記12または13に記載の照明装置。
<付記15>
 前記光源から出射された光線の中心光線は、前記導光部の側面で反射されて導光される付記12から14のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記16>
 前記光源から発せられた前記光を入射して、前記光の平行度を増すコリメート部を備え、
 平行度を増した前記光は、前記前記導光部に入射される付記1から15のいずれか1つに記載の照明装置。
 1000,1100,2000,2100,3000,3100,4000,5000 照明装置、 100 反射部、 10a,10b 平面、 11a,11b 反射面、 12,12b,12c 側面、 12a 光出射面、 13a,13b 仮想曲面、 120b,120b 側面(テーパー面)、 150,151,152,153,154,155 光学素子、 160 反射面、 200,201,202,203,204,205 導光部、 210 光入射面、 300 光源、 310 発光面、 400a 内側の放物面、 400b 外側の放物面、 500 コリメート部、 510 光入射面、 520 コリメート面、 530 光出射面、 550 コリメータレンズ、 600,600b,600c プリズム形状、 700,701 突起部、 710 端面、 C 光軸、 P,P,P,P,P 交点、 Vp,Vp,Vp 頂点、 f 焦点距離、 F,F,F 焦点、 L,L,L,L,L,L,L 光線、 S,S,S 直線。

Claims (12)

  1.  光を発する光源と、
     板形状の反射部を含み、前記光を入射して、入射した前記光を前記反射部の側面に形成された第1の反射面および第2の反射面で反射する光学素子と
    を備え、
     前記第1の反射面は前記光学素子に入射した光に対して前記側面の長手方向に沿って凸形状の第1の放物線形状であり、
     前記第2の反射面は前記光学素子に入射した光に対して前記側面の長手方向に沿って凹形状の第2の放物線形状であり、
     前記第1の放物線形状の焦点を第1の焦点とし、前記第1の放物線形状の頂点を第1の頂点とし、前記第2の放物線形状の焦点を第2の焦点とし、前記第2の放物線形状の頂点を第2の頂点とすると、
     前記第1の焦点と前記第2の焦点とは同じ位置に位置し、
     前記反射部に入射した前記光は、前記第1の反射面で反射された後に前記第2の反射面で反射される照明装置。
  2.  前記光学素子に入射して前記第1の反射面に向けて進行する光の中心光線は、前記第1の焦点と前記第1の頂点とを結ぶ第1の線分に平行である請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記第2の反射面で反射された光の中心光線は、前記第2の焦点と前記第2の頂点とを結ぶ第2の線分に平行である請求項1または2に記載の照明装置。
  4.  前記第1の焦点と前記第1の頂点との距離は、前記第2の焦点と前記第2の頂点との距離よりも短い請求項1から3のいずれか1項に記載の照明装置。
  5.  前記光学素子は、前記反射部の側面に形成された光出射面を備える請求項1から4のいずれか1項に記載の照明装置。
  6.  前記第2の反射面で反射された光は、前記光出射面から出射される請求項5に記載の照明装置。
  7.  前記光学素子は、前記光源から出射された光を前記反射部に導く導光部を備え、
     前記導光部は、前記第2の反射面の前記光出射面側の端部に配置され、
     前記導光部で導光された光は、前記第2の反射面の前記光出射面側の端部から前記反射部内に入射する請求項5または6に記載の照明装置。
  8.  前記光学素子は、前記光源から出射された光を前記反射部に導く導光部を備え、
     前記第2の反射面の前記光出射面側の端部に第3の反射面を備え、
     前記導光部は、前記第1の反射面の前記光出射面側の端部に配置され、
     前記導光部で導光された光は、前記第1の反射面の前記光出射面側の端部から前記反射部内に入射し、
     前記反射部に入射した光は、前記第3の反射面で反射されて前記第1の反射面に到達する請求項5または6に記載の照明装置。
  9.  前記光学素子は、前記光源から出射された光を前記反射部に導く導光部を備える請求項1から6のいずれか1項に記載の照明装置。
  10.  前記導光部は、前記光源から出射された光を入射する光入射面を備え、
     前記光入射面は、前記光源の光軸に対して傾斜している請求項9に記載の照明装置。
  11.  前記光源から出射された光線の中心光線は、前記導光部の側面で反射されて導光される請求項9または10に記載の照明装置。
  12.  前記光源から発せられた前記光を入射して、前記光の平行度を増すコリメート部を備え、
     平行度を増した前記光は、前記前記導光部に入射される請求項1から11のいずれか1項に記載の照明装置。
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Citations (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100217A (ja) * 2000-09-22 2002-04-05 Stanley Electric Co Ltd 車両用led灯具
JP2005190669A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具ユニットおよび車両用照明灯具
JP2006078989A (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 Ricoh Co Ltd 発光デバイス、光書込み装置、および光通信装置

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