(57)【要約】      （修正有）【課題】照明装置における照明の品位を向上する。【解決手段】照明装置１は、光源５と、リフレクタ２、４と、レンズ３とを備える。リフレクタは、内面にコーン形状の反射面を形成し、レンズ３を挟んで光軸方向に分割された第１の反射面２ａおよび第２の反射面４ａを有し、光源５が小径側の開口部に配置される。光源５に近い側の第２の反射面４ａのレンズ側の端部は、第１の反射面２ａのレンズ側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する。【選択図】図７
2020145059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源が小径側の開口部に配置される、内面にコーン形状の反射面を有するリフレクタと、
前記リフレクタの光軸方向の中途部分に配置されるレンズと、を備え、
前記リフレクタは、前記レンズを挟んで光軸方向に分割された第１および第２の反射面を有し、前記光源に近い側の前記第２の反射面の前記レンズ側の端部は、前記第１の反射面の前記レンズ側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する、
照明装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源が小径側の開口部に配置される、内面にコーン形状の反射面を有するリフレクタと、
前記リフレクタの光軸方向の中途部分に配置されるレンズと、を備え、
前記リフレクタは、前記レンズを挟んで光軸方向に分割された第１および第２の反射面を有し、前記光源から遠い側の前記第１の反射面は、前記第２の反射面の外挿面よりも内側に位置している、
照明装置。
【請求項３】
前記第１および第２の反射面は、該反射面をそれぞれ表す関数が異なる、
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１および第２の反射面を表す関数は、それぞれの焦点距離が異なる、
請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記リフレクタは、前記第１の反射面を有する第１のリフレクタブロックと、前記第２の反射面を有する第２のリフレクタブロックとから構成され、
前記レンズは、前記第１のリフレクタブロックと前記第２のリフレクタブロックとにより挟まれて支持される、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項６】
前記レンズは、前記第１の反射面と前記第２の反射面との間に設けられたガイド用の溝に挿入されて支持される、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１の反射面および前記第２の反射面は、焦点位置が前記光源の位置に合わせられた、放物面または楕円面である、
請求項１〜６のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項８】
前記リフレクタの前記レンズよりも大径側の中途部分に配置される光学素子を備え、
前記リフレクタは、前記光学素子を挟んで前記第１の反射面と対向する第３の反射面を有し、
前記第１の反射面の前記光学素子側の端部は、前記第３の反射面の前記光学素子側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する、
請求項１〜７のいずれか一つに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源側より外側に向けて口径が広がるコーン形状の鏡面リフレクタを備えた照明装置が知られている。このような照明装置は、設計が容易であるとともに、効率も高いことから、一般的に使用されている。
【０００３】
しかし、鏡面リフレクタに当たらずに光源から直接に出射される光は、鏡面リフレクタにより制御することができないため、フレアやグレアの原因となる不要な光となってしまい、照明の品位が悪化してしまうことがある。図１は、一般的な照明装置１１における出射光を説明するための縦断面図であり、左半面について光の経路が描かれている。図１において、基台１６上の光源１５から出射した光の一部はリフレクタ１２の内面により反射されて平行光となるが、リフレクタ１２の内面により反射されない光は光源１５から放射状に広がり、フレアやグレアといった不要な光の原因となる。
【０００４】
そのため、鏡面リフレクタにレンズを組み合わせることで、光源から出射される光のうち鏡面リフレクタに当たらない光を制御することが行われている（たとえば、特許文献１、２を参照）。図２は、レンズ１３が設けられた照明装置１１における出射光を説明するための縦断面図であり、左半面について光の経路が描かれている。図２において、基台１６上の光源１５から出射した光の一部はリフレクタ１２により反射されて平行光となる。また、レンズ１３はリフレクタ１２により反射されない光が通過する部分に作用するように、外周部分を除いた部分に有効なレンズ部分が設けられており、屈折により光を平行光に変える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７２５６５号公報
【特許文献２】特開２００６−１３４７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レンズを用いる場合には、鏡面リフレクタにレンズを取り付けるための構造が必要となり、このような取付構造が鏡面リフレクタによる光の反射を妨げて正常な光の反射が行われない場合がある。そのような場合、出射される光に暗部や暗線が生じてしまい、照明の品位や性能（効率）が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照明の品位を向上させることのできる照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、リフレクタと、レンズとを備える。前記リフレクタは、内面にコーン形状の反射面を有し、前記光源が小径側の開口部に配置される。前記レンズは、前記リフレクタの光軸方向の中途部分に配置される。前記リフレクタは、前記レンズを挟んで光軸方向に分割された第１および第２の反射面を有し、前記光源に近い側の前記第２の反射面の前記レンズ側の端部は、前記第１の反射面の前記レンズ側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する。
【０００９】
本発明の一態様に係る照明装置は、照明の品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一般的な照明装置における出射光を説明するための縦断面図である。
【図２】図２は、レンズが設けられた照明装置における出射光を説明するための縦断面図である。
【図３】図３は、一実施形態にかかる照明装置の外観斜視図（１）である。
【図４】図４は、照明装置の構成要素を示す分解斜視図（１）である。
【図５】図５は、一実施形態にかかる照明装置の外観斜視図（２）である。
【図６】図６は、照明装置の構成要素を示す分解斜視図（２）である。
【図７】図７は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】図８は、第１の放物面による光源からの光の反射の様子を示す図である。
【図９】図９は、放物面のサイズとレンズの位置との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の放物面とレンズとの交点の状態を示す図である。
【図１１】図１１は、第２の放物面を示す図である。
【図１２】図１２は、光源５からの光の反射の様子を示す図である。
【図１３】図１３は、比較例における光の反射の様子を示す図である。
【図１４】図１４は、他の実施形態における照明装置の縦方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。
【００１２】
図３は、一実施形態にかかる照明装置１の外観斜視図であり、斜め上方からの視点によるものである。図４は、照明装置１の構成要素を示す分解斜視図であり、図３と同じ視点によるものである。また、図５は、斜め下方からの視点による照明装置１の外観斜視図であり、図６は、図５と同じ視点での照明装置１の構成要素を示す分解斜視図である。図７は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
図３〜図７において、照明装置１は、第１リフレクタブロック２と、レンズ３と、第２リフレクタブロック４と、光源５と、ヒートシンク６とを備えている。レンズ３は、第１リフレクタブロック２と第２リフレクタブロック４との間に挟まれている。ヒートシンク６に光源５が配置され、ヒートシンク６は第２リフレクタブロック４に接続される。第１リフレクタブロック２および第２リフレクタブロック４は、リフレクタの一例である。第１リフレクタブロック２は第１のリフレクタブロックの一例である。第２リフレクタブロック４は、第２のリフレクタブロックの一例である。
【００１４】
第１リフレクタブロック２は、内面にコーン形状の反射面２ａが形成されたコーン部２ｂと、コーン部２ｂの大径側から分岐する円筒部２ｃとを有しており、コーン部２ｂの大径側にはフランジ部２ｄが設けられている。反射面２ａは所定の関数の放物面や楕円面により形成されている。放物面や楕円面は、焦点距離の関数である。本実施形態では、反射面の焦点距離を適宜に変えている。反射面２ａの関数がどのように定められるかについては後述する。反射面２ａは、第１の反射面の一例である。
【００１５】
第１リフレクタブロック２のフランジ部２ｄには、複数の固定部２ｅが設けられ、固定部２ｅにはネジ孔２ｆが設けられている。固定部２ｅおよびネジ孔２ｆは、図示されない他の筐体等に照明装置１が取り付けられるのに用いられる。コーン部２ｂと円筒部２ｃとの間には、複数のボス部２ｇが設けられ、ボス部２ｇにはネジ孔２ｈが設けられている。ボス部２ｇおよびネジ孔２ｈは、レンズ３が挟まれた状態で、第１リフレクタブロック２が第２リフレクタブロック４に取り付けられるのに用いられる。第１リフレクタブロック２は樹脂等により一体に形成され、反射面２ａは金属蒸着等により形成される。
【００１６】
レンズ３は、中央部にフレネルレンズによるレンズ部３ａが設けられた略円板状の平坦部３ｂから形成され、平坦部３ｂの周辺には切欠部３ｃが設けられている。切欠部３ｃは、レンズ３が第１リフレクタブロック２と第２リフレクタブロック４とに挟まれて固定される場合において、ネジと干渉しないために設けられている。なお、レンズ部３ａは、フレネルレンズに代えて例えば凸レンズとしてもよい。レンズ３は、第１リフレクタブロック２と第２リフレクタブロック４との間に挟まれ、第１リフレクタブロック２のボス部２ｇのネジ孔２ｈに、第２リフレクタブロック４のフランジ部４ｄのネジ孔４ｅを通してネジ７により固定される。
【００１７】
第２リフレクタブロック４は、内面にコーン形状の反射面４ａが形成されたコーン部４ｂと、コーン部４ｂの大径側から分岐する、周面の一部が切り欠かれた円筒部４ｃとを有しており、コーン部４ｂの大径側にはフランジ部４ｄが設けられている。反射面４ａは所定の関数の放物面や楕円面により形成されている。反射面４ａの関数がどのように定められるかについては後述する。反射面４ａは、第２の反射面の一例である。
【００１８】
フランジ部４ｄには、複数のネジ孔４ｅが設けられ、前述のネジ７はネジ孔４ｅに挿入される。コーン部４ｂと円筒部４ｃとの間には、複数のボス部４ｆが設けられ、ボス部４ｆにはネジ孔４ｇが設けられている。ボス部４ｆおよびネジ孔４ｇは、第２リフレクタブロック４がヒートシンク６に取り付けられるのに用いられる。第２リフレクタブロック４は樹脂等により一体に形成され、反射面４ａは金属蒸着等により形成される。
【００１９】
光源５は、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等の発光素子であり、ヒートシンク６の基台６ａ上に固定されている。基台６ａには複数のネジ孔６ｂが設けられ、図示しないネジにより第２リフレクタブロック４のネジ孔４ｇに固定される。ヒートシンク６は、複数の放熱用のフィン６ｃを有している。ヒートシンク６は、アルミニウム合金等により形成される。
【００２０】
なお、図７に部分的に拡大されて示されているように、レンズ３を挟んだ第１リフレクタブロック２の反射面２ａと第２リフレクタブロック４の反射面４ａのうち、光源５に近い側の反射面４ａのレンズ３側の端部は、反射面２ａのレンズ３側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置するようになっている。これは、レンズ３を支持する厚みの部分により光の反射が妨げられ、反射光に暗部・暗線が発生することを防止するためである。また、レンズ３を挟んだ反射面２ａと反射面４ａとの関係は、反射面２ａは反射面４ａの外挿面よりも内側に位置していると表現することもできる。
【００２１】
以下、第１リフレクタブロック２等の各部のサイズと、レンズ３の位置と、第１リフレクタブロック２の反射面２ａと第２リフレクタブロック４の反射面４ａの関数とについて説明する。なお、反射面として放物面を用いる場合について説明するが、楕円面であっても同様に適用することができる。
【００２２】
図８は、第１の放物面Ｐ１による光源ＬＳからの光の反射の様子を示す図であり、右反面について光の経路が描かれている。光源ＬＳは光源５に対応し、放物面Ｐ１は第１リフレクタブロック２の反射面２ａに対応する。図８において、放物面Ｐ１の焦点位置に光源ＬＳを配置することで、光源ＬＳから放物面Ｐ１に照射された光は反射されて平行光になる。
【００２３】
図９は、放物面Ｐ１のサイズとレンズＬＥの位置との関係を示す図である。レンズＬＥはレンズ３に対応する。図９において、放物面Ｐ１の大径側の半径をＲ１、小径側の半径をＲ２とすると、レンズＬＥのレンズとして有効な部分（レンズ部分）の端部は、小径側の半径Ｒ２から光軸方向に引いた直線と、光源ＬＳと放物面Ｐ１の大径側の端部とを結ぶ直線との交点に位置すべきものとなる。これは、放物面Ｐ１の大径側の端部で反射されない光源ＬＳからの光をレンズＬＥによってとらえられるようにするとともに、放物面Ｐ１の小径側の端部で反射された光と、レンズＬＥによって屈折された光との間に空白域を発生させたり重複させたりさせずに連続させるためである。放物面Ｐ１の小径側の端部を基準とした放物面Ｐ１の大径側の端部の光軸方向の高さをＬ１、レンズＬＥの光軸方向の高さをＬ２とすると、幾何学的な関係から、
Ｌ１：Ｌ２＝Ｒ１：Ｒ２
より、
Ｌ２＝Ｌ１×Ｒ２／Ｒ１
となる。
【００２４】
図１０は、第１の放物面Ｐ１とレンズＬＥとの交点の状態を示す図であり、右側の拡大した図において、例えば、レンズＬＥの上面と放物面Ｐ１との交点と、レンズＬＥの下面と放物面Ｐ１との交点との間にΔＲの無反射領域が発生し、これが暗部や暗線の原因となる。
【００２５】
そのため、図１１の右側の拡大した図のように、レンズＬＥの上面と放物面Ｐ１との交点から光軸方向にレンズＬＥの厚みだけ下の位置を通る新たな放物面Ｐ２を導入する。放物面Ｐ２は、第２リフレクタブロック４の反射面４ａに対応する。放物面Ｐ２の焦点位置は放物面Ｐ１と同じであり、更に元の放物面Ｐ１の短径側の端部を通る必要がある。一般に、放物面を定める放物線は２次式で表されるため、通るべき２つの点と、焦点位置とが与えられることにより、放物面Ｐ２は一意に定まる。なお、放物面Ｐ１を先に定め、その後に放物面Ｐ２を変える場合について説明したが、反対に、放物面Ｐ２を先に定め、それに基づいて放物面Ｐ１を変えるようにしてもよい。また、一定の範囲で光の広がりが許容できる場合には、第１リフレクタブロック２の反射面２ａの関数と第２リフレクタブロック４の反射面４ａの関数とを一致させてもよい。
【００２６】
図１２は、光源５からの光の反射の様子を示す図であり、右半面について光の経路が描かれている。なお、断面図であるが、ハッチングは省略されている。図１２において、第１リフレクタブロック２の反射面２ａと第２リフレクタブロック４の反射面４ａとの間にはレンズ３が挟まっているが、反射面２ａのレンズ３側の端部において反射される光と反射面４ａのレンズ３側の端部においてり反射される光との間には空白領域はない。そのため、照射光における暗部や暗線がなくなり、照明としての品位が向上する。
【００２７】
図１３は、比較例における光の反射の様子を示す図であり、右半面について光の経路が描かれている。なお、断面図であるが、ハッチングは省略されている。図１３において、比較例の照明装置１０１は、リフレクタブロック１０２の反射面１０２ａの途中に平坦部１０２ｂが設けられており、この平坦部１０２ｂにレンズ１０３の端部が支持されるようになっている。このため、平坦部１０２ｂにより反射面１０２ａが分断され、光源１０５からの光の一部が反射されないことで、暗部や暗線が発生してしまう。この点、図１２に示された実施形態では、暗部や暗線が発生することはない。
【００２８】
図１４は、他の実施形態における照明装置１の縦方向断面図であり、第１リフレクタブロック２と第２リフレクタブロック４とが一体に形成されたものである。また、第１リフレクタブロック２と第２リフレクタブロック４との境界部分であった場所には、円筒部２ｃの一部に開口を有するガイド用の溝２ｉが形成され、外側から溝２ｉにレンズ３が挿入されて支持されるようになっている。その他の構成は、図３〜図７と同様である。
【００２９】
図３〜図７に示された照明装置１と、図１４に示された照明装置１とのいずれに対しても、更に他の光学素子を設けることができる。他の光学素子としては、配光制御のためのレンズに限らず、光拡散や波長制限のための光学フィルタ等、照明装置１の機能を向上させるための種々のものが使用できる。
【００３０】
例えば、図７における第１リフレクタブロック２が光軸方向に分割され、レンズ３を支持するのと同様の構造が分割部分に追加されることで、他の光学素子の支持が可能となる。また、図１４における第１リフレクタブロック２の途中に、レンズ３を支持する溝２ｉと同様の、他の光学素子が挿入されるガイド用の溝が追加されることで、他の光学素子の支持が可能となる。
【００３１】
すなわち、第１リフレクタブロック２は、光学素子を挟んで第１の反射面と対向する、この第１の反射面と関数の異なる第３の反射面を有し、第１の反射面の光学素子側の端部は、第３の反射面の光学素子側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する。これにより、光学素子を支持するための構造により反射が妨げられることはなく、照明としての品位の低下を防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３３】
以上のように、実施形態に係る照明装置は、光源と、光源が小径側の開口部に配置される、内面にコーン形状の反射面を有するリフレクタと、リフレクタの光軸方向の中途部分に配置されるレンズと、を備え、リフレクタは、レンズを挟んで光軸方向に分割された第１および第２の反射面を有し、光源に近い側の第２の反射面のレンズ側の端部は、第１の反射面のレンズ側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する。これにより、レンズの支持のための構造に起因する暗部や暗線が防止され、照明の品位を向上させることができる。
【００３４】
また、光源と、光源が小径側の開口部に配置される、内面にコーン形状の反射面を有するリフレクタと、リフレクタの光軸方向の中途部分に配置されるレンズと、を備え、リフレクタは、レンズを挟んで光軸方向に分割された第１および第２の反射面を有し、前記光源から遠い側の前記第１の反射面は、前記第２の反射面の外挿面よりも内側に位置している。これにより、レンズの支持のための構造に起因する暗部や暗線が防止され、照明の品位を向上させることができる。
【００３５】
また、第１および第２の反射面は、反射面をそれぞれ表す関数が異なる。これにより、分割部分における光の反射をより正確に調整することができる。
【００３６】
また、第１および第２の反射面を表す関数は、それぞれの焦点距離が異なる。これにより、分割部分における光の反射をより正確に調整することができる。
【００３７】
また、リフレクタは、第１の反射面を有する第１のリフレクタブロックと、第２の反射面を有する第２のリフレクタブロックとから構成され、レンズは、第１のリフレクタブロックと第２のリフレクタブロックとにより挟まれて支持される。これにより、レンズをリフレクタに容易に支持することができる。
【００３８】
また、レンズは、第１の反射面と第２の反射面との間に設けられたガイド用の溝に挿入されて支持される。これにより、レンズをリフレクタに容易に支持することができる。
【００３９】
また、第１の反射面および第２の反射面は、焦点位置が光源の位置に合わせられた、放物面または楕円面である。これにより、光の反射を考慮した設計を容易に行うことができる。
【００４０】
また、リフレクタのレンズよりも大径側の中途部分に配置される光学素子を備え、リフレクタは、光学素子を挟んで第１の反射面と対向する、第１の反射面と第３の反射面とを有し、第１の反射面の光学素子側の端部は、第３の反射面の光学素子側の端部に対し、光軸方向から見て同じか外側に位置する。これにより、照明装置の機能を向上させることができる。
【００４１】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  照明装置，２  第１リフレクタブロック，２ａ  反射面，３  レンズ，４  第２リフレクタブロック，４ａ  反射面，５  光源，６  ヒートシンク
【図１】
2020145059.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020145059.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020145059.tif 000011
【図１０】
2020145059.tif 000012
【図１１】
2020145059.tif 000013
【図１２】
2020145059.tif 000014
【図１３】
2020145059.tif 000015
【図１４】
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