(57)【要約】【課題】  光源から射出される拡散照明光を効率よく集光し、製作が比較的容易、かつ、保持が容易な光学部材及び複合光学部材並びに照明装置を提供すること。【解決手段】  光学部材３は、光源手段２が射出する拡散照明光が入射する第１−１の面１０と、第１−１の面１０から入射する照明光のみを反射し、断面形状が第１−１の面１０から見て凹状に形成された第１−２の面１１と、光源手段２が射出する拡散照明光のみを反射し、断面形状が第１−１の面１０から見て凸状に形成された第１−３の面１２と、第１−１の面１０から入射する照明光、及び、第１−２の面１１で反射する照明光を射出する第１−４の面１３とを少なくとも備え、第１−１の面１０乃至第１−４の面１３が、第１−２の面１１で反射する各光線と、第１−３の面１２で反射する各光線とが略平行となる位置に配されている。【選択図】  図１
2005258159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段に対し位置決めされ、光源手段が射出する拡散照明光を略平行光に変換する光学部材であって、
前記光源手段が射出する拡散照明光が入射する第１−１の面と、
該第１−１の面から入射する照明光のみを反射し、断面形状が前記第１−１の面から見て凹状に形成された第１−２の面と、
前記光源手段が射出する拡散照明光のみを反射し、断面形状が前記第１−１の面から見て凸状に形成された第１−３の面と、
前記第１−１の面から入射する照明光、及び、前記第１−２の面で反射する照明光を射出する第１−４の面とを少なくとも備え、
前記第１−１の面乃至前記第１−４の面が、前記第１−２の面で反射する各光線と、前記第１−３の面で反射する各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴する光学部材。
【請求項２】
前記第１−３の面に、反射膜が配されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
第１の光学部材とされる請求項１に記載の光学部材と、前記第１の光学部材の前記第１−３の面に隣接して配置される第２の光学部材とを備える複合光学部材であって、
前記第２の光学部材が、
前記光源手段が射出する拡散照明光が入射する第２−１の面と、
前記第２−１の面から入射する照明光のみを反射し、断面形状が前記第２−１の面から見て凹状に形成された第２−２の面と、
前記光源手段が射出する拡散照明光のみを反射し、断面形状が前記第２−１の面から見て凸状に形成された第２−３の面と、
前記第２−１の面から入射する照明光、及び、前記第２−２の面で反射する照明光を射出する第２−４の面とを少なくとも備え、
前記第２−１の面乃至前記第２−４の面が、前記第２−２の面で反射する各光線と、前記第２−３の面で反射する各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴とする複合光学部材。
【請求項４】
前記第２−３の面に、反射膜が配されていることを特徴とする請求項３に記載の複合光学部材。
【請求項５】
拡散する照明光を射出する光源手段と、
請求項１に記載の光学部材とを備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
前記第１−２の面が、前記第１−１の面から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第１−３の面に、前記光源手段が射出した拡散照明光を反射する反射膜が配されていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１−２の面、及び、前記第１−３の面が放物面とされていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項９】
前記第１−２の面を構成する放物面と、前記第１−３の面を構成する放物面との各焦点位置が略同一位置とされていることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記焦点位置が、前記光源手段の略中心位置であることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
拡散する照明光を射出する光源手段と、
請求項３に記載の複合光学部材とを備え、
前記第２の光学部材が、前記第１の光学部材の屈折率よりも高い屈折率を有して前記第２−２の面と前記第１−３の面とが接した状態で配されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
前記第２−２の面は、前記第２−１の面から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面であることを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記第１−１の面乃至前記第１−４の面、及び、前記第２−１の面乃至前記第２−４の面が、前記第１−２の面で反射した照明光の各光線と、前記第２−２の面で反射した照明光の各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
拡散する照明光を射出する光源手段と、
請求項３に記載の複合光学部材を備え、
前記第２−２の面と前記第１−３の面とが空間的なギャップを介して隣接するように配されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
前記空間的なギャップが空気層とされ、
前記第２−２の面が、前記第２−１の面から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされていることを特徴とする請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記光源手段が射出した拡散照明光を反射する反射膜が、前記第２−３の面に配されていることを特徴とする請求項１１又は１４に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記第１−１の面乃至前記第１−４の面、及び、前記第２−１の面乃至前記第２−４の面が、前記第１−２の面で反射した照明光の各光線と、前記第２−２の面で反射した照明光の各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴とする請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記光源手段が、発光部と、該発光部を覆う第１の透明部材とを備え、
前記第１−１の面と、前記第１の透明部材との隙間には第２の透明部材が配されていることを特徴とする請求項５、１１、又は、１４の何れか一つに記載の照明装置。
【請求項１９】
前記第２の透明部材の屈折率が、請求項１に記載の光学部材の屈折率と略等しいとされていることを特徴とする請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記第２の透明部材が、光学素子用透明接着剤とされ、請求項１に記載の光学部材と前記光源手段とが接着固定されていることを特徴とする請求項１９に記載の照明装置。
【請求項２１】
拡散する照明光を射出する光源手段と、
前記光源手段が射出した拡散照明光を略平行光に変換する光学部材とを有し、
前記光学部材が、
前記光源手段が射出した拡散照明光が入射する第１の面と、
前記光源手段が射出した拡散照明光をフレネル反射によって反射する、断面形状が前記第１の面から見て凸状に形成された第３の面と、
前記第１の面から入射した照明光、及び、前記第３の面でフレネル反射せずに透過した照明光を反射する、断面形状が前記第１の面から見て凹状に形成された第２の面と、
前記第１の面から入射した照明光、及び、前記第２の面で反射した照明光を射出する第４の面とを少なくとも備え、
前記第１の面乃至前記第４の面が、前記第２の面で反射する各光線と、前記３の面で反射する各光線とが略平行となる位置、或いは、略平行方向よりも前記光源手段側に傾いた位置に配されていることを特徴する照明装置。
【請求項２２】
発光部と該発光部を被う透明部材とで構成され、拡散する照明光を射出する光源手段と、
請求項１に記載の光学部材と、
前記光学部材に接しない前記透明部材の面上に配置した正のパワーを持つレンズと、を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項２３】
前記レンズが、
該レンズを通過した照明光の各光線が、前記第１−２の面で反射した照明光の各光線、又は、前記第２−２の面で反射した照明光の各光線に対して略平行となるような光学的特性を有する形状とされていることを特徴とする請求項２２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、光源および光源が射出した拡散する照明光を略平行光にする光学部材及び複合光学部材並びに照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像投影装置やストロボなどの集光照明装置において、ＬＥＤや水銀ランプ、フィラメントなどの拡散光を効率良く集光するために、反射ミラーやレンズなどを用いるものが数多く提案されている。
このような照明装置として、主反射鏡と補助反射鏡による反射で集光効率を改善したものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。これらは、複数の反射鏡を光源に対して同一向きに配置して、従来利用していなかった角度の光も有効に利用しているものである。
【０００３】
また、レンズとプリズムで集光効率を改善したものが提案されている（例えば、特許文献３、４参照。）。これらは、光源からの光の角度が射出面に垂直に近い光はレンズによって平行化し、それより広がっている光はプリズムの全反射で反射させて射出面から照射しているものである。
さらに、プリズムのみで集光効率を改善したものが提案されている（例えば、特許文献５、６参照。）。これらは、プリズム内部を全反射により導光し、射出面から光を照射するものである。
【特許文献１】特公平４−１８４０６号公報
【特許文献２】特開２００１−１２５１９７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３３６５６号公報
【特許文献４】特開平４−１３８４３８号公報
【特許文献５】特開平１０−１１５８５３号公報
【特許文献６】特開平１１−１４６１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の技術は、集光作用部が反射鏡で構成されているため、鏡に反射する光は鏡の反射率に影響されて減衰し、集光する光の総量が減少してしまう。また、複数の反射鏡を保持しなければならないため製作性に難があり、主反射鏡で反射した光の一部は射出面で補助反射鏡保持部に遮断されてしまうなどの問題がある。
また、上記特許文献３に記載の技術は、全反射による反射であるため反射面での反射ロスはないが、広角度の光をプリズムで全反射させるために多数のプリズム面が必要となり、射出面積は大きくなってしまう。
【０００５】
さらに、上記特許文献３、４、５、６に記載の技術は、光源からの全ての光がプリズムの２面を透過するため、プリズムによる角度補正が必要ない、照射面にほぼ垂直な光もプリズム面を透過する際のフレネル損失や散乱により減衰する。また、プリズムやレンズ部は単体で固定されないため、別途保持する部分が必要となり、集光効率を下げる問題がある。
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、光源から射出される拡散照明光を効率よく集光し、製作が比較的容易、かつ、保持が容易な光学部材及び複合光学部材並びに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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る光学部材は、光源手段に対し位置決め、光源手段が射出する拡散照明光を略平行光に変換する光学部材であって、前記光源手段が射出する拡散照明光が入射する第１−１の面と、該第１−１の面から入射する照明光のみを反射し、断面形状が前記第１−１の面から見て凹状に形成された第１−２の面と、前記光源手段が射出する拡散照明光のみを反射し、断面形状が前記第１−１の面から見て凸状に形成された第１−３の面と、前記第１−１の面から入射する照明光、及び、前記第１−２の面で反射する照明光を射出する第１−４の面とを少なくとも備え、前記第１−１の面乃至前記第１−４の面が、前記第１−２の面で反射する各光線と、前記第１−３の面で反射する各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴する。
また、本発明に係る照明装置は、拡散する照明光を射出する光源手段と、本発明に係る光学部材とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る光学部材は、前記第１−３の面に反射膜が配されていることを特徴とする。
【０００７】
この光学部材、或いは、この照明装置は、第１−１の面を光源手段側に配置した状態で拡散照明光を照射したとき、拡散照明光のうち所望の照明方向からずれる成分の光を第１−３の面で反射させ、或いは、第１−１の面を透過させて第１−２面で反射して、第１−４の面から照射することによって、何れの光も光路を照明方向に変更することができ、もともと照明方向からの傾斜角が小さい成分の照明光とあわせて拡散照明光を所望の照射方向に向かって略平行に揃えることができる。
【０００８】
本発明に係る複合光学部材は、第１の光学部材とされる本発明に係る光学部材と、前記第１の光学部材の前記第１−３の面に隣接して配置され、前記第１の光学部材よりも高い屈折率を有する第２の光学部材とを備える複合光学部材であって、前記第２の光学部材が、前記光源手段が射出する拡散照明光が入射する第２−１の面と、前記第２−１の面から入射する照明光のみを反射し、断面形状が前記第２−１の面から見て凹状に形成された第２−２の面と、前記光源手段が射出する拡散照明光のみを反射し、断面形状が前記第２−１の面から見て凸状に形成された第２−３の面と、前記第２−１の面から入射する照明光、及び、前記第２−２の面で反射する照明光を射出する第２−４の面とを少なくとも備え、前記第２−１の面乃至前記第２−４の面が、前記第２−２の面で反射する各光線と、前記第２−３の面で反射する各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴とする。
また、本発明に係る複合光学部材は、前記第２−３の面に反射膜が配されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る照明装置は、拡散する照明光を射出する光源手段と、本発明に係る複合光学部材とを備え、前記第２の光学部材が、前記第１の光学部材の屈折率よりも高い屈折率を有して前記第２−２の面と前記第１−３の面とが接した状態で配されていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第１−１の面乃至前記第１−４の面、及び、前記第２−１の面乃至前記第２−４の面が、前記第１−２の面で反射した照明光の各光線と、前記第２−２の面で反射した照明光の各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴とする。
【００１０】
この複合光学部材、或いは、照明装置は、第１の光学部材において、何れの面も透過、或いは反射しないで直接照射される直接光の一部をさらに第２−１の面に透過させて、第２−２面で反射して第２−４の面から照射される透過光とすることができ、第２−３の面における反射光と、何れの面も透過、或いは反射しない光源からの直接光とあわせて、拡散照明光の照明方向への集光効率をより向上することができる。
【００１１】
本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第１−２の面が、前記第１−１の面から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされていることを特徴とする。
この照明装置は、第１−１の面を透過した照明光が第１−２の面に反射する際の減衰を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第１−３の面に、前記光源手段が射出した拡散照明光を反射する反射膜が配されていることを特徴とする。
この照明装置は、第１−１の面に入射しない拡散照明光の成分を第１−３の面で照明方向に反射することができ、集光効率を高めることができる。
【００１３】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第１−２の面、及び、前記第１−３の面が放物面とされていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第１−２の面を構成する放物面と、前記第１−３の面を構成する放物面との各焦点位置が略同一位置とされていることが好ましい。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記焦点位置が、前記光源手段の略中心位置であることが好ましい。
この照明装置は、光源手段が点光源の場合、拡散照明光を放物面に反射させることによって略平行光に容易に変更させることができる。この際、焦点位置を一致させることによって、より集光効率を向上することができる。
【００１４】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記光源手段が、発光部と、該発光部を覆う第１の透明部材とを備え、前記第１−１の面と、前記第１の透明部材との隙間が第２の透明部材で満たされていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第２の透明部材の屈折率が、本発明に係る光学部材の屈折率と略等しいとされていることが好ましい。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第２の透明部材が、光学素子用透明接着剤とされ、本発明に係る光学部材と前記光源手段とが接着固定されていることが好ましい。
この照明装置は、光源手段と光学部材の隙間を透明部材で満たすことにより、その隙間の屈折率差を小さくすることで、発光部を覆う透明部材から射出するとき、並びに光学部材に入射するときのフレネル損失を小さくすることができる。また、光学素子用透明接着剤で接着固定することによって、光学部材を光源手段に直接保持させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第２−２の面は、前記第２−１の面から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面であることを特徴とする。
この照明装置は、第２−１の面を透過した照明光が第２−２面に反射する際の減衰を抑えることができる。
【００１６】
本発明に係る照明装置は、拡散する照明光を射出する光源手段と、請求項２に記載の複合光学部材を備え、前記第２−２の面と前記第１−３の面とが空間的なギャップを介して隣接するように配されていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記空間的なギャップが空気層とされ、前記第２−２の面が、前記第２−１の面から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記光源手段が射出した拡散照明光を反射する反射膜が、前記第２−３の面に配されていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記第１−１の面乃至第１−４の面、及び、前記第２−１の面乃至第２−４の面が、前記第１−２の面で反射した照明光の各光線と、前記第２−２の面で反射した照明光の各光線とが略平行となる位置に配されていることを特徴とする。
【００１８】
この照明装置は、第１の光学部材と第２の光学部材との屈折率が等しい場合でも、第２の光学部材における第２−２の面で光源手段からの光を全反射させることができる。したがって、光源手段から照明方向に直接射出されていた光のうち、一部の光に対しても反射面を設けることができ、集光効率を上げることができる。
また、第１の光学部材に対する第２の光学部材の関係と同様に、第２の光学部材の内側に更に第３の光学部材やそれ以上の数の光学部材を配置することができ、更に集光効率を上げることができる。
【００１９】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、発光部と該発光部を被う透明部材とで構成され、拡散する照明光を射出する光源手段と、本発明に係る光学部材と、前記光学部材に接しない前記透明部材の面上に配置した正のパワーを持つレンズとを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記レンズが、該レンズを通過した照明光の各光線が、前記第１−２の面で反射した照明光の各光線、又は、前記第２−２の面で反射した照明光の各光線に対して略平行となるような光学的特性を有する形状とされていることが好ましい。
この照明装置は、正のパワーを持つレンズに照明光を透過させることによって、更に集光効率を上げることができる。
【００２０】
本発明に係る照明装置は、拡散する照明光を射出する光源手段と、前記光源手段が射出した拡散照明光を略平行光に変換する光学部材とを有し、前記光学部材が、前記光源手段が射出した拡散照明光が入射する第１の面と、前記光源手段が射出した拡散照明光をフレネル反射によって反射する、断面形状が前記第１の面から見て凸状に形成された第３の面と、前記第１の面から入射した照明光、及び、前記第３の面でフレネル反射せずに透過した照明光を反射する、断面形状が前記第１の面から見て凹状に形成された第２の面と、前記第１の面から入射した照明光、及び、前記第２の面で反射した照明光を射出する第４の面とを少なくとも備え、前記第１の面乃至前記第４の面が、前記第２の面で反射する各光線と、前記３の面で反射する各光線とが略平行となる位置、或いは、略平行方向よりも前記光源手段側に傾いた位置に配されていることを特徴する。
この照明装置は、第３の面を透過する透過光があっても、第２の面で反射して第４の面から射出させることができ、所望の照明方向への集光効率を上げることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光源手段からの拡散照明光を所望の照明方向へ効率良く集光することができる光学部材及び複合光学部材、並びに製作が比較的容易かつ保持が容易な照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係る照明装置１は、拡散する照明光を射出する光源手段２と、光源手段２に対して位置決めされ、光源手段２が射出する拡散照明光を略平行光に変換する光学部材３とを備えている。
光源手段２は、図１及び図２に示すように、チップ状のＬＥＤ等からなる発光部５と、発光部５を支持する台座６と、ドーム状に形成されて発光部５及び台座６を覆うモールドレンズ（透明部材）７と、これらを支持するベース８とを備えている。
【００２３】
光学部材３は、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、或いは、ポリカーボネート樹脂、或いは、ガラス等の透明材料により構成されており、モールドレンズ７に密着可能に形成されてこれに装着され、光源手段２が射出する拡散照明光が入射する第１−１の面１０と、第１−１の面１０から入射する照明光のみを反射し、、断面形状が第１−１の面１０から見て凹状に、第１−１の面１０の外周端から延びて形成された第１−２の面１１と、光源手段２が射出する拡散照明光のみを反射し、断面形状が第１−１の面１０から見て凸状に、第１−１の面１０の内周端から延びて形成された第１−３の面１２と、第１−２の面１１と第１−３の面１２と接続されて第１−１の面１０から入射する照明光、及び、第１−２の面１１で反射する照明光を射出する第１−４の面１３とを備え、第１−１の面１０乃至第１−４の面１３が、第１−２の面１１で反射する各光線と、第１−３の面１２で反射する各光線とが略平行となる位置に配されている。
【００２４】
第１−２の面１１は、第１−１の面１０から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされている。
第１−３の面１２には、光源手段２が射出した拡散照明光を反射する反射膜１５が配されている。
第１−２の面１１、及び、第１−３の面１２は放物面とされており、第１−２の面１１を構成する放物面と、第１−３の面を構成する放物面との各焦点位置が、光源手段２の略中心位置である発光部５と略同一位置とされている。
【００２５】
すなわち、光学部材３は、中心軸Ｃに対して回転対称とされて中央部が刳り貫かれた略椀型に形成されており、モールドレンズ７の外周面と密着する椀底面（第１−１の面１０に相当）と、椀型外周側面（第１−２の面１１に相当）と、椀型内周側面（第１−３の面１２に相当）と、椀上面（第１−４の面１３に相当）とによって囲まれて形成されている。
【００２６】
次に、本実施形態に係る光学部材３及び照明装置１の操作方法、及び、作用・効果について図３を参照して説明する。
図に対して台座６の鉛直上方を照明方向として発光部５から拡散照射光を照射したとき、拡散照明光のうち照明方向からの傾斜角が大きい成分が第１−１の面１０に入射し、第１−２の面１１に至る。発光部５が点光源であり第１−２の面１１が放物面とされているので、第１−４の面１３に向かって反射される。このとき、第１−２の面１１が全反射面とされているので、減衰することなく反射する。こうして、第１−１の面１０に入射した照明光が照明方向と略平行な方向に調整されて第１−４の面１３から射出する。
【００２７】
第１−１の面１０に入射しない照明光のうち、第１−３の面１２に至った照明光は、第１−３の面１２で反射する。このとき、第１−３の面１２が放物面とされているので、反射した光は照明方向と略平行な方向に進む。
なお、第１−３の面１２にも反射しない照明光は、もともと照明方向と略平行な成分を有しているので、そのまま進む。
【００２８】
この光学部材３及び照明装置１によれば、拡散照明光を所望の照射方向に向かって略平行に揃えることができる。
また、第１−１の面１０を透過した照明光が第１−２の面１１に反射する際の減衰を抑えることができる。
さらに、拡散照明光を放物面に反射させるので略平行光に容易に変更させることができる。この際、焦点位置を一致させることによって、より集光効率を向上することができる。
また、発光部５から射出し、照明方向に対して所望の角度以内に収まっている光は、光学部材を介さないため、フレネル損失や散乱の影響を受けない。
また、複数の反射面を一つの部材で実現でき、簡単な構成の光学部材３にて損失の少ない平行光を射出させることができる。
【００２９】
次に、第２の実施形態について図４を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置１６の光学部材１７の第１−１の面１０と、光源手段２のモールドレンズ７とが光学素子用透明接着剤で接着されているとした点である。
光学素子用透明接着剤は、光学部材１７とモールドレンズ７との屈折率と略同一の屈折率を有している。
【００３０】
この照明装置１６も、上記第１の実施形態と同様の操作方法によって、同様の作用・効果を奏することができるが、第１−１の面１０とモールドレンズ７との隙間を光学素子用透明接着剤で満たすことにより、隙間の屈折率差を小さくすることで、フレネル損失を小さくすることができる。また、接着固定によって光学部材を光源手段に直接保持させることができる。
【００３１】
次に、第３の実施形態について図５から図７を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置１８が、複合光学部材２０を備えているとした点である。
【００３２】
複合光学部材２０は、図５及び図６に示すように、第１の実施形態に係る光学部材３と同じ構成を有する第１の光学部材２１と、第１の光学部材２１の第１−３の面１２に接して配置され、第１の光学部材２１よりも高い屈折率を有する第２の光学部材２２とを備えている。
第２の光学部材２２も第１の光学部材２１と同様の構成とされており、モールドレンズ７に密着可能に形成されてこれに装着され、光源手段２が射出する拡散照明光が入射する第２−１の面２３と、第２−１の面２３から入射する照明光のみを反射し、、断面形状が第２−１の面２３から見て凹状に第２−１の面２３の外周端から延びて形成され、全反射条件を満たすとともに第１−３の面１２と共通面とされた第２−２の面２５と、光源手段２が射出する拡散照明光のみを反射し、、断面形状が第２−１の面２３から見て凸状に、第２−１の面２３の内周端から延びて形成された第２−３の面２６と、第２−２の面２５と第２−３の面２６と接続されて第２−１の面２３から入射する照明光、及び、第２−２の面２５で反射する照明光を射出する第２−４の面２７とを備えている。
このとき、第２−３の面２６には、光源手段２が射出した拡散照明光を反射する反射膜２９が配されている。
そして、第２−１の面２３乃至第２−４の面２７が、第２−２の面２５で反射する各光線と、第２−３の面２６で反射する各光線とが略平行となる位置に配されている。
【００３３】
第２−２の面２５は、第２−１の面２３から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされている。
このとき、第１の光学部材２１の第１−３面１２には反射膜が必要ないことは言うまでもない。
第１−１の面１０乃至第１−４の面１３、及び、第２−１の面２３乃至第２−４の面２７は、第１−２の面１１で反射した照明光の各光線と、第２−２の面２５で反射した照明光の各光線とが略平行となる位置に配されている。
【００３４】
次に、本実施形態に係る複合光学部材２０及び照明装置１８の操作方法、及び、作用・効果について図７を参照して説明する。
まず、図に対して台座６の鉛直上方を照明方向として発光部５から拡散照射光を照射する。このとき、第１の光学部材２１の第１−１の面１０に入射した拡散照明光は、上記第１の実施形態と同様の作用によって第１−４の面１３から射出する。
【００３５】
上記第１の実施形態に係る光学部材３では第１−３の面１２に反射する照明光は、本実施形態では第２の光学部材２２の第２−１の面２３から入射して第２−２の面２５に至り、第２−２の面２５が放物面とされているので、第２−４の面２７に向かって反射される。このとき、第２−２の面２５が全反射面とされているので、フレネル損失のない状態で反射する。こうして、第２−１の面２３に入射した照明光が照明方向と略平行な方向に調整されて第２−４の面２７から射出する。
【００３６】
第２−１の面２３に入射しない照明光のうち、より照明方向に近い第２−３の面２６に至った照明光は、第２−３の面２６で反射する。このとき、第２−３の面２６が放物面とされているので、反射した光は照明方向と略平行な方向に進む。
なお、第２−３の面２６にも反射しない照明光は、そのまま進む。
この複合光学部材２０及び照明装置１８によれば、拡散照明光のうち照明方向からの傾斜角が小さい成分の照明光であっても反射面を設けることができ、照明方向への集光効率を向上することができる。
【００３７】
次に、第４の実施形態について図８及び図９を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る複合光学部材２８が、第１の光学部材３０における第１−３の面３１と、第２の光学部材３２における第２−２の面３３との間に空間的なギャップである空気層３５を備えているとした点である。なお、この空気層３５のギャップ幅は短い方が望ましい。
【００３８】
第３の実施形態とは異なり第４の実施形態では、第１の光学部材３０と第２の光学部材３２との屈折率は略等しくて良い。第２−２の面３３が、第２−１の面２３から入射した照明光に対して全反射条件を満たす全反射面とされている。
第１の光学部材３０における第１−３の面３１には反射膜は形成されておらず、第２−３の面２６に反射膜１５が配されている。
この複合光学部材２８及び照明装置３７によれば、第２の光学部材３２における第２−２の面３３にて、第２−１の面２３から入射した照明光を全反射させることができるので、第３の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３９】
次に、第５の実施形態について図１０を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付すとともに説明を省略する。
図１０に示すように、第１−３の面３８が、光源手段２が射出した拡散照明光をフレネル反射によって反射するとし、第１−２の面４０が、第１−１の面１０から入射した照明光、及び、第１−３の面３８でフレネル反射せずに透過した照明光を反射するとされた光学部材４１を備えている。
この場合、第１−２の面４０で全反射条件を満たすものとすることによって、第１−３の面３８には反射膜が形成されていないためにフレネル反射によって一部の照明光が透過しても、第１−３の面３８で全反射させることができ、第１−４の面１３から射出させることができる。
【００４０】
次に、第６の実施形態について図１３を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付すとともに説明を省略する。
第６の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置４８が、正のパワーを持つレンズ５０を備えているとした点である。また、このレンズ５０は、光学素子用透明接着剤によりモールドレンズ７に接着固定されている。
この照明装置４８によれば、照明装置２に、このようなレンズ５０を加えることによって、光学部材３による光の平行化だけでなく、拡散照明光のうち照明方向からの傾斜角が小さい成分の照明光を平行化することができる。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主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、光学部材、或いは、複合光学部材の各面の形状は、中心軸Ｃ回りの回転体形状に限らず、光源手段の形状や用途に合わせて各種の変形、変更が可能である。
また、第１−４の面、或いは、第２−４の面の外径は、光源手段への装着時の大きさの制限や用途に応じて変動してもよく、これに伴って第１−１の面、或いは、第２−１の面と、第１−３の面、或いは、第２−３の面との交線の最適位置を上下して第１−４面、或いは、第２−４の面の内径を変動しても構わない。
【００４２】
さらに、図１１に示すように、光源手段４２の形状が細長い場合には、光源手段４２からの光が入射する第１−１の面４３の形状を光源手段４２に装着可能な形状に変形し、第１−２の面４５、第１−３の面４６も、それぞれの凸形状、凹形状を維持しながら光源手段４２の長軸方向Ｃ１に伸びる形状としても構わない。
【００４３】
また、図１２に示すように、光学部材３に支持柱４７を備えることによって、光源手段に対して正確に位置決め、または強固に固定することができる。主に第１−１の面１０によって光源手段に固定することができるので、支持部品も３点の細い柱程度で良く、第１−１面での反射に及ぼす影響は少ない。
さらに、図１４に示すように、光源手段からの光の分布の中心軸Ｃと、照明方向の軸Ｃ´とは、異なっていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る照明装置における照明光を示す光路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る照明装置における照明光を示す光路図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る照明装置における照明光を示す光路図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る照明装置及び光学部材を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１６、１８、３７、４８  照明装置
２、４２  光源手段
３、１７、４１  光学部材
５  発光部
７  モールドレンズ（透明部材）
１０、４３  第１−１の面
１１、４０、４５  第１−２の面
１２、３１、３８、４６  第１−３の面
１３  第１−４の面
１５  反射膜
２０、２８  複合光学部材
２１、３０  第１の光学部材
２２、３２  第２の光学部材
２３  第２−１の面
２５、３３  第２−２の面
２６  第２−３の面
２７  第２−４の面
３５  空気層（空間的なギャップ）
４７  支持柱
５０  レンズ
【図１】
2005258159.tif 000003
【図２】
2005258159.tif 000004
【図３】
2005258159.tif 000005
【図４】
2005258159.tif 000006
【図５】
2005258159.tif 000007
【図６】
2005258159.tif 000008
【図７】
2005258159.tif 000009
【図８】
2005258159.tif 000010
【図９】
2005258159.tif 000011
【図１０】
2005258159.tif 000012
【図１１】
2005258159.tif 000013
【図１２】
2005258159.tif 000014
【図１３】
2005258159.tif 000015
【図１４】
2005258159.tif 000016