(57)【要約】【課題】  組立性を低下させることなく、各部材の位置決めを精度よく行うことができる照明装置を提供する。【解決手段】  コリメーションレンズ２２とＬＥＤ基板１１との間に第１のスペーサ２３を介在させ、コリメーションレンズ２２とフライアイレンズ２４との間に第２のスペーサ２５を介在させてレンズ光学系２１を構成する。レンズ光学系２１を収容する筐体２０を先端部に内向フランジ２０ａを備えた筒状形状の筐体で構成する。レンズ光学系２１の各構成部材を筐体２０内に基部側の開口部２０ｃを通じて挿入し、各構成部材を内向フランジ２０ａと光源ユニット１０のＬＥＤ基板１１との間で相互に圧接させて筐体２０内に保持することにより、組立性を低下させることなく、各構成部材の位置決めを精度よく行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光源が位置決め固定された光源ユニットと、
前記光源からの出射光を平行光に変換するコリメーションレンズと、前記基板と前記コリメーションレンズとの間に介在する第１のスペーサと、前記コリメーションレンズからの出射光をそれぞれ入射して特定の照射領域に互いに重畳させて出射する複数のレンズ部が配列されたフライアイレンズと、前記コリメーションレンズと前記フライアイレンズとの間に介在する第２のスペーサとを有するレンズ光学系と、
光軸方向に沿う筒状形状をなし先端部に係止部が内向して突設された筐体と、を具備し、
前記レンズ光学系の各構成部材を前記筐体の基部側の開口部を通じて該筐体内に挿入するとともに、前記光源ユニットの基板を前記筐体の基端部に固設して該筐体の基部側の開口部を閉塞し、前記レンズ光学系の各構成部材を前記係止部と前記基板との間で相互に圧接させて前記筐体内に保持したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記フライアイレンズは、前記筐体の内周に外周が摺接する環状のフランジの内側に前記複数のレンズ部を一体形成したレンズ部材であって、
前記フランジの入射側のフランジ面の高さを前記各レンズ部の高さよりも相対的に高く形成して前記フランジ面を遮光マスク保持面として設定し、
前記遮光マスク保持面に、前記フライアイレンズの前記各レンズ部にそれぞれ対応した透光部が開口する遮光マスクを保持したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記遮光マスク保持面上の光軸を中心とする非対称位置に複数のピンを突設するとともに、前記各ピンに対応するピン穴を前記遮光マスク上に開口し、
前記各ピン穴に対する前記各ピンの貫通によって、前記遮光マスクを前記遮光マスク保持面に保持したことを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記各ピンは、基部側の径が前記ピン穴の径と略一致する先細りの柱状形状をなし、
前記各ピンは、前記各ピン穴に基部が圧入することにより、前記遮光マスクを保持すことを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記各ピンは、基部側に前記ピン穴に係合する係合段部を有し、
前記各ピンは、前記係合段部に前記各ピン穴を係合させることにより、前記遮光マスクを保持することを特徴とする請求項３または請求項４記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マップランプやステップランプ等の車載用光源、或いは、ダウンライトや看板照明等の各種照明のように特定の照射領域を局所的に照明する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、特定の照射領域に光を照射する照明装置においては、照射領域に均一照度の光を照射することが要求される。このような均一照度の光の照射は、例えば、コリメーションレンズとフライアイレンズとを備えたレンズ光学系を用いることで実現が可能である。この種の照明装置として、例えば、特許文献１には、一端部に光源を支持する筐体の中部及び他端部に、互いに対をなして対向する溝をそれぞれ設け、各溝対に、板状のコリメータレンズ部（コリメーションレンズ）及びフライアイレンズを面方向にスライドさせながら挿入することでレンズ光学系を筐体に支持する技術が開示されている。そして、この照明装置では、光源から出射される光をコリメーションレンズで平行光に変換してフライアイレンズの各レンズ部に入射し、各レンズ部に入射した光を互いに重畳する位置に出射することで均一照度の光を生成することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−２５９６５３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の照明装置において、均斉度の高い照明光を得るためには、各部材を筐体に精度よく位置決め固定する必要がある。特に、この種の照明装置では、平行度の高い光をフライアイレンズに入射させる必要があるため、光源からコリメーションレンズまでの光軸方向の位置決めを厳密に行う必要がある。例えば、車両に搭載されるステップランプ等のように比較的小型な照明装置に上述のレンズ光学系を適用する場合、コリメーションレンズで平行度の高い平行光を得ようとすると、光源からコリメーションレンズまでの光軸距離の誤差を±５／１００ｍｍ以内に抑える必要がある。
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、コリメーションレンズ等を筐体の溝にスライドさせながら挿入する構成では、各レンズと各溝との間に所定のクリアランスを必要とするため、光軸方向の位置決めを厳密に行うことが困難であった。これに対処し、例えば、各レンズと各溝とのクリアランスを極限まで小さく設定すると、組立性等が低下する虞がある。
【０００５】
本発明は、組立性を低下させることなく、各部材の位置決めを精度よく行うことが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】
【０００６】
本発明は、基板上に光源が位置決め固定された光源ユニットと、前記光源からの出射光を平行光に変換するコリメーションレンズと、前記基板と前記コリメーションレンズとの間に介在する第１のスペーサと、前記コリメーションレンズからの出射光をそれぞれ入射して特定の照射領域に互いに重畳させて出射する複数のレンズ部が配列されたフライアイレンズと、前記コリメーションレンズと前記フライアイレンズとの間に介在する第２のスペーサとを有するレンズ光学系と、光軸方向に沿う筒状形状をなし先端部に係止部が内向して突設された筐体と、を具備し、前記レンズ光学系の各構成部材を前記筐体の基部側の開口部を通じて該筐体内に挿入するとともに、前記光源ユニットの基板を前記筐体の基端部に固設して該筐体の基部側の開口部を閉塞し、前記レンズ光学系の各構成部材を前記係止部と前記基板との間で相互に圧接させて前記筐体内に保持したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の照明装置によれば、組立性を低下させることなく、各部材の位置決めを精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は本発明の第１の実施形態に係わり、図１は照明装置の要部断面図、図２は照明装置の分解斜視図、図３は照明装置の変形例を示す要部断面図、図４は照明装置の変形例を示す分解斜視図である。
【０００９】
図１，２において符号１は、例えば、車載のステップランプ等に好適な照明装置を示す。この照明装置１は、例えば、出射平面１２ａに片凸レンズが固設した表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設する筐体２０とを有する。
【００１０】
光源ユニット１０は、基板としてのＬＥＤ基板１１を有する。ＬＥＤ基板１１は、例えば、平面略矩形形状をなし、その略中央部に半田付け等によってＬＥＤ１２を保持する。さらに、ＬＥＤ基板１１には、ＬＥＤ１２を図示しない電源回路と電気的に接続するためのコネクタ１３が固設している。ここで、ＬＥＤ１２は、例えば組立装置のマシーン設定等が厳格に行われることによって、ＬＥＤ基板１１上に設定された取付位置に高精度に位置決め固定されている。また、ＬＥＤ１２の発行効率を向上するため、ＬＥＤ基板１１は、例えば、熱伝導性の高いアルミ基板等で構成されている。
【００１１】
筐体２０は、ＬＥＤ１２の光軸Ｏ方向に沿う筒状形状をなし、ＬＥＤ１２からの出射光を均一照度の照明光に調光するためのレンズ光学系２１を内部に収容する。本実施形態において、筐体２０は、略円筒形状をなし、先端部に係止部としての内向フランジ２０ａが突設されている。また、筐体２０の基端部には、光源ユニット１０のＬＥＤ基板１１が当接する外向フランジ２０ｂが設けられている。
【００１２】
レンズ光学系２１は、入射面側がＬＥＤ１２に対向するコリメーションレンズ２２と、ＬＥＤ基板１１とコリメーションレンズ２２との間に介在する第１のスペーサ２３と、入射面側がコリメーションレンズ２２の出射面側に対向するフライアイレンズ２４と、コリメーションレンズ２２とフライアイレンズ２４との間に介在する第２のスペーサ２５とを具備し、さらに、フライアイレンズ２４と筐体２０の内向フランジ２０ａとの間に介在する弾性部材２６とを具備する。
【００１３】
コリメーションレンズ２２は、例えば、筐体２０の内周に外周が摺接する環状のフランジ部２２ａの内側に、両凸のレンズ部２２ｂが一体形成された光透過性の樹脂成型品で構成されている。また、第１のスペーサ２３は、例えば、筐体２０の内周に外周が摺接する略円筒形状をなす硬性の樹脂成形品で構成されている。この第１のスペーサ２３は、先端面がコリメーションレンズ２２の入射側でフランジ部２２ａに当接すると共に、基端面がＬＥＤ基板１１の前面に当接することにより、ＬＥＤ１２からコリメーションレンズ２２までの光軸Ｏ方向の距離を規定する。そして、この第１のスペーサ２３によってＬＥＤ１２からコリメーションレンズ２２までの光軸Ｏ方向の距離が適切に規定されることにより、レンズ部２２ｂは、ＬＥＤ１２からの入射光を平行度の高い平行光に変換して出射する。
【００１４】
フライアイレンズ２４は、例えば、筐体２０の内周に摺接する環状のフランジ部２４ａの内側に、複数のレンズ部２４ｂがマトリクス状に一体形成された光透過性の樹脂成型品で構成されている。また、第２のスペーサ２５は、例えば、筐体２０の内周に外周が摺接する略円筒形状をなす硬性の樹脂成型品で構成されている。この第２のスペーサ２５は、先端面がフライアイレンズ２４の入射側でフランジ部２４ａに当接すると共に、基端面がコリメーションレンズ２２の出射側でフランジ部２２ａに当接することにより、フライアイレンズ２４をコリメーションレンズ２２から光軸Ｏ方向に所定距離離間させる。そして、フライアイレンズ２４の各レンズ部２４ｂは、コリメーションレンズ２２から入射する平行光を互いに重畳する位置に出射することにより、特定の照射領域を均一に照射する。
【００１５】
また、弾性部材２６は、例えば、筐体２０の内周に外周が摺接する環状形状をなす可塑性の樹脂成型品で構成され、先端面が筐体２０の内向フランジ２０ａに当接すると共に、基端面がフライアイレンズ２４の出射側でフランジ部２４ａに当接する。なお、弾性部材２６が介在する位置は、内向フランジ２０ａとフライアイレンズ２４との間に限定されるものではなく、コリメーションレンズ２２から内向フランジ２０ａまでの間の何れかの構成部材間に設定することが可能である。
【００１６】
これらレンズ光学系２１の各構成部材２２〜２６は、例えば図１に示すように、弾性部材２６、フライアイレンズ２４、第２のスペーサ２５、コリメーションレンズ２２、及び、第１のスペーサ２３の順に、筐体２０の基部側の開口部２０ｃを通じて筐体２０内に収容される。そして、各構成部材２２〜２６の収容後に、筐体２０の外向フランジ２０ｂには、光源ユニット１０のＬＥＤ基板１１がネジ止め等によって固設される。これにより、筐体２０の基部側の開口部２０ｃが閉塞されると共に、筐体２０内でＬＥＤ１２がレンズ光学系２１の光軸Ｏ上にセットされる。なお、外向フランジ２０ｂに対するＬＥＤ基板１１の固定は、ネジ止めに限定されるものではなく、例えば、プッシュナット、熱溶着、或いは接着等によって行われてもよい。
【００１７】
ここで、弾性部材２６を除くレンズ光学系２１の各構成部材２２〜２５を配列した場合の光軸Ｏ方向の長さは、筐体２０の内向フランジ２０ａの基端面から開口部２０ｃまでの光軸Ｏ方向の長さよりも若干短尺となるよう設定されている。逆に、レンズ光学系２１の全構成部材２２〜２６を配列した場合の光軸Ｏ方向の全長は、筐体２０の内向フランジ２０ａの基端面から開口部２０ｃまでの光軸Ｏ方向の長さよりも若干長尺となるよう設定されている。そして、レンズ光学系２１の全長の筐体２０に対する余剰分は、ＬＥＤ基板１１が外向フランジ２０ｂに固設された際に、弾性部材２６の変形によって吸収される。これにより、レンズ光学系２１の各構成部材２２〜２６は、内向フランジ２０ａとＬＥＤ基板１１との間で相互に圧接された状態で筐体２０内に保持される。
【００１８】
このような実施形態によれば、コリメーションレンズ２２とＬＥＤ基板１１との間に第１のスペーサ２３を介在させ、コリメーションレンズ２２とフライアイレンズ２４との間に第２のスペーサ２５を介在させてレンズ光学系２１を構成すると共に、レンズ光学系２１を収容する筐体２０を先端部に内向フランジ２０ａを備えた筒状形状の筐体で構成し、レンズ光学系２１の各構成部材を内向フランジ２０ａと光源ユニット１０のＬＥＤ基板１１との間で相互に圧接させて筐体２０内に保持することにより、組立性を低下させることなく、各構成部材の位置決めを精度よく行うことができる。
【００１９】
特に、ＬＥＤ基板１１とコリメーションレンズ２２との間に第１のスペーサ２３を圧接させることにより、ＬＥＤ１２からコリメーションレンズ２２までの光軸Ｏ方向の距離を精度よく規定することができる。従って、ＬＥＤ１２からの出射光をコリメーションレンズ２２で平行度の高い平行光に変換することができ、このように平行度の高い平行光をフライアイレンズ２４の各レンズ部２４ｂに入射させることにより、均斉度の高い照明光を実現することができる。
【００２０】
また、コリメーションレンズ２２によってＬＥＤ１２からの出射光を平行度の高い平行光に変換することが可能であるため、コリメーションレンズ２２とフライアイレンズ２４との間の光軸Ｏ方向の距離を任意に設定することができる。従って、例えば、コリメーションレンズ２２の光学特性等を変更した場合にも、これに伴う第１のスペーサ２３の設計変更分等を、第２のスペーサ２５の設計変更等によって容易に吸収することができる。すなわち、レンズ光学系２１に設計変更等を行った場合にも、この設計変更等に起因する光軸Ｏ方向の長さの変化分を、筐体２０等に大がかりな変更を行うことなく、第２のスペーサ２５の設計変更等のような小規模な修正によって容易に吸収することができる。
【００２１】
また、コリメーションレンズ２２から内向フランジ２０ａまでの間の何れかの構成部材間に弾性部材２６を介在させることにより、ＬＥＤ１２からコリメーションレンズ２２までの光軸Ｏ方向の距離を精度よく維持したまま、レンズ光学系２１の各構成部材間を適切な狭圧で相互に圧接させることができる。
【００２２】
ここで、上述の実施形態において、レンズ光学系２１の構成部材として、例えば、図３，４に示すように、第１のスペーサ２３、コリメーションレンズ２２、及び第２のスペーサ２５に代えて、レンズ部２２ｂに第１のスペーサ１２３と第２のスペーサ１２５とが一体形成されたコリメーションレンズ１２２を用いてもよい。
【００２３】
このように構成することにより、レンズ光学系２１の部品点数を削減することができ、更なる組立性の向上を実現することができる。また、第１，第２のスペーサ１２３，１２５が一体形成されているので、これらの誤組を的確に防止できる。さらに、第１のスペーサ１２３をレンズ部２２ｂに一体形成することにより、ＬＥＤ基板１１からレンズ部２２ｂまでの間の部材の分割数を削減して、ＬＥＤ１２からレンズ部２２ｂまでの光軸Ｏ方向の距離をより厳格に規定することができる。
【００２４】
なお、上述のレンズ光学系２１において、例えば、レンズ部２２ｂと第１のスペーサ１２３とを一体形成した構成、或いは、レンズ部２２ｂと第２のスペーサ１２５とを一体形成した構成によってコリメーションレンズを構成してもよいことは勿論である。
【００２５】
次に、図５乃至図９は本発明の第２の実施形態に係わり、図５は照明装置の要部断面図、図６は照明装置の分解斜視図、図７はフライアイレンズから遮光マスクを分解して示す斜視図、図８はフライアイレンズに突設されるピンの配置を示す平面図、図９はフライアイレンズと遮光マスクとの接続部を示す要部断面図である。なお、本実施形態においては、フライアイレンズの入射側に遮光マスクを一体的に保持させた点が上述の第１の実施形態と主として異なる。その他、同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図５〜図９に示すように、フライアイレンズ２４において、フランジ２４ａの入射側のフランジ面は、その光軸Ｏ方向の高さが、各レンズ部２４ｂの入射側の高さよりも相対的に高く形成されている。すなわち、フランジ２４ａの入射側のフランジ面は、各レンズ部２４ｂの入射側の頂部よりもコリメーションレンズ２２側に突設されている。そして、この入射側のフランジ面が、フライアイレンズ２４に遮光マスク３０を一体的に保持するための遮光マスク保持面２４ｃとして設定されている。
【００２７】
図５，７に示すように、遮光マスク３０は遮光性を有するフィルム材で構成され、このフィルム面上には、フライアイレンズ２４の各レンズ部２４ｂにそれぞれ対応した所定模様の透光部３０ａが開口されている。
【００２８】
ここで、図７，８に示すように、遮光マスク保持面２４ｃ上には、光軸Ｏを中心とする非対称位置に、複数（例えば３本）のピン２４ｄが突設されており、遮光マスク３０は、これらのピン２４ｄを介して遮光マスク保持面２４ｃ上に保持される。
【００２９】
具体的に説明すると、図９（ａ）に示すように、各ピン２４ｄは、先細りの円柱形状をなすピンで構成されている。一方、図７に示すように、遮光マスク３０には、各ピン２４ｄに対応する位置にピン穴３０ｂが開口されている。本実施形態において、各ピン２４ｄの基部側の径は、各ピン穴３０ｂの開口径と略一致するように設定されており、各ピン２４ｄの基部に各ピン穴３０ｂが圧入することによって、遮光マスク３０は遮光マスク保持面２４ｃ上に保持されている。すなわち、本実施形態において、遮光マスク３０は、遮光マスク保持面２４ｃから突設する複数のピン２４ｄで貫通支持されることにより、各レンズ部２４ｂと各透光部３０ａとが精度よく対応付けられた状態で、遮光マスク保持面２４ｃ上に保持されるようになっている。その際、各ピン２４ｄの配設位置が光軸Ｏを中心とする非対称位置に設定されることにより、遮光マスク３０の誤組が的確に防止されるようになっている。
【００３０】
また、本実施形態においては、遮光マスク３０を一体的に保持したフライアイレンズ２４と筐体２０との光軸Ｏ周りの相対的な位置決めを行うため、フライアイレンズ２４は、筐体２０にキー嵌合される。
【００３１】
具体的に説明すると、フライアイレンズ２４には、フランジ２４ａの周部に複数（例えば３本）のキー２４ｅが突設されている。一方、筐体２０の内周には、各キー２４ｅに対応する位置に、光軸Ｏ方向に沿うキー溝２０ｄが刻設されている。この場合の各キー２４ｅの配設位置は、図６，７に示すように、各ピン２４ｄの突設位置と対応付けられた非対称位置に設定されており、これにより、遮光マスク保持面２４ｃ上にピン２４ｄの突設スペースが確保されるとともに、筐体２０に対するフライアイレンズ２４の誤組防止が図られている。
【００３２】
なお、図５，６に示すように、本実施形態において、第２のスペーサ２５の周部には、フライアイレンズ２４の各キー２４ｅに対応する位置に同様のキー２５ａが突設されており、このキー２５ａで拡張された第２のスペーサ２５の端面に、各ピン２４ｄに対応する逃げ穴２５ｂが開口されている。
【００３３】
このような実施形態によれば、上述の実施形態でえら得る効果に加え、フライアイレンズ２４に形成したフランジ２４ａの入射側のフランジ面の高さを、各レンズ部２４ｂの入射側の高さよりも相対的に高く形成して当該フランジ面を遮光マスク保持面２４ｃとして設定することにより、各レンズ部２４ｂと干渉させることなく遮光マスク３０をフライアイレンズ２４の入射側に一体的に保持することができるという効果を奏する。そして、例えば、各レンズ部２４ｂに対応して遮光マスク３０に開口する透光部３０ａを任意の模様形状に形成することにより、照明光で任意の模様を形成することができる。
【００３４】
この場合において、遮光マスク保持面２４ｃ上の光軸Ｏを中心とする非対称な位置に複数のピン２４ｄを突設し、これらのピン２４ｄによって遮光マスク３０を貫通支持することにより、各レンズ部２４ｂと各透光部３０ａとを精度よく対応付けた状態で、遮光マスク３０を遮光マスク保持面２４ｃ上に保持することができる。
【００３５】
ここで、各ピン２４ｄによって遮光マスク３０を保持する構成としては、対応する各ピン穴３０ｂに各ピン２４ｄの基部を圧入する上述の構成に代えて、例えば、図９（ｂ）に示すように、ピン２４ｄの基部を一部細径としてピン穴３０ｂに係合する係合段部を形成し、この係合段部にピン穴３０ｂを係合させることによって遮光マスク３０を保持する構成としてもよい。また、例えば、図９（ｃ）に示すように、各ピン穴３０ｂに各ピン２４ｄを貫通した状態でピン２４ｄを熱圧潰させることによって遮光マスク３０を保持する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図
【図２】同上、照明装置の分解斜視図
【図３】同上、照明装置の変形例を示す要部断面図
【図４】同上、照明装置の変形例を示す分解斜視図
【図５】本発明の第２の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図
【図６】同上、照明装置の分解斜視図
【図７】同上、フライアイレンズから遮光マスクを分解して示す斜視図
【図８】同上、フライアイレンズに突設されるピンの配置を示す平面図
【図９】同上、フライアイレンズと遮光マスクとの接続部を示す要部断面図
【符号の説明】
【００３７】
１…照明装置、１０…光源ユニット、１１…ＬＥＤ基板（基板）、１２…発光ダイオード（光源）、２０…筐体、２０ａ…内向フランジ（係止部）、２１…レンズ光学系、２２…コリメーションレンズ、２３…第１のスペーサ、２４…フライアイレンズ、２４ａ…フランジ部、２４ｂ…レンズ部、２４ｃ…遮光マスク保持面、２４ｄ…ピン、２５…第２のスペーサ、２６…弾性部材、３０…遮光マスク、３０ａ…透光部、３０ｂ…ピン穴、１２２…コリメーションレンズ、１２３…第１のスペーサ、１２５…第２のスペーサ、Ｏ…光軸
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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