(57)【要約】【課題】前面方向のグレアを抑えつつ、側方へも光を出射させて側方からの視認性を高めることができる照明装置を提供すること。【解決手段】マトリクス状に配置された複数のＬＥＤ（光源）７と、該ＬＥＤ７の光出射方向に配置された透明なレンズ５を含んで構成される照明装置１において、前記レンズ５は、前記各ＬＥＤ７に対向する入射面５ａを備える柱状の集光部５Ｂと、該集光部５Ｂで集光したＬＥＤ７からの光を屈折拡散させる断面三角プリズム状の出光部５Ｃを各ＬＥＤ７に対してそれぞれ備えるものとする。ここで、レンズ５の各出光部５Ｃは、凸状の三角プリズム５ｂで構成され、この三角プリズム５ｂは、周方向に連続して光出射方向に開く筒状突起として構成され、その開き角θがθ＝３０°〜９０°に設定され、頂角αがα＝４５°〜７０°に設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の光源と、該光源の光出射方向に配置された透明なレンズを含んで構成され、
前記レンズは、前記各光源に対向する入射面を備える柱状の集光部と、該集光部で集光した前記各光源からの光を屈折拡散させる断面三角プリズム状の出光部を各光源に対してそれぞれ備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記レンズの各集光部の長さを、該レンズの本体部の板厚と同等又はそれ以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記レンズの各集光部の入射面に凹部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記レンズの各出光部は、これに対応する前記光源の光軸を挟む対称位置に配置された凸状の三角プリズムで構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記三角プリズムは、周方向に連続して光出射方向に開く筒状突起として構成され、その開き角θがθ＝３０°〜９０°に設定され、頂角αがα＝４５°〜７０°に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記三角プリズムによって囲まれる面を平面又は凹曲面としたことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源と前記レンズとの間に、前記レンズの集光部からの光漏れを防ぐ遮光板を配置したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配置された複数の光源と各光源からの光の配光を制御するレンズを備える照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種照明装置の光源として、発光効率が高くて長寿命、且つ、省電力であるＬＥＤ（発光ダイオード）が使用されつつある。斯かるＬＥＤを光源として使用する照明装置として、特許文献１には、図８に示すものが提案されている。
【０００３】
即ち、図８は特許文献１において提案された照明装置の断面図であり、図示の照明装置１０１は、白色ＬＥＤ１０２を光源とし、この白色ＬＥＤ１０２に、上拡がりの集光レンズ部１０３を設けて構成されている。そして、白色ＬＥＤ１０２には、透明部材で構成された略柱形状のロッドレンズ１０４が取り付けられている。ここで、ロッドレンズ１０４の入光面は、白色ＬＥＤ１０２の発光面と同面積の平面とされ、ロッドレンズ１０４の長さは、白色ＬＥＤ１０２の発光面の直径と同等以上に設定されており、該ロッドレンズ１０４を透過した光をもって集光レンズ部１０３により配光形成が行われる。
【０００４】
以上のように構成された発光装置１０１によれば、ロッドレンズ１０４内で光の内面反射が複数回行われるため、白色ＬＥＤ１０２から出射する光が混合され、青色と黄色との混色が促進されて色ムラの無い白色のスポット光が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６２７２３９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、特許文献１において提案された図８に示す照明装置１０１は、白色ＬＥＤ１０２からの指向性の強い光を集光させて白色のスポット光を正面側へ向けて出射させるものであるため、正面側でのグレアが強く、横方向からの視認性に欠けるために用途が限定されるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、前面方向のグレアを抑えつつ、側方へも光を出射させて側方からの視認性を高めることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、マトリクス状に配置された複数の光源と、該光源の光出射方向に配置された透明なレンズを含んで構成される照明装置であって、前記レンズは、前記各光源に対向する入射面を備える柱状の集光部と、該集光部で集光した前記各光源からの光を屈折拡散させる断面三角プリズム状の出光部を各光源に対してそれぞれ備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レンズの各集光部の長さを、該レンズの本体部の板厚と同等又はそれ以上に設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記レンズの各集光部の入射面に凹部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記レンズの各出光部は、これに対応する前記光源の光軸を挟む対称位置に配置された凸状の三角プリズムで構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記三角プリズムは、周方向に連続して光出射方向に開く筒状突起として構成され、その開き角θがθ＝３０°〜９０°に設定され、頂角αがα＝４５°〜７０°に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記三角プリズムによって囲まれる面を平面又は凹曲面としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記光源と前記レンズとの間に、前記レンズの集光部からの光漏れを防ぐ遮光板を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、各光源から出射する光は、レンズの各光源毎に設けられた柱状の集光部の入射面から該集光部内に入射し、集光部の内部で内面反射して或いは直接的に断面三角プリズム状の出光部へと集光し、該出光部で屈折拡散してレンズから出射するため、装置前面方向だけでなく、装置側方へも光が照射される。この結果、装置前面方向のグレアを抑えつつ、装置側方へも光を出射させて当該照明装置の側方からの視認性を高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、レンズの各集光部の長さを、該レンズの本体部の板厚と同等又はそれ以上に設定したため、各集光部内での光の内面反射を実現して光を出光部へと集光させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、レンズの各集光部の入射面に凹部を形成したため、各光源から出射する光が凹部によって効率良く集光部へと入射するとともに、高さの高い光源の配置が可能となる。
【００１８】
請求項４及び５に記載の発明によれば、レンズの各出光部を、これに対応する各光源の光軸を挟む対称位置に配置された凸状の三角プリズムとし、この三角プリズムを、周方向に連続して光出射方向に開く筒状突起として構成し、その開き角θをθ＝３０°〜９０°、頂角αをα＝４５°〜７０°の範囲でそれぞれ変化させることによって、レンズから出射する光の配光を任意に制御することができ、光源からの強い直射光を装置側方へと拡散させて装置前面方向のグレアを抑えつつ、装置側方へも光を出射させて当該照明装置の側方からの視認性を高めることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、レンズの三角プリズムによって囲まれる面を例えば凹曲面とすることによって、装置側方へと屈折する光を多くすることができ、装置前面方向へのグレアを効果的に抑えて当該照明装置の側方からの視認性を一層高めることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、各光源から出射する光を遮光板によって個別に遮光してレンズの集光部からの光漏れを防ぐことができるため、光の利用効率が高められるとともに、配光の明暗を明瞭にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る照明装置の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る照明装置要部の断面図である。
【図３】図２の矢視Ａ方向の図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る照明装置における光路パターンを示す部分断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明に係る照明装置のレンズの出光部における三角プリズムの開き角θと頂角αを変化させた場合の光路を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る照明装置のレンズの出光部の別形態を示す部分断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の別形態に係る照明装置要部の断面図である。
【図８】特許文献１において提案された照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る照明装置の分解斜視図、図２は同照明装置要部の断面図、図３は図２の矢視Ａ方向の図、図４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る照明装置における光路パターンを示す部分断面図、図５（ａ），（ｂ）は同照明装置のレンズの出光部における三角プリズムの開き角θと頂角αを変化させた場合の光路を示す部分断面図である。
【００２４】
本発明に係る照明装置１は、図１に示すように、正面（図１の上面）が開口する矩形ボックス状のハウジング２内に、矩形プレート状の基板３と遮光板４及びレンズ５を順次収容し、ハウジング２の開口部を矩形枠状のカバー６で覆って構成されている。
【００２５】
上記ハウジング２は、光不透過性樹脂によって矩形ボックス状に一体成形されており、このハウジング２に収容される前記基板３上には、光源である複数のＬＥＤ７がマトリクス状に整然と配置されている。
【００２６】
又、前記遮光板４は、光不透過性樹脂によって矩形プレート状に一体成形されており、これの各ＬＥＤ７に対応する位置には、複数（ＬＥＤ７と同数）の矩形孔４ａがマトリクス状に形成されている。そして、前記レンズ５は、ポリカーボネイト、アクリル樹脂等の透明樹脂によって矩形プレート状に一体成形されており、その構成と作用の詳細は図２〜図５に基づいて後述する。
【００２７】
更に、前記カバー６は、光不透過性樹脂によって矩形枠状に一体成形されており、これには、前記レンズ５が露出する矩形の表示窓６Ａが形成されている。尚、このカバー６の周縁には複数（図示例では、６つ）の円孔６ａが形成されており、カバー６は、各円孔６ａに挿通する不図示のネジを、ハウジング２の内周縁の複数箇所（カバー６の円孔６ａに対応する位置）に一体に形成された四角柱状のボス２Ａにそれぞれ形成されたネジ孔２ａにねじ込むことによって、ハウジング２の正面に取り付けられて該ハウジング２の開口部を覆う。
【００２８】
ここで、前記レンズ５の構成と作用の詳細を図２〜図５に基づいて説明する。
【００２９】
図２に示すように、レンズ５は、矩形プレート状の本体部５Ａを有しており、この本体部５Ａの下面の各ＬＥＤ７に対向する位置には、円柱状の集光部５Ｂが下方に向かって垂直に突設されている。従って、レンズ５の本体部５Ａの下面には、ＬＥＤ７と同数の集光部５Ｂがマトリクス状に整然と突設されており、各集光部５Ｂの下面は、各ＬＥＤ７に対向する平面状の入射面５ａとされている。
【００３０】
ところで、レンズ５に形成された各集光部５Ｂは、遮光板４に形成された矩形孔４ａ内に収容されており、従って、集光部５Ｂの周囲は、遮光板４によって覆われて該集光部５Ｂからの光漏れが防がれるよう構成されている。ここで、レンズ５の各集光部５Ｂの長さｈは、本体部５Ａの板厚ｔと同等又はそれ以上に設定されている（ｈ≧ｔ）。尚、本実施の形態では、集光部５Ｂを四角柱状に成形したが、集光部５Ｂの形状は、円柱状に限らず、四角柱柱状、五角柱状、その他の多角柱状であっても良い。
【００３１】
そして、レンズ５の本体部５Ａの上面であって、各集光部５Ｂに対応する位置には、図２に示すように、断面三角プリズム状の出光部５Ｃがそれぞれ形成されており、従って、レンズ５の本体部５Ａの上面には、図１に示すように、ＬＥＤ７と同数の出光部５Ｃがマトリクス状に整然と形成されている。ここで、レンズ５の各出光部５Ｃは、これに対応するＬＥＤ７の光軸ｘを挟む対称位置に配置された凸状の三角プリズム５ｂで構成されており、具体的には、三角プリズム５ｂは、図３に示すように、周方向に連続して光出射方向（図２の上方）に向かって開く八角筒状突起として構成されている。そして、このように八角筒状突起として構成された三角プリズム５ｂの開き角θは、θ＝３０°〜９０°、頂角αは、α＝４５°〜７０°の範囲の値に設定されている。尚、本実施の形態では、三角プリズム５ｂを八角筒状突起として構成したが、これに限らず、円筒状突起や八角筒状以外の多角筒状突起として構成しても良い。
【００３２】
次に、以上のように構成された照明装置１の作用について説明する。
【００３３】
基板３上にマトリクス状に整然と配置された複数のＬＥＤ７のそれぞれに不図示の電源から電流が供給されると、各ＬＥＤ７が発光し、その光は、レンズ５の各集光部５Ｂの入射面５ａから各集光部５Ｂの内部へと入射する。そして、レンズ５の各集光部５Ｂに入射した光は、図２に示すように、集光部５Ｂの内部で内面反射して或いは直接的に三角プリズム５ｂへと集光し、該三角プリズム５ｂで屈折拡散してレンズ５から出射する。
【００３４】
ここで、各ＬＥＤ７からレンズ５の各集光部５Ｂに入射する光の光路パターンを図４（ａ）〜（ｄ）に示すが、レンズ５の各集光部５Ｂに入射した光の一部Ｌ１は、図４（ａ）に示すように、集光部５Ｂにおいて内面反射して三角プリズム５ｂへと向かい、該三角プリズム５ｂによって屈折拡散して三角プリズム５ｂの開き角度θの範囲内で広がりながら正面（上方）に向かって出射する。
【００３５】
又、レンズ５の各集光部５Ｂに入射した光の一部Ｌ２は、図４（ｂ）に示すように、集光部５Ｂにおいて内面反射することなく直射光として三角プリズム５ｂへと向かい、該三角プリズム５ｂによって屈折拡散して三角プリズム５ｂの開き角度θの範囲外へと広がりながら正面（上方）に向かって出射する。そして、レンズ５の各集光部５Ｂに入射した光の一部Ｌ３は、図４（ｃ）に示すように、光Ｌ２と同様に集光部５Ｂにおいて内面反射することなく直射光として三角プリズム５ｂへと向かうが、該三角プリズム５ｂによって大きな角度で屈折拡散して交差し、三角プリズム５ｂの開き角度θの範囲外へと広がりながら正面（上方）に向かって出射する。
【００３６】
更に、レンズ５の各集光部５Ｂに入射した光の一部Ｌ４は、図４（ｄ）に示すように、集光部５Ｂにおいて内面反射して三角プリズム５ｂへと向かい、該三角プリズム５ｂによって水平方向に大きく屈折拡散して側方（横方向）に向かって出射する。
【００３７】
従って、本発明に係る照明装置１によれば、装置前面方向（図２の上方向）だけでなく、装置側方（図２の左右方向）へも光が照射されため、装置前面方向のグレアを抑えつつ、装置側方へも光を出射させて当該照明装置１の側方からの視認性を高めることができるという効果が得られる。このため、本発明に係る照明装置１を備える例えば遊技機においては、遊技者へのグレアを低減させることができるとともに、周囲の通路にいる人に対して稼動している遊技機に気づかせることができる。又、レンズ５において、開き角θと頂角αが異なる三角プリズム５ｂを複数配列することによって、照明装置１を光り方の異なる演出装置として使用することもできる。
【００３８】
ところで、本実施の形態では、レンズ５の各集光部５Ｂの長さｈを、該レンズ５の本体部５Ａの板厚ｔと同等又はそれ以上に設定したため（ｈ≧ｔ）、各集光部５Ｂ内での光の内面反射を実現して光を出光部５Ｃへと集光させることができる。
【００３９】
又、本実施の形態では、各ＬＥＤ７から出射する光を遮光板４によって個別に遮光してレンズ５の集光部５Ｂからの光漏れを防ぐようにしたため、光の利用効率が高められるとともに、配光の明暗を明瞭にすることができる。
【００４０】
而して、本実施の形態では、レンズ５の各出光部５Ｃを、これに対応する各ＬＥＤ７の光軸ｘを挟む対称位置に配置された凸状の三角プリズム３ｂとし、この三角プリズム３ｂを、周方向に連続して光出射方向に開く八核筒状突起として構成し、その開き角θをθ＝３０°〜９０°、頂角αをα＝４５°〜７０°の範囲でそれぞれ変化させることによって、レンズ５から出射する光の配光を制御することができる。例えば、図５（ａ）に示すように、レンズ５の三角プリズム５ｂの開き角θをθ＝３０°、頂角αをα＝４５°に設定した場合には、レンズ５から出射する光を水平方向に最大１７°（水平からの角度）まで照射させることができる。又、図５（ｂ）に示すように、レンズ５の三角プリズム５ｂの開き角θをθ＝９０°、頂角αをα＝７０°に設定した場合には、レンズ５から出射する光を真横（水平からの角度０）へと照射させることができる。
【００４１】
尚、本実施の形態では、レンズ５の上面の三角プリズム５ｂによって囲まれる面を平面としたが、図６の部分断面図に示すように凹曲面５ｃとすれば、装置側方へと屈折する光を多くすることができ、装置前面方向へのグレアを効果的に抑えて当該照明装置１の側方からの視認性を一層高めることができる。
【００４２】
又、本実施の形態では、レンズ５の各集光部５Ｂの入射面５ａを平面としたが、入射面５ａに図７(ａ)に示すような円弧曲面状の凹部５ａ１や、図７（ｂ）２示すような円錐状の凹部５ａ２を形成すれば、各ＬＥＤ７から出射する光が凹部５ａ１，５ａ２によって効率良く集光部５Ｂへと入射するとともに、高さの高いＬＥＤ７の配置が可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１              照明装置
２              ハウジング
３              基板
４              遮光板
４ａ            遮光板の矩形孔
５              レンズ
５Ａ            レンズの本体部
５Ｂ            レンズの集光部
５Ｃ            レンズの出光部
５ａ            レンズの入射面
５ｂ            レンズの三角プリズム
５ａ１，５ａ２  入射面の凹部
６              カバー
７              ＬＥＤ（光源）
ｈ              レンズの集光部の長さ
Ｌ１〜Ｌ４      光
ｔ              レンズの本体部の板厚
ｘ              ＬＥＤの光軸
α              三角プリズムの頂角
θ              三角プリズムの開き角
【図１】
2016134371.tif 000003
【図２】
2016134371.tif 000004
【図３】
2016134371.tif 000005
【図４】
2016134371.tif 000006
【図５】
2016134371.tif 000007
【図６】
2016134371.tif 000008
【図７】
2016134371.tif 000009
【図８】
2016134371.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月27日(2015.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ところで、レンズ５に形成された各集光部５Ｂは、遮光板４に形成された矩形孔４ａ内に収容されており、従って、集光部５Ｂの周囲は、遮光板４によって覆われて該集光部５Ｂからの光漏れが防がれるよう構成されている。ここで、レンズ５の各集光部５Ｂの長さｈは、本体部５Ａの板厚ｔと同等又はそれ以上に設定されている（ｈ≧ｔ）。尚、本実施の形態では、集光部５Ｂを円筒状に成形したが、集光部５Ｂの形状は、円柱状に限らず、四角柱柱状、五角柱状、その他の多角柱状であっても良い。