(57)【要約】【課題】狭い配向分布でありながら見栄えに優れた照明光を容易に得られる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、光源１１と、光源１１の前方に配置される第１レンズ１２と、第１レンズ１２の前方に配置される拡散部材１３と、拡散部材１３の前方に配置される第２レンズ１４と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源の前方に配置される第１レンズと、
前記第１レンズの前方に配置される拡散部材と、
前記拡散部材の前方に配置される第２レンズと、を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１レンズは、前記光源から出射された光をスポット状に集光するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記拡散部材は、ビームウエスト位置又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１レンズ及び前記第２レンズは、フレネルレンズであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記フレネルレンズは、屈折プリズム及び反射プリズムの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項４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】
例えば、特開２０１１−１７１０８６（特許文献１）には、光源からの出射光の配向を制御するレンズとしてフレネルレンズを用いた照明装置が開示されている。この照明装置では、フレネルレンズを構成する複数のプリズムの焦点距離を個別に制御することによって、光源としてのＬＥＤに起因する色むら等の不均一性を解消（見栄えを改善）している。
【０００３】
ところが、照明光の配向分布（フレネルレンズから出射される光の配向分布）が比較的広い場合には見栄えに優れた照明光を容易に得ることができるものの、配向分布が比較的狭い場合に、配向角の制御と見栄えを高いレベレで両立させることが容易ではない場合があるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７１０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、狭い配向分布でありながら見栄えに優れた照明光を容易に得られ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、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明に係る照明装置は、光源と、前記光源の前方に配置される第１レンズと、前記第１レンズの前方に配置される拡散部材と、前記拡散部材の前方に配置される第２レンズと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
（２）上記（１）の構成において、前記第１レンズは、前記光源から出射された光をスポット状に集光するように構成されていてもよい。
【０００８】
（３）上記（２）の構成において、前記拡散部材は、ビームウエスト位置又はその近傍に配置されていてもよい。
【０００９】
（４）上記（１）から（３）のいずれかの構成において、前記第１レンズ及び前記第２レンズは、フレネルレンズであってもよい。
【００１０】
（５）上記（４）の構成において、前記フレネルレンズは、屈折プリズム及び反射プリズムの少なくとも一方を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、狭い配向分布でありながら見栄えに優れた照明光を容易に得られる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る照明装置の全体構成図である。
【図２】同じく、レンズ及び拡散部材の配置を説明する図である。
【図３】同じく、レンズに設けられたプリズムの配置を説明する図である。
【図４】同じく、本発明の実施形態に係る照明装置の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１４】
（実施形態）
まず、図１、図２及び図３を参照しつつ、本発明の実施形態に係る照明装置１０の全体構成について、説明する。図１は本実施形態に係る照明装置１０を模式的に示したものであって、照明装置１０は、図１に示すように、光源としてのＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１の光軸上の前方に配置される第１レンズ１２と、第１レンズ１２の前方に配置される拡散板１３（拡散部材ともいう）と、拡散板１３の前方に配置される第２レンズ１４と、これら構成要素を一体的に保持する筐体１５と、を備えている。ここでは、第１レンズ１２及び第２レンズ１４としてフレネルレンズを用いており、以下の説明では、第１フレネルレンズ１２及び第２フレネルレンズ１４という。
【００１５】
図２に示すように、第１フレネルレンズ１２は、ＬＥＤ１１から出射された光をスポット状に一旦集光させるように、焦点距離、及びＬＥＤ１１との距離（ＬＥＤ−第１フレネルレンズ間距離）が適切に設定されている。
【００１６】
拡散板１３は、ＬＥＤ１１から発せられた光が第１フレネルレンズ１２によって最も狭く集光される位置すなわちビームウエスト位置に配置されている。
【００１７】
第２フレネルレンズ１４は、拡散板１３からの距離が第２フレネルレンズ１４の焦点距離と略一致する位置に配置されている。
【００１８】
このように、第１フレネルレンズ１２を用いてＬＥＤ１１から出射された光を一旦集光し、そのビームウエスト位置に拡散板１３を配置しているため、拡散板１３の拡散レベルが比較的小さくても、光の配向色度（色度分布）を均質化（不均一性を改善）させることができる。すなわち、拡散板１３を通過した直後の光の照度分布をそれほど広げることなく均一性に優れた光を得ることができる。
【００１９】
また、第１フレネルレンズ１２により拡散板１３上で一旦点状に集光し、かつ、拡散板１３を通過した後の光の配向部分がそれほど広がらないことから、第２フレネルレンズ１４によって狭い分布に配向を制御することが容易になる。
【００２０】
次に、第１フレネルレンズ１２及び第２フレネルレンズ１４の２枚のフレネルレンズを用いて配向を制御すること、及び、光の拡散機能（均質化機能）をレンズとは別部材に持たせたことから、設計の自由度が大きくなり、狭配向（例えば、１／２ビーム角として１０°以下）を比較的容易に実現することができる。
【００２１】
本実施形態では、第１フレネルレンズ１２及び第２フレネルレンズ１４として、いわゆる複合フレネルレンズを用いている。すなわち、第１フレネルレンズ１２は、光軸側（中心側）に配置された複数の屈折プリズム（屈折作用を有するプリズム）１２１と外周側に配置された複数の反射プリズム（反射作用を有するプリズム）１２２とをそれぞれ有する複合フレネルレンズであり、第２フレネルレンズ１４も、同様に、複数の屈折プリズム１４１と複数の反射プリズム１４２とをそれぞれ有する複合フレネルレンズである。このように集光レンズとして複合フレネルレンズを用いた場合、第１フレネルレンズ１２における屈折プリズム１２１と反射プリズム１２２とで焦点距離を変えるのが好ましい。
【００２２】
図３に示すように、屈折プリズム１２１と反射プリズム１２２の焦点距離を、ＬＥＤ−第１フレネルレンズ間距離Ｌ１に対して、破線矢印の長さで示した関係に設定している。具体的に説明すれば、屈折プリズム１２１は、その焦点距離Ｆ１２１がＬＥＤ−第１フレネルレンズ間距離Ｌ１よりも短くなるように設定され、反射プリズム１２２は、その焦点距離Ｆ１２２がＬＥＤ−第１フレネルレンズ間距離Ｌ１よりも長くなるように設定されている。なお、第２フレネルレンズ１４に関しては、屈折プリズム１４１及び反射プリズム１４２ともに、それぞれの焦点距離Ｆ１４１、Ｆ１４２を拡散板−第２フレネルレンズ間距離Ｌ２と基本的に一致させている。
【００２３】
拡散板１３に関しては、例えば、厚さが１ｍｍ程度であり、全光線透過率が８０％の拡散板１３を適用することができる。
【００２４】
以上のように照明装置１０を構成し、各部材の光軸上の位置を調整（ここでは、各部材間の間隔を９ｍｍに設定）して試験を行ったところ、図４に示すような結果が得られた。図４は、照明装置１０のレンズ主面に対して平行な方向（光軸に垂直な断面内）の角度（方位角）φを互いに直交する０°及び９０°とした場合の配向特性を表しており、それぞれ、光軸に対する傾き角（極角）θごとの光度をプロットした結果である。これにより、いずれの方位角φにおいても１／２ビーム角が約６°の照明光（光軸回りの対称性がよく、狭い配向分布の照明光）が得られることが確認できた。また、見栄えについては、従来の技術で得られる照明と比較して、照射面の色度ムラが同程度に改善していた。
【００２５】
（変形例）
上記した実施形態はこれに限ることなく、例えば、次のような変形を加えることができる。
【００２６】
変形例１として、拡散板１３は、一定の範囲であればビームウエスト位置からずれた近傍の位置に配置してもよい。その場合でも、一定の効果が得られる。
【００２７】
変形例２として、第１フレネルレンズ１２及び第２フレネルレンズ１４は、必ずしも屈折プリズム１２１，１４１と反射プリズム１２２，１４２の両方を有している必要はなく、例えば、いずれか一方のみを有するようにしてもよい。また、第１レンズ１２及び第２レンズ１４として、フレネルレンズではなく、バルク状のレンズを適用することもできる。
【００２８】
変形例３として、１／２ビーム角が１０°以下の狭配向にする必要はなく、設置場所等の求められる条件に応じて、１０°以上となるように構成してもよい。
【００２９】
変形例４として、各光学部材、すなわち、ＬＥＤ１１、第１フレネルレンズ１２、拡散板１３、第２フレネルレンズ１４の相対位置を、光軸方向に電動又は手動で移動できるように構成してもよい。
【００３０】
変形例５として、第１フレネルレンズ１２でビームウエスト付近に集光できなかった光（迷光）による照射ムラを軽減するために、ビームウエストの周囲に反射板を設けるようにしてもよい。
【００３１】
このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行ったものも含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３２】
１０…照明装置
１１…ＬＥＤ（光源）
１２…第１フレネルレンズ（第１レンズ）
１２１…屈折プリズム（第１フレネルレンズの）
１２２…反射プリズム（第１フレネルレンズの）
１３…拡散板（拡散部材）
１４…第２フレネルレンズ（第２レンズ）
１４１…屈折プリズム（第２フレネルレンズの）
１４２…反射プリズム（第２フレネルレンズの）
１５…筐体
Ｌ１…ＬＥＤ−第１フレネルレンズ間距離
Ｌ２…拡散板−第２フレネルレンズ間距離
Ｆ１２１…屈折プリズム１２１の焦点距離
Ｆ１２２…反射プリズム１２２の焦点距離
Ｆ１４１…屈折プリズム１４１の焦点距離
Ｆ１４２…反射プリズム１４２の焦点距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017004697.tif 000006