特許 6690352 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6690352

(24)【登録日】2020年4月13日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20200421BHJP

   F21V 13/12 20060101ALI20200421BHJP

   H01L 33/58 20100101ALI20200421BHJP

   F21Y 105/10 20160101ALN20200421BHJP

   F21Y 113/13 20160101ALN20200421BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20200421BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 340

   F21V13/12 100

   H01L33/58

   F21Y105:10

   F21Y113:13

   F21Y115:10 300

   F21Y115:10 500

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-62397(P2016-62397)

(22)【出願日】2016年3月25日

(65)【公開番号】特開2017-174756(P2017-174756A)

(43)【公開日】2017年9月28日

【審査請求日】2018年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中森 弓弦

(72)【発明者】

【氏名】羽生田 有美

【審査官】 竹中 辰利

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１５８１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３３０１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０５６６６９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ １３／１２

Ｈ０１Ｌ ３３／５８

Ｆ２１Ｙ １０５／１０

Ｆ２１Ｙ １１３／１３

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つの基板に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光源と；
開口部が形成されるカッターと；
前記カッターのうちの前記開口部を包含する領域に、前記複数の光源からそれぞれ発される複数の光を集光する光学素子と；
前記光学素子により集光された光のうちの前記開口部を通過した光を結像面に結像させるレンズと；
を具備し、
前記光学素子は、前記光学素子の光軸に近いほど前記光学素子の厚さが大きくなるように、形成される
照明装置。

【請求項2】

前記光学素子は、前記複数の光源と前記光学素子との間に空間が設けられるように配置され、前記複数の光を屈折させることにより集光する集光レンズから形成される
請求項１に記載の照明装置。

【請求項3】

前記集光レンズは、前記複数の光をそれぞれ屈折させる複数の集光レンズを備える
請求項２に記載の照明装置。

【請求項4】

前記光学素子は、前記複数の光源と前記光学素子との間に空間が設けられるように配置され、前記複数の光を反射させることにより集光するリフレクタから形成される
請求項１に記載の照明装置。

【請求項5】

前記レンズは、１枚の結像レンズから形成され、
前記カッターは、前記結像レンズと前記光学素子との間に配置される
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。

【請求項6】

前記光学素子は、前記開口部より大きい
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スタジオや舞台、美術館などにおいて、一部分を集中して照明するスポットライトが知られている。このようなスポットライトは、光源と遮光部材と凸レンズとを備えている。その光源から発された光は、その遮光部材に形成された開口部を通過して、その凸レンズにより集光されることにより、照明される結像面に結像される（特許文献１参照）。このようなスポットライトは、高効率に照明することが要求される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１７５１２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、高効率に照明す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】

【0005】

実施形態に係る照明装置は、複数の光源とカッターと光学素子とレンズとを具備している。その複数の光源は、１つの基板に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。そのカッターは、開口部が形成されている。その光学素子は、そのカッターのうちのその開口部を包含する領域に、その複数の光源からそれぞれ発される複数の光を集光する。そのレンズは、その光学素子により集光された光のうちのその開口部を通過した光を結像面に結像させる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施例１の照明装置を示す図である。

【図2】図２は、光源装置を示す平面図である。

【図3】図３は、複数の光源から発された光が結像面に結像する光路を示す光路図である。

【図4】図４は、実施例２の照明装置を示す側断面図である。

【図5】図５は、実施例３の照明装置を示す側断面図である。

【図6】図６は、実施例４の照明装置を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下で説明する実施形態に係る照明装置１は、複数の光源１８とカッター５と光学素子６、４１、５１、６１とレンズ３とを具備している。複数の光源１８は、１つの基板１７に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。カッター５は、開口部８が形成されている。光学素子６、４１、５１、６１は、カッター５のうちの開口部８を包含する領域に、複数の光源１８からそれぞれ発される複数の光を集光する。レンズ３は、光学素子６、４１、５１、６１により集光された光のうちの開口部８を通過した光を結像面に結像させる。

【0008】

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置の光学素子は、その複数の光を屈折させることにより集光する集光レンズ６、４１から形成されている。

【0009】

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置の集光レンズは、その複数の光をそれぞれ屈折させる複数の集光レンズ４１から形成されている。

【0010】

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置の光学素子は、その複数の光を反射させることにより集光するリフレクタ５１、６１から形成されている。

【0011】

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置のリフレクタは、その複数の光をそれぞれ反射させる複数のリフレクタ６１から形成されている。

【0012】

以下、図面を参照して、実施形態に係る照明装置を説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0013】

［実施例１の照明装置］
図１は、実施例１の照明装置１を示す図である。照明装置１は、図１に示されているように、光源装置２と結像レンズ３とカッター装置５と集光レンズ６とを備え、図示されていないベースを備えている。光源装置２は、ベースに固定されている。光源装置２は、ユーザの操作により光を発する。結像レンズ３は、凸レンズから形成されている。結像レンズ３は、光源装置２から発される光に照らされるように光源装置２の前方に配置され、その凸レンズの光軸７が光源装置２に交差するように、配置されている。結像レンズ３は、さらに、光軸７に平行に平行移動可能にベースに支持されている。結像レンズ３は、さらに、光源装置２から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。

【0014】

カッター装置５は、可視光を透過しない材料から形成され、板状に形成され、開口部８が形成されている。カッター装置５は、光軸７に垂直である平面に沿うように光源装置２と結像レンズ３との間に配置され、光軸７に平行に平行移動可能にベースに支持されている。カッター装置５は、結像レンズ３から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。カッター装置５は、さらに、図示されていない複数のカッター羽根を備えている。複数のカッター羽根は、それぞれ、可視光を透過しない材料から形成され、板状に形成されている。複数のカッター羽根は、カッター装置５に沿うように開口部８の周囲に配置され、カッター装置５に沿って移動することができるように、カッター装置５に支持されている。カッター装置５は、複数のカッター羽根が移動されることにより、開口部８の形状が変化する。

【0015】

集光レンズ６は、凸レンズから形成されている。集光レンズ６は、結像レンズ３の光軸７に交差するように、光源装置２とカッター装置５との間に配置されている。集光レンズ６は、さらに、光軸７に平行に平行移動可能にベースに支持されている。集光レンズ６は、さらに、光源装置２から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。

【0016】

図１は、さらに、照明装置１により照明されるスクリーン１１を示している。スクリーン１１は、平坦である結像面１２が形成されている。スクリーン１１は、照明装置１から所定の距離だけ離れた位置に、結像面１２が光軸７に垂直になるように配置されている場合で、照明装置１により照明されたときに、結像面１２に投射光１４が結像される。投射光１４の形状は、開口部８の形状に対応する。

【0017】

［複数の光源］
図２は、光源装置２を示す平面図である。光源装置２は、図２に示されているように、ＬＥＤモジュール１６を備えている。ＬＥＤモジュール１６は、光源装置２のうちの結像レンズ３に対向する面に配置されている。ＬＥＤモジュール１６は、チップオンボード（ＣＯＢ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型のモジュールであり、基板１７と複数の光源１８とを備えている。基板１７は、平坦である板状に形成されている。複数の光源１８は、それぞれ、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から形成されている。複数の光源１８は、基板１７の一方の面のうちの互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、基板１７に実装されている。複数の光源１８は、それぞれ、基板１７から電力が供給されることにより発光する。

【0018】

複数の光源１８は、複数の白色光源と複数の赤色光源と複数の緑色光源と複数の青色光源とから形成されている。その複数の白色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ白色の光を発する。その複数の赤色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ赤色の光を発する。その複数の緑色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ緑色の光を発する。その複数の青色光源は、光源装置２に制御されることにより、それぞれ青色の光を発する。赤色の光は、青色の光より波長が長い光である。緑色の光は、青色の光より波長が長い光である。白色の光は、赤色の光と緑色の光と青色の光とを含んでいる。

【0019】

光源装置２は、ユーザの操作により、複数の白色光源から発される白色光の強度と複数の赤色光源から発される赤色光の強度と複数の緑色光源から発される緑色光の強度と複数の青色光源から発される青色光の強度とを互いに独立に調整する。照明装置１は、複数の光源１８から発される光の強度がこのように調整されることにより、投射光１４の色を様々な色に調整することができる。

【0020】

［複数の光源から出た光が結像面に結像する光路］
図３は、複数の光源１８から発された光が結像面１２に結像する光路を示す光路図である。複数の光源１８から発された光３１は、図３に示されているように、集光レンズ６に入射する。集光レンズ６に入射した光は、屈折し、集光される。集光レンズ６により集光された光３２は、一部の光がカッター装置５の開口部８を通過し、残りの光がカッター装置５により遮光される。開口部８を通過した光は、一部が結像レンズ３に入射する。結像レンズ３に入射した光は、結像レンズ３により形成されている屈折面で屈折する。結像レンズ３により屈折した光は、結像面１２を照明し、結像面１２に結像される。結像面１２に結像された投射光１４の形状は、カッター装置５の開口部８の形状に相似である。

【0021】

集光レンズ６は、集光レンズ６により集光された光３２が領域３３を照明するように、形成されている。領域３３は、カッター装置５の開口部８が形成され得る領域を包含するように、設計されている。すなわち、集光レンズ６は、カッター装置５が開口部８を最大化した場合でも、複数の光源１８から発された光３１が開口部８の全域に照らされるように、形成されている。

【0022】

集光レンズ６が設けられていないときに複数の光源１８から発された光３４は、カッター装置５のうちの領域３５を照明する。領域３５は、領域３３を包含し、領域３５の面積は、領域３３の面積より大きい。

【0023】

このため、集光レンズ６により集光された光３２のうちの開口部８を通過する光の光量は、光３４のうちの開口部８を通過する光の光量に比較して、大きい。すなわち、照明装置１は、集光レンズ６が設けられていることにより、集光レンズ６が設けられていないときに比較して、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量より多くすることができる。照明装置１は、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることにより、結像レンズ３に入射する光の光量を多くすることができ、結像面１２を照明する光の光量を多くすることができる。その結果、照明装置１は、単位消費電力当たりに結像面１２を照明する光の光量を増加させることができ、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0024】

ところで、実施例１の照明装置１の結像レンズ３は、１つの凸レンズから形成されているが、複数の凸レンズから形成されてもよい。実施例１の照明装置１は、複数の凸レンズから形成されている他の結像レンズに結像レンズ３が置換された場合でも、集光レンズ６が設けられることにより、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0025】

さらに、実施例１の照明装置１のカッター装置５は、開口部８の形状が可変であるが、開口部８の形状が固定されてもよい。実施例１の照明装置１は、開口部８の形状が固定されている他のカッター装置にカッター装置５が置換された場合でも、集光レンズ６が設けられることにより、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0026】

さらに、実施例１の照明装置１の光源装置２は、ＣＯＢ型のＬＥＤモジュール１６を備えているが、ＣＯＢ型と異なる他の構造のＬＥＤモジュールを備えてもよい。そのＬＥＤモジュールとしては、セラミックや樹脂などで成形したキャビティの中に配置されたＬＥＤチップが１つの基板に複数実装された表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤモジュールが例示される。照明装置１は、このようなＬＥＤモジュールが適用された場合でも、集光レンズ６が設けられることにより、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0027】

さらに、実施例１の照明装置１の光源装置２は、発する光の色が互いに異なる４種の光源を備えているが、何種類でもよく、たとえば、１種の光源のみを備えていてもよい。照明装置１は、光源装置２がこのような光源装置に置換された場合でも、集光レンズ６が設けられることにより、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0028】

［実施例２の照明装置］
図４は、実施例２の照明装置を示す側断面図である。実施例２の照明装置は、図４に示されているように、既述の実施例１の照明装置１の集光レンズ６が複数の集光レンズ４１に置換されている。複数の集光レンズ４１は、複数の光源１８に対応し、それぞれ、凸レンズから形成されている。複数の集光レンズ４１のうちの任意の光源４２に対応する１つの集光レンズ４３は、光源４２から発される光に照らされるように光源４２の前方に配置され、光源装置２に固定されている。光源４２から発される光４４は、集光レンズ４３に入射する。集光レンズ４３に入射した光は、屈折し、集光される。集光レンズ４３により集光された光４５は、領域３５のうちの領域３３を除く領域に照射されないで、カッター装置５の領域３３に照射される（図３参照）。すなわち、集光レンズ４３は、光４４が領域３３に当たるように、かつ、光４４が領域３５のうちの領域３３を除く領域に当たらないように、形成されている。

【0029】

このため、複数の集光レンズ４１により集光された光のうちの開口部８を通過する光の光量は、複数の集光レンズ４１が設けられていないときに複数の光源１８から発された光４６のうちの開口部８を通過する光の光量に比較して、大きい。すなわち、実施例２の照明装置は、既述の実施例１の照明装置１と同様にして、複数の集光レンズ４１が設けられていることにより、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることができる。実施例２の照明装置は、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることにより、結像レンズ３に入射する光の光量を多くすることができ、結像面１２を照明する光の光量を多くすることができる。その結果、実施例２の照明装置は、単位消費電力当たりに結像面１２を照明する光の光量を増加させることができ、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0030】

［実施例３の照明装置］
図５は、実施例３の照明装置を示す側断面図である。実施例３の照明装置は、図５に示されているように、既述の実施例１の照明装置１の集光レンズ６がリフレクタ５１に置換されている。リフレクタ５１は、概ねすり鉢状に形成され、可視光が反射する反射面５２が内側の面に形成されている。リフレクタ５１は、そのすり鉢の底に複数の光源１８が配置されるように光源装置２の前方に配置され、光源装置２に固定されている。複数の光源１８から発される光５３は、一部がカッター装置５の領域３３に直接に照射され、他の一部がリフレクタ５１の反射面５２に入射される。リフレクタ５１の反射面５２に入射された光は、反射して、一部がカッター装置５の領域３３に照射される。すなわち、リフレクタ５１は、複数の光源１８から発される光５３の一部が領域３３に直接に照射されるように、かつ、複数の光源１８から発される光５３のうちの反射面５２を反射した光５４が領域３３に照射されるように、形成されている。

【0031】

このため、領域３３に照射される光の光量は、リフレクタ５１が設けられていないときに複数の光源１８から発された光５５のうちの領域３３に照射される光の光量に比較して、リフレクタ５１の反射面５２で反射して領域３３に照射される光５４の分だけ大きい。開口部８を通過する光の光量は、領域３３に照射される光の光量が増加することにより、増加する。すなわち、実施例３の照明装置は、リフレクタ５１が設けられていることにより、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることができる。実施例３の照明装置は、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることにより、結像レンズ３に入射する光の光量を多くすることができ、結像面１２を照明する光の光量を多くすることができる。その結果、実施例３の照明装置は、単位消費電力当たりに結像面１２を照明する光の光量を増加させることができ、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0032】

［実施例４の照明装置］
図６は、実施例４の照明装置を示す側断面図である。実施例４の照明装置は、図６に示されているように、既述の実施例１の照明装置１の集光レンズ６が複数のリフレクタ６１に置換されている。複数のリフレクタ６１は、複数の光源１８に対応している。複数のリフレクタ６１のうちの任意の光源６２に対応する１つのリフレクタ６３は、概ねすり鉢状に形成され、可視光が反射する反射面６４が内側の面に形成されている。リフレクタ６３は、そのすり鉢の底に光源６２が配置されるように光源装置２の前方に配置され、光源装置２に固定されている。光源６２から発される光６５は、一部がカッター装置５の領域３３に直接に照射され、他の一部がリフレクタ６３の反射面６４に入射される。リフレクタ６３の反射面６４に入射した光は、反射して、一部がカッター装置５の領域３３に照射される。すなわち、リフレクタ５１は、光源６２から発される光６５の一部が領域３３に直接に照射されるように、かつ、複数の光源１８から発される光６５のうちの反射面６４を反射した光６６が領域３３に照射されるように、形成されている。

【0033】

このため、領域３３に照射される光の光量は、複数のリフレクタ６１が設けられていないときに複数の光源１８から発された光６７のうちの領域３３に照射される光の光量に比較して、複数のリフレクタ６１の各々の反射面６４で反射して領域３３に照射される光６６の分だけ大きい。開口部８を通過する光の光量は、領域３３に照射される光の光量が増加することにより、増加する。すなわち、実施例４の照明装置は、複数のリフレクタ６１が設けられていることにより、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることができる。実施例４の照明装置は、カッター装置５の開口部８を通過する光の光量を多くすることにより、結像レンズ３に入射する光の光量を多くすることができ、結像面１２を照明する光の光量を多くすることができる。その結果、実施例４の照明装置は、単位消費電力当たりに結像面１２を照明する光の光量を増加させることができ、結像面１２を高効率に照明することができる。

【0034】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0035】

１ ：照明装置
２ ：光源装置
３ ：結像レンズ
５ ：カッター装置
６ ：集光レンズ
８ ：開口部
１８：複数の光源
４１：複数の集光レンズ
５１：リフレクタ
６１：複数のリフレクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】