特許 6765238 光学装置及び照明装置

(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】6765238

(24)【登録日】2020年9月17日

(45)【発行日】2020年10月7日

(54)【発明の名称】光学装置及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20200928BHJP

   F21V 11/06 20060101ALI20200928BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20200928BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20200928BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20200928BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20200928BHJP

   F21Y 115/15 20160101ALN20200928BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 350

   F21S2/00 330

   F21S2/00 340

   F21V11/06

   F21V5/00 320

   F21V5/04 100

   F21V5/04 500

   F21V5/00 510

   G02B5/00 B

   F21Y115:10 300

   F21Y115:15

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-134382(P2016-134382)

(22)【出願日】2016年7月6日

(65)【公開番号】特開2018-6247(P2018-6247A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】奥村 振一郎

【審査官】 野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１２８０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４５７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４５５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６６５４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ ９／２３３

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を発する面光源と、
前記面光源から入射した光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズの出射側に配置され、前記集光レンズから出射された光のうち前記面光源の光軸方向から傾いて入射する光の通過を遮る遮光部と、を備え、
前記集光レンズは、
入射側に前記面光源より大きく開口して形成された凹みであって、前記面光源側に凸である入光部凸面と前記入光部凸面の縁から前記面光源側に延びる入光部側面とが形成された入光部と、
前記入光部の外周側に形成され、前記入光部側面から入射した光を反射する反射面と、
出射側に形成され、前記面光源側に凹んだ出射凹部と、
前記出射凹部の外周側に形成され、前記出射凹部を通過した光のうち前記光軸方向から大きく傾いて到達する光を反射する出射周辺部と、を有し、
前記出射周辺部とつながる位置における前記出射凹部の幅は、前記入光部凸面と前記入光部側面とがつながる位置における前記入光部の幅よりも小さく、
前記遮光部は、前記光軸方向において前記集光レンズの前記出射凹部と重複するように配置され、
前記遮光部の幅は、前記出射凹部の幅と同じ又は前記出射凹部の幅よりも大きく、且つ、前記入光部の幅よりも小さいものである
光学装置。

【請求項2】

前記遮光部は更に、前記光軸方向において前記集光レンズの前記出射周辺部の一部と重複する領域まで延在する請求項１記載の光学装置。

【請求項3】

前記出射凹部の底面は、光軸に直交する平面で構成され、
前記出射凹部の側面は、前記底面から前記光軸方向に沿うように延びて前記出射周辺部と繋がる面であり、
前記出射周辺部は、光軸に直交する平面で構成されている
請求項１又は２に記載の光学装置。

【請求項4】

前記反射面は、前記出射周辺部で反射された光を透過させる請求項１〜３のいずれか一項記載の光学装置。

【請求項5】

前記集光レンズは、前記面光源から発光されて前記入光部に入光した光を集光し、コリメートするものである請求項１〜４のいずれか一項記載の光学装置。

【請求項6】

前記遮光部は、ハニカムルーバーで構成される請求項１〜５のいずれか一項記載の光学装置。

【請求項7】

前記遮光部は、中空の円筒形状のリングで構成され、
前記遮光部と、
前記遮光部より大きな半径を有する中空の円柱形状のフードで構成されたルーバー枠部と、
前記遮光部と前記ルーバー枠部とを連結し、前記遮光部を前記ルーバー枠部の前記中空で支持する支持部と、を有するルーバーを更に備える請求項１〜５のいずれか一項記載の光学装置。

【請求項8】

前記面光源は、ＣＯＢで構成される請求項１〜７のいずれか一項記載の光学装置。

【請求項9】

請求項１〜８のいずれか一項記載の光学装置と、
前記光学装置を備える筐体と、
前記光学装置から照射される照明光の向きを調整するアームと、
前記面光源に電力を供給する電源装置と、を備える
照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源を備える光学装置及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光学装置は、用途に応じて光源及びレンズ等が選択され、形状及び配置によって多様な照明光が形成される。例えば美術品又は商品等の展示には、美術品等の被照射体が展示される領域が特に明るくなるよう集中的に光をあてるスポットライトが用いられる。このような照明においては、ビーム幅が狭く、フレアの無い配光が求められる。そのため一般には、光源からの光を集光レンズ又は反射板で集光させることで、あるいは更にルーバー又はフィルタを用いて選択的に光を透過させることで、光源からの光の配光制御がなされて任意の照明光が取出される。

【0003】

このような光学装置において、ピンスポット光を形成するリング照明装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、光ファイバの入射端面に射角がつけられているため、光軸に平行な光束が光ファイバに入射する際には所定の入射角で入射し、入射端面で屈折され、光ファイバを通って広がり角をもった環状光線束として出射する。環状光線束の主光線から外れた上下光線は、反射面に形成された単位反射面によって焦点に集光し、奇麗なピンスポットが形成されている。

【0004】

また最近、照明装置の光源にＣＯＢ光源を採用したものがある。ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ：チップオンボード）は、基板上に直接実装された複数のＬＥＤ素子が、蛍光体を含む樹脂で封止されたものである。そのためＣＯＢは一体化された面光源として扱われ、光制御し易く多重影を形成しない光源として広く利用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−０５２２８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来、ＣＯＢ光源などの面光源から照射範囲が狭い照明光が作られるには、光学装置は、巨大な狭角レンズ又は狭角反射板を備えるか、若しくは、更にフレア光をカットするルーバーが出射面全体に設けられる。特許文献１では、ピンスポット光を得るために巨大な狭角反射板が必要とされ、光学装置及び照明装置のサイズが大きくなる。また、フレア光をカットするため出射面全体にルーバーが被せられると、光の出力効率が低下して、中心光度も大きく低下してしまう。

【0007】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、照射範囲が狭く、フレアの少ない照明光を出射する光学装置及び照明装置において、小型で効率の良い光学装置及び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】

【0008】

本発明に係る光学装置は、光を発する面光源と、前記面光源から入射した光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの出射側に配置され、前記集光レンズから出射された光のうち前記面光源の光軸方向から傾いて入射する光の通過を遮る遮光部と、を備え、前記集光レンズは、入射側に前記面光源より大きく開口して形成された凹みであって、前記面光源側に凸である入光部凸面と前記入光部凸面の縁から前記面光源側に延びる入光部側面とが形成された入光部と、前記入光部の外周側に形成され、前記入光部側面から入射した光を反射する反射面と、出射側に形成され、前記面光源側に凹んだ出射凹部と、前記出射凹部の外周側に形成され、前記出射凹部を通過した光のうち前記光軸方向から大きく傾いて到達する光を反射する出射周辺部と、を有し、前記出射周辺部とつながる位置における前記出射凹部の幅は、前記入光部凸面と前記入光部側面とがつながる位置における前記入光部の幅よりも小さく、前記遮光部は、前記光軸方向において前記集光レンズの前記出射凹部と重複するように配置され、前記遮光部の幅は、前記出射凹部の幅と同じ又は前記出射凹部の幅よりも大きく、且つ、前記入光部の幅よりも小さいものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の構成とすることで、狭角で、フレアの少ない照明光が出力される光学装置及び照明装置において小型化及び高効率化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る照明装置の部分断面図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係るルーバーの一例を示す模式図である。

【図4】図３のルーバーを用いた場合の配光の一例を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係るルーバーの一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明装置の斜視図である。照明装置１００は、電源装置５２と、電源装置５２から延出されたアーム５１と、アーム５１の先端に可動するように取り付けられた筐体５３とを備えている。筐体５３は、光源を含む光学装置１を備えており、光源は、電源装置５２から電力を供給され、発光する。光源から出射される光は光学装置１で配光制御され、光学装置１の光軸はアーム５１により向きが調整される。照明装置１００は更に、リモートコントローラ等の操作部と、モーター等の駆動部を備えてもよい。駆動部は操作部からの信号を受信してアーム５１を駆動する。このような構成によれば、照明装置１００が天井や壁に取り付けられている場合でも、遠隔操作により照射方向が調整される。筐体５３は、内部に空洞を有しており、一方が開口され他方に底面を有する。空洞には光学装置１が収容されている。また筐体５３には、光源を冷却するヒートシンク等が内蔵されている。照明光は、ルーバー３０を通過して、筐体５３の照射側、即ち開口から照射される。ルーバー３０は、光を選択的に透過する遮光部３１と、筐体５３の内周に支持されるルーバー枠部３２と、遮光部３１及びルーバー枠部３２を繋ぐ支持部３３とによって構成されている。

【0012】

図２及び図３に基づいて、図１の光学装置１の詳細を説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る照明装置の部分断面図である。光学装置１、及び筐体５３の一部が示されている。図３は、本発明の実施の形態１に係るルーバーの一例を示す模式図である。光学装置１は、光を発する面光源１０と、入射した光を集光する集光レンズ２０と、光の進行方向によって光を選択的に透過させるルーバー３０とを有する。面光源１０は、筐体の空洞底面５３ａに、発光面１０ａが上を向くようにして設置され、面光源１０の上には集光レンズ２０が設置されている。集光レンズ２０の外周には、外縁部が突出して形成されたレンズ外縁部２５が設けられ、レンズ外縁部２５は、筐体５３の内周に保持されている。集光レンズ２０の出射側にはルーバー３０が配置されている。

【0013】

面光源１０は、例えば発光面１０ａを有するＣＯＢで構成される。電源装置５２からＣＯＢ基板のアノード−カソード間に電圧が印加されると、金属ワイヤを介して基板上のＬＥＤ素子に電流が流れてＬＥＤ光が発生する。そして発光面１０ａから光を発することでＣＯＢは面状の光源となる。

【0014】

図２では、面光源１０は発光面１０ａに略垂直な方向に光軸（矢印Ｙ方向）を有し、光は発光面１０ａから拡散するように進行するため、面光源１０の光強度分布は光軸方向だけでなく、拡散し分散した分布になる。

【0015】

集光レンズ２０は透明な樹脂等で構成され、例えば中心軸Ｃを中心に回転対称形状に形成されている。集光レンズ２０は面光源１０の上に配置されている。本実施の形態では、面光源１０の光軸が集光レンズ２０の中心軸Ｃに沿うように、集光レンズ２０と面光源１０とが配置される場合について説明する。図２には、面光源１０上の中央点Ｐｏを通り、集光レンズ２０の中心軸Ｃに沿った光学装置１の断面が示されている。

【0016】

集光レンズ２０は、入射側に、面光源１０から出射された光が入光する入光部２１と、入光部２１の外周側に形成された反射面２２とを有している。入光部２１は集光レンズ２０の例えば中央領域に形成されている。入光部２１は、面光源１０と対向する集光レンズの入射側の面に、面光源１０より大きく開口して形成された凹みである。入光部２１は、面光源側に凸である入光部凸面２１ａと、入光部凸面２１ａの縁から面光源側に延びる入光部側面２１ｂとが形成されている。入光部側面２１ｂは、例えば光軸方向と略平行に形成されている。反射面２２は、入光部側面２１ｂから入射した光を光軸方向前方へ反射する。反射面２２は、入光部側面２１ｂの面光源１０側の端部から、レンズ外縁部２５が設けられた集光レンズ２０の外周に向かって形成されている。つまり反射面２２が設けられた領域では、集光レンズ２０の厚みは中心軸Ｃから離れるほど薄くなっている。なお、図２の断面視で、反射面２２は曲面で形成されている場合について例示しているが、平らな面であってもよい。また入光部２１の凹みの深さは、反射面２２が入光部側面２１ｂから入射した光を受けるよう、例えば集光レンズ２０の厚み等に基づいて決めればよい。

【0017】

集光レンズ２０は、出射側に、出射凹部２３と、出射凹部２３の外周側に形成された出射周辺部２４とを有している。出射凹部２３は、例えば集光レンズ２０の中央領域に、出射周辺部２４より面光源側に凹状に凹んで形成されている。出射凹部２３の底面は、例えば光軸に直交する平面で構成されている。また出射凹部２３の側面は、底面から略垂直に立ち上がって、出射周辺部２４に繋がっている。出射周辺部２４は、出射凹部２３を通過した光のうち光軸方向から大きく傾いて出射周辺部２４に到達した光を反射する。出射周辺部２４は平坦であって、レンズ外縁部２５と繋がっている。集光レンズの入射側に設けられた反射面２２は、入光部側面２１ｂから入射した光を反射し、一方、出射周辺部２４で反射された光を集光レンズ２０の外へ透過させる。

【0018】

出射周辺部２４は、出射凹部２３を通過して出射周辺部２４に到達した光を、集光レンズ２０内へ全反射するよう形成されるのが望ましい。

【0019】

ルーバー３０は、図３に示すように、複数の支持部３３を有している。遮光部３１は、支持部３３により支持されて、例えば集光レンズ２０の出射凹部２３の上に配置される。ルーバー枠部３２の外周は、例えばネジ切り等が施されており、筐体５３の開口部の内周に捩じ込まれて取り付けられる。なお、図３にはリング形状のルーバー枠部３２が示されているが、ルーバー枠部３２の形状は筐体５３の開口部に合う形状であればよい。またルーバー３０は、出射凹部２３から出射する光の光軸方向前方に遮光部３１が配置されていれば良い。

【0020】

遮光部３１は、例えば板状部材に六角形状の穴が多数設けられたハニカムルーバーで構成される。遮光部３１は、光軸方向から傾いて遮光部３１に入射した光の通過を遮ることで、フレア光をカットする。遮光部３１は、意図する遮光角で周囲への光の広がり即ちフレア光をカットできるものであればよく、遮光部３１の穴の形状等は特に限定されない。遮光部３１は、例えばます目状のクロスルーバーであってもよい。支持部３３は、ルーバー３０が捩じ込まれて筐体５３の開口部に取り付けられる場合は、捩じ込み回転された際に折れない程度の強度を有する形状で構成される。具体的には、回転方向に支持部３３に肉厚部を持たせた形状であり、例えば、支持部３３の断面形状が楕円形又は三角形等に形成されてもよい。

【0021】

遮光部３１は、集光レンズ２０の出射側に、光軸方向において出射凹部２３と重複するように配置される。図２に示すように、遮光部３１は更に、光軸方向において出射周辺部２４の一部と重複する領域（延長領域Ｒｅ）まで延在していてもよい。つまり、遮光部３１は、出射凹部２３に加え、更に出射凹部２３より外側のレンズ表面である出射周辺部２４の一部を覆う大きさに構成されてもよい。例えば、出射凹部２３から大きな出射角で集光レンズ２０を出射して、集光レンズ２０の出射側と遮光部３１において出射凹部２３を覆う領域との隙間から漏れる光（例えば経路Ｋｅ３，Ｋｆ１で表される）は、延長領域Ｒｅによりカットされる。このような構成により、出射周辺部２４を通過して照射されるフレア光が更に低減される。このとき、集光レンズ２０の出射側とルーバー３０の遮光部３１との距離が短かければ、遮光部３１の大きさを小さくすることができる。

【0022】

なお、出射凹部２３の開口幅は、面光源１０の幅、面光源１０の配光、面光源１０と集光レンズ２０との配置、及び入光部２１の開口幅等に基づいて決定されてもよい。入光部２１が広く形成されていれば、面光源１０から出射される光の多くを制御でき、図２の経路Ｋｏ１〜Ｋｏ４で示されるように進行方向が光軸方向を向くようにコリメート（平行光を生成）させることができる。出射凹部２３の開口幅は、入光部２１の開口幅より広くても狭くてもよい。出射凹部２３の開口幅が入光部２１の開口幅より小さく形成されていれば、入光部２１で集光された光の一部は集光レンズ２０を出射した後、直接照射される。そのため遮光部３１による散乱又は吸収等の減衰が低減でき、出射凹部２３の開口幅を大きくして遮光部３１を広げた場合に比べて光度の低下が抑えられる。この場合、出射凹部２３の開口幅は、前述したように集光レンズ２０を通過するフレアとなり得る光が、反射して筐体５３の方へ導かれる（例えば経路Ｋｅ１）、又は、出射して遮光部３１に到達する（例えば経路Ｋｅ２）よう十分な開口幅にするのが好ましい。一方、出射凹部２３の開口幅が入光部２１の開口幅より大きく形成されていれば、出射凹部２３の開口幅が狭い場合に比べて効率は低下するが、よりフレアがカットされた光が照射される。

【0023】

面光源１０から入光部２１に入射した光は、集光レンズ２０によって集光される。図２には、集光レンズ２０が、入射した光をコリメートする過程が示されている。

【0024】

図２には、面光源１０上の中央点Ｐｏを起点とする光のうち、説明のために４方向の光の経路Ｋｏ１〜Ｋｏ４が実線矢印で示されている。経路Ｋｏ１は、面光源１０上の中央点Ｐｏから光軸に沿って進む光の経路である。経路Ｋｏ１の光は、集光レンズ２０に入光部凸面２１ａから入射し、出射凹部２３の底面から出射する。出射した光は集光レンズ２０の中心軸Ｃに沿って直進し、遮光部３１に到達する。

【0025】

経路Ｋｏ２で示す光は、面光源１０上の中央点Ｐｏで発光され、光軸方向に対し所定の角度傾いて進み、入光部凸面２１ａに入射する。経路Ｋｏ２の光は、入光部凸面２１ａにおいて進行方向が光軸方向に曲げられる。屈折した光はその後直進して、集光レンズ２０の出射側に設けられた出射凹部２３の底面から出射し、遮光部３１に到達する。

【0026】

経路Ｋｏ１及び経路Ｋｏ２の光は遮光部３１に到達すると、一部は吸収又は散乱により減衰するが、光軸方向の光であるため多くは遮光部３１を通過して照明光となる。

【0027】

経路Ｋｏ３の光は、面光源１０上の中央点Ｐｏで発光され、光軸方向に対し経路Ｋｏ２の光より傾いて進み、入光部凸面２１ａに入射する。経路Ｋｏ３の光は、入光部凸面２１ａにおいて進行方向が光軸方向に曲げられる。屈折した光はその後直進し、出射周辺部２４から出射する。

【0028】

経路Ｋｏ４の光は、面光源１０上の中央点Ｐｏで発光され、光軸方向に対し経路Ｋｏ３の光より傾いて進み、入光部側面２１ｂに入射する。経路Ｋｏ４の光は、入光部側面２１ｂにおいて更に光軸垂直方向に近づくように曲げられ、屈折した光は反射面２２に到達する。経路Ｋｏ４の光は反射面２２で全反射されて、進行方向が光軸方向に曲げられる。反射した光はその後直進し、出射周辺部２４から出射する。つまり、光軸方向に対し大きく傾いて入光部２１に入射した経路Ｋｏ４の光は、集光レンズ２０への入射時に一旦進行方向が拡散されるが、反射面２２において反射される際にコリメートされるため、出射周辺部２４からは光軸方向に沿った光が射出される。

【0029】

経路Ｋｏ３及びＫｏ４の光は、集光レンズ２０の出射周辺部２４から出射した後に光軸方向に沿って直進し、光軸方向前方には遮光部３１が配置されていないので、直接照射される。経路Ｋｏ３及び経路Ｋｏ４の光は、面光源１０上から集光レンズ２０に入射されるまでの距離が長いので、面光源１０上の端部から発せられる光でも十分にコリメートされ、大きなフレアとはならない。

【0030】

ところで、面光源と集光レンズとによって光をコリメートして被照射体を照明する光学装置では、集光レンズ２０の表面反射又は面光源１０上の蛍光位置等により、光軸方向にコリメートされた平行光とは進行方向が異なるフレア光が生じる場合がある。照明光にフレア光が含まれると、光の廻り込みによって影の輪郭がぼやけてしまう。次に、本実施の形態におけるフレア光の経路について、図２の波線矢印で示す４つの経路Ｋｅ１〜Ｋｅ３，Ｋｆ１に基づいて説明する。

【0031】

経路Ｋｅ１は、面光源１０上の端点Ｐｅで発生し、所定の入射角をもって入光部凸面２１ａに入射する光の経路を示している。経路Ｋｅ１の光は、集光レンズ２０に入射すると、入光部凸面２１ａ及び出射凹部２３の底面で屈折して集光レンズ２０の外に出射されるが、出射角が大きいため、出射凹部２３の側面から再び集光レンズ２０に入射する。集光レンズ２０に再入射した光は、出射凹部２３の側面で進行方向が更に光軸垂直方向に近づくよう曲げられて出射周辺部２４に到達するため、光は出射周辺部２４において集光レンズ２０から空気中への入射角が大きくなり、出射周辺部２４から空気中へ射出されない。出射周辺部２４で集光レンズ２０内へ反射された経路Ｋｅ１の光は、反射面２２から集光レンズ２０の外へ出射し、筐体５３により吸収又は散乱される。つまり、集光レンズ２０は、光軸方向に対する傾きが大きなフレア光を光軸垂直方向に近づくよう屈折させ更に筐体５３の方へ導く。

【0032】

経路Ｋｅ２は、面光源１０上の端点Ｐｅから、経路Ｋｅ１よりも小さな入射角で入光部凸面２１ａに入射する光の経路を示している。経路Ｋｅ２の光は、集光レンズ２０に入射すると、入光部凸面２１ａ及び出射凹部２３の底面で屈折して集光レンズ２０の外に出射される。経路Ｋｅ２の光は経路Ｋｅ１の光よりも集光レンズ２０への入射角が小さいので、出射凹部２３の底面から出射した光は集光レンズ２０に再入射せず、光軸方向において出射周辺部２４より前方へ進む。その後、経路Ｋｅ２の光は遮光部３１に到達し、多くは吸収又は散乱される。つまり、光軸方向に対する傾きが小さな経路Ｋｅ２のようなフレア光であっても光軸方向から傾いていれば、光の多くは進行が遮られる。

【0033】

経路Ｋｅ３は、面光源１０上の端点Ｐｅから出射し、一旦、入光部側面２１ｂで反射されて入光部凸面２１ａから集光レンズ２０に入射する光の経路を示している。集光レンズ２０に入射した光は、出射凹部２３の底面で屈折して集光レンズ２０の外に出射される。

【0034】

経路Ｋｆ１は、面光源１０上の他の端点Ｐｆで発生し、一旦、入光部側面２１ｂで反射されて入光部凸面２１ａから集光レンズ２０に入射する光の経路を示している。集光レンズ２０に入射した光は、出射凹部２３の底面で屈折して集光レンズ２０の外に出射されるが、出射角が大きいため出射凹部２３の側面で反射され、光軸方向に対して大きな傾きをもって進む。

【0035】

経路Ｋｅ３及び経路Ｋｆ１の光は、図２に示されるように、光軸方向に対して大きく傾いているため、集光レンズ２０の出射側と遮光部３１との隙間から漏れることも考えられる。そのため、遮光部３１に延長領域Ｒｅを設けてもよい。

【0036】

図４は、図３のルーバーを用いた場合の配光の一例を示す図である。図４には、従来のレンズで得られる配光が波線の曲線で示され、本実施の形態の光学装置１で得られる配光が実線の曲線で示されている。図４の縦軸は光度、横軸は光軸方向前方を０度とした角度を示している。図中に波線で囲まれる領域に示されるように、光学装置１の配光は、従来のレンズの配光に比べて、周囲へ広がるフレア光がカットされ垂直に立ち上がった配光を示している。また図示しないが、出射面全体に遮光部を配置した場合に比べ、本実施の形態の配光は光度の低下が抑えられ出力効率が向上する。したがって、光学装置１によれば、例えば光束を１５°以内に照射するようなピンスポットであっても、図４に示されるように配光のよい照明光が得られる。

【0037】

以上のように本実施の形態１において光学装置１は、光を発する面光源１０と、面光源１０から入射した光を集光する集光レンズ２０と、集光レンズ２０の出射側に配置され、集光レンズ２０から出射された光のうち面光源１０の光軸方向から傾いて入射する光の通過を遮る遮光部３１と、を備え、集光レンズ２０は、入射側に面光源１０より大きく開口して形成された凹みであって、面光源側に凸である入光部凸面２１ａと入光部凸面の縁から面光源側に延びる入光部側面２１ｂとが形成された入光部２１と、入光部２１の外周側に形成され、入光部側面２１ｂから入射した光を全反射する反射面２２と、出射側に形成され、面光源側に凹んだ出射凹部２３と、出射凹部２３の外周側に形成され、出射凹部２３を通過した光のうち光軸方向から大きく傾いて到達する光を反射する出射周辺部２４と、を有し、遮光部３１は、光軸方向において集光レンズ２０の出射凹部２３と重複するように配置されるものである。

【0038】

これより、面光源１０からの光を狭角に照射する光学装置１において、光学装置１が小型化され、また配光特性のよい照明光が作られる。光学装置１では、集光レンズ２０の出射側全体にわたってフレア光がカットされるとともに、集光レンズ２０内への反射が多い出射周辺部２４では光軸方向の光の減衰が低減できる。したがって光学装置１は、効率よくフレアカットされた照明光により、被照射体を引き立てて見せることができる。また、集光レンズ２０の形状と出射側の一部に配置された遮光部３１とによって配光制御がなされた狭角の照明光（ピンスポット）が形成されるので、光学装置１は、従来の光学装置よりも小型で高効率にできる。

【0039】

また、遮光部３１は更に、光軸方向において集光レンズ２０の出射周辺部２４の一部と重複する領域まで延在してもよい。

【0040】

これより、光軸方向に対し大きく傾いて出射凹部２３から集光レンズ２０を出射した光が、出射周辺部２４と遮光部３１との隙間から漏れて照射されることを防ぐ。

【0041】

また、出射凹部２３の幅は、入光部２１の幅より小さいものである。これより、面光源１０から発されて拡散する広範囲の光を入光部２１でとらえて集光する。また遮光部３１によってフレアカットされる領域は小さくなり、レンズ表面によってフレアカットされる遮光角は広く確保されるので、遮光部３１による光軸方向の光度低下が抑えられる。

【0042】

また、反射面２２は、出射周辺部２４で反射された光を透過させる。これより、反射面２２では、入光部側面２１ｂから入射した光は光軸方向前方へ反射され、出射周辺部２４で反射された光は透過されるので、レンズ内で反射が繰り返されることが抑制されて配光制御が容易となる。

【0043】

また、集光レンズ２０は、面光源１０から発光されて入光部２１に入射した光を集光し、コリメートするものである。これより、光度が確保された照明光を、利用者は光学装置１から離れた場所においても使用できる。また、出射凹部２３により、多くのフレアは低減されている。

【0044】

また、遮光部３１は、ハニカムルーバーで構成されるものである。これより、集光レンズ２０の出射凹部２３から出射された光について、光軸方向の光を通しフレア光をカットする光制御が効率良く、また設置スペースを抑えて実現できる。

【0045】

また、面光源１０は、ＣＯＢで構成される。これより、光学装置１の面光源１０として、既存のＣＯＢが利用できる。

【0046】

また照明装置１００は、光学装置１と、光学装置１を備える筐体５３と、光学装置１から照射される照明光の向きを調整するアーム５１と、面光源１０に電力を供給する電源装置５２と、を備えるものである。これより利用者は、光学装置１の照明光を展示等に利用して、被照射体を周囲とのコントラストをつけて引き立たせて見せることができる。

【0047】

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係るルーバーの一例を示す模式図である。図５においてルーバー１３０は、フードタイプのルーバーで構成されている。図３のルーバー３０と同様に、ルーバー１３０は、遮光部１３１とルーバー枠部１３２と支持部１３３とを有している。遮光部１３１は、中空の円筒形状のリングで構成され、フレアを低減する。ルーバー枠部１３２はフードで構成され、遮光部１３１より大きな半径を有する中空の円柱形状に形成されている。ルーバー枠部１３２は、主にグレアを低減するがフレアも低減する。支持部１３３は、遮光部１３１とルーバー枠部１３２とを連結し、遮光部１３１をルーバー枠部１３２の中空内に収容して支持している。リング及びフードの円柱中心軸は、光軸方向に延びるよう配置されている。

【0048】

遮光部１３１に入射する光のうち、面光源１０の光軸方向から傾いて進む光は、リングの側面によって遮られる。光軸方向におけるリング側面の高さにもよるが、遮光部がリングで構成される場合は、複数の穴が設けられたハニカムルーバーで構成される場合に比べて、出力効率が確保される。

【0049】

以上のように本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、集光レンズ２０の形状と出射側の一部に配置された遮光部１３１とによって配光制御がなされたピンスポットが形成されるので、光学装置１は、従来の光学装置よりも小型で高効率にできる。

【0050】

また光学装置１は、遮光部１３１は、中空の円筒形状のリングで構成され、遮光部１３１と、遮光部１３１より大きな半径を有する中空の円柱形状のフードで構成されたルーバー枠部１３２と、遮光部１３１とルーバー枠部１３２とを連結し、遮光部１３１をルーバー枠部１３２の中空で支持する支持部１３３と、を有するルーバーを更に備える。

【0051】

これより、フードタイプのルーバー１３０では、フレアに加えグレアもカットされ高効率な光制御が行える。グレアがカットされるので、まぶしさの無い光で落ち着いた空間にできる。また、構造がフードにより覆われるので外観を向上させることができる。

【0052】

なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。ルーバー３０の色は、例えば白色、黒色、又は乳白色であってもよい。ルーバー３０が黒色の場合には、意図する照射範囲の外側に漏れる光の量が抑えられる。ルーバー３０による光の吸収が生じるが、従来のように出射側全面をルーバーで覆うものに比べて、光軸方向の光度の低下が抑えられ、出力効率が改善される。一方、ルーバー３０が白色である場合、フレア光はカットされ、光軸方向の光は高効率に透過されて照明光に利用される。またルーバー３０が白色の場合、発熱も抑えられる。

【0053】

また、筐体５３の色は、例えば白色又は黒色であってもよい。筐体５３が黒色である場合は、意図する照射範囲の外側に漏れる光の量が抑えられ、フレア光の割合を低減できる。一方、筐体５３が白色である場合でも、黒色の場合と比較して遜色なくフレア光がカットされ、また光の吸収が抑えられるので出力効率が良く発熱が抑えられる。

【0054】

また、集光レンズ２０は、中心軸Ｃについて回転対称な形状に限定されない。例えば集光レンズ２０は、外周が四角形状に形成されたものであってもよいし、また一部に他の部品を取り付けるための形状が施されたものであってもよい。

【0055】

また、面光源１０がＣＯＢである場合について説明したが、例えば従来のＳＭＤパッケージを高密度に実装したものであってもよいし、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等であってもよい。

【0056】

また、面光源１０が、発光面１０ａに略垂直な方向に光軸を有する場合について説明したが、使用する面光源１０の配光特性に応じて、光度がピークとなる方向が光軸として設定され、面光源１０と集光レンズ２０との配置が決定されてもよい。

【0057】

また、出射凹部２３の開口幅、及び出射周辺部２４に延在する遮光部３１の大きさは、照明光において許容されるフレア光の割合、及び光軸方向の光の許容される減衰率等に基づいて決定されてもよい。

【0058】

また、遮光部３１，１３１は、ハニカム又はリングのような開口部を有する形状のものに限定されない。遮光部は、例えば閉じた（完全遮光の）円板形状のものであってもよい。

【符号の説明】

【0059】

１ 光学装置、１０ 面光源、１０ａ 発光面、２０ 集光レンズ、２１ 入光部、２１ａ 入光部凸面、２１ｂ 入光部側面、２２ 反射面、２３ 出射凹部、２４ 出射周辺部、２５ レンズ外縁部、３０，１３０ ルーバー、３１，１３１ 遮光部、３２，１３２ ルーバー枠部、３３，１３３ 支持部、５１ アーム、５２ 電源装置、５３ 筐体、５３ａ 筐体の空洞底面、１００ 照明装置、Ｃ 中心軸、Ｋｅ１〜Ｋｅ３，Ｋｆ１，Ｋｏ１〜Ｋｏ４ 経路、Ｐｅ 面光源上の端点、Ｐｆ 面光源上の他の端点、Ｐｏ 面光源上の中央点、Ｒｅ 延長領領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】