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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022174785
(43)【公開日】2022-11-25
(54)【発明の名称】照明装置
(51)【国際特許分類】
F21S 8/04 20060101AFI20221117BHJP
F21V 5/00 20180101ALI20221117BHJP
F21V 5/04 20060101ALI20221117BHJP
F21V 14/06 20060101ALI20221117BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20221117BHJP
F21Y 113/13 20160101ALN20221117BHJP
【ＦＩ】
F21S8/04 100
F21V5/00 510
F21V5/04 650
F21V14/06
F21Y115:10
F21Y113:13
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021080744
(22)【出願日】2021-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001771
【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】安間 巳緒
(72)【発明者】
【氏名】高山 良平
(72)【発明者】
【氏名】羽根田 涼
(72)【発明者】
【氏名】山田 灯
(57)【要約】
【課題】グレアを低減させ、中心付近の光束比率を高めること。
【解決手段】実施形態の照明装置は、光源と、カップレンズと、集光レンズとを備える。前記光源は、点状に発光する。前記カップレンズは、前記光源の出射側に配置される。前記集光レンズは、前記カップレンズの出射側に配置される。前記カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、前記底面と前記天面とに連なる側面と、前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。
【選択図】図２
【解決手段】実施形態の照明装置は、光源と、カップレンズと、集光レンズとを備える。前記光源は、点状に発光する。前記カップレンズは、前記光源の出射側に配置される。前記集光レンズは、前記カップレンズの出射側に配置される。前記カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、前記底面と前記天面とに連なる側面と、前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
点状に発光する光源と、
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、
を備える照明装置。
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、
を備える照明装置。
【請求項2】
前記集光レンズは、フレネルレンズである、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記集光レンズは、前記光源および前記カップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持される、
請求項１または２に記載の照明装置。
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記カップレンズは、前記天面の略中央に設けられる凸部を有する、
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項5】
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有する、
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項6】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項7】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、フラットな面またはすり鉢状の面である、
請求項１～３、６のいずれか一つに記載の照明装置。
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、フラットな面またはすり鉢状の面である、
請求項１～３、６のいずれか一つに記載の照明装置。
【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】
施設の天井等に設置される照明装置が知られている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１に示される照明装置では、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等による光源がコーン状のリフレクタの短径側の開口内に配置され、光源およびリフレクタの光軸方向の前方には、光軸方向に移動可能なフレネルレンズ等の集光レンズが設けられている。光源と集光レンズとの間隔が変化することで、狭配光から広配光まで配光の制御が可能となっている。なお、リフレクタの表面は、正反射面（鏡面反射面）ではなく、白色等の拡散反射面となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－２２５７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に示される照明装置では、光軸から若干離れた領域（例えば、光軸から４０deg以上の領域）でグレア（眩輝、眩惑）が発生しやすく、中心付近（例えば、０～１０degの領域）の光束比率が高められないという問題があった。すなわち、光源から集光レンズに直接に入射した光は、集光レンズにより設計通りの配光に制御されるが、リフレクタで拡散反射された光は迷光としてあらゆる角度に飛んでいき、グレアの原因になる。また、迷光のほとんどは中心付近に飛んでいかないため、中心付近の光束を減らして光束比率を低下させる。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、グレアを低減させ、中心付近の光束比率を高めることの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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、カップレンズと、集光レンズとを備える。前記光源は、点状に発光する。前記カップレンズは、前記光源の出射側に配置される。前記集光レンズは、前記カップレンズの出射側に配置される。前記カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、前記底面と前記天面とに連なる側面と、前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。
【0007】
本発明の一態様に係る照明装置は、グレアを低減させ、中心付近の光束比率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。
【0010】
（構成）
図１は、一実施形態にかかる照明装置１の外観斜視図である。図２は、図１におけるＹ－Ｙ断面図である。なお、各図における部材の配置関係を明確にするたに座標軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が図示されているが、かかる座標軸は、一般に高さ方向をＺ軸とする３次元空間とは関係なく、照明装置１は任意の姿勢で用いられることができる。
図１は、一実施形態にかかる照明装置１の外観斜視図である。図２は、図１におけるＹ－Ｙ断面図である。なお、各図における部材の配置関係を明確にするたに座標軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が図示されているが、かかる座標軸は、一般に高さ方向をＺ軸とする３次元空間とは関係なく、照明装置１は任意の姿勢で用いられることができる。
【0011】
図１および図２において、照明装置１は、フレーム２と、光源保持部３と、光源４と、カップレンズ５と、回転台６と、集光レンズ保持部７と、集光レンズ８と、カバーレンズ９とを備えている。なお、フレーム２の下端には、ヒートシンクや、支持アーム等が設けられるが、図示は省略されている。
【0012】
フレーム２は、略円筒状である。光源保持部３は、略円板状であり、フレーム２の一端（図における下端）の中央に配置されている。光源保持部３の中央にはＬＥＤ等の点状に発光する光源４が配置されている。カップレンズ５は、光源４の出射側に、光源４を包み込むように配置されている。カップレンズ５の詳細については後述する。
【0013】
回転台６は、従来製品の回転するリフレクタが再利用されたものであり、コーン状の反射面６ａと、この反射面６ａを支える略円筒状の支持壁６ｂとを有している。反射面６ａは、本実施形態では、光を反射する目的としては使用されていない。回転台６は、フレーム２の一端（図における下端）に配置されており、光源４の光軸と一致する回転の軸を中心に、図示しないモータ等により駆動されて回転可能となっている。
【0014】
集光レンズ保持部７は、略円筒状であり、一端（図における下端）が回転台６の外側の支持壁６ｂに係合している。回転台６の外側の支持壁６ｂの外面には図示しない螺旋状の溝が設けられ、集光レンズ保持部７の筒の内面には図示しないピンが設けられ、支持壁６ｂの溝に集光レンズ保持部７のピンが係合し、回転台６が回転することで、回転方向に応じ集光レンズ保持部７が図における上方向または下方向に移動する。
【0015】
集光レンズ８は、例えば略円板状のフレネルレンズであり、集光レンズ保持部７の他端（図における上端）側に固定されている。カバーレンズ９は、略円板状の透明な板であり、フレーム２の他端（図における上端）側に固定されている。
【0016】
【0017】
図３Ａ～図３Ｄにおいて、カップレンズ５は、第１の外形の略円形の底面５ａと、第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、底面５ａよりも出射側に光軸方向に離間した天面５ｂと、底面５ａと天面５ｂとに、略円筒面状の縁部５ｉおよび略環状の段部５ｊを介して連なる略円錐面状の側面５ｃとを有している。また、底面５ａの略中央には、光源４（図２）を収容する略円筒状の凹部５ｄが設けられている。凹部５ｄは、入射面を形成する壁面５ｅおよび底面（天面）５ｆを備えている。
【0018】
また、天面５ｂの略中央には、出射面の一部として、略半球状の凸部５ｇが設けられている。更に、天面５ｂの外周部から中央に向けて入射側に傾斜する略円錐面状の傾斜部５ｈが設けられており、傾斜部５ｈの中心側は凸部５ｇに連なっている。凸部５ｇと傾斜部５ｈは、一方または両方が省略される場合がある。
【0019】
（配光制御）
図４Ａおよび図４Ｂは、カップレンズ５と集光レンズ８との間隔により配光が変えられる例を示す図である。図４Ａは、カップレンズ５と集光レンズ８との間隔が広く設定された状態を示しており、カップレンズ５の出射光は集光レンズ８の有効径まで広がり、集光レンズ８によってほぼ平行光に屈折され、狭角の配光となる。
図４Ａおよび図４Ｂは、カップレンズ５と集光レンズ８との間隔により配光が変えられる例を示す図である。図４Ａは、カップレンズ５と集光レンズ８との間隔が広く設定された状態を示しており、カップレンズ５の出射光は集光レンズ８の有効径まで広がり、集光レンズ８によってほぼ平行光に屈折され、狭角の配光となる。
【0020】
図４Ｂは、カップレンズ５と集光レンズ８との間隔が狭く設定された状態を示しており、カップレンズ５の出射光は集光レンズ８によって充分に屈折されず、光軸から広がった状態となり、広角の配光となる。例えば、集光レンズ８が図４Ａにおける位置と図４Ｂにおける位置との間で調整されることで、所望の配光に調整が可能である。
【0021】
（カップレンズの出射面の凸部）
図５Ａは、出射面に凸部５ｇが設けられたカップレンズ５－０１の例を示す図である。図５Ｂは、図５Ａのカップレンズ５－０１による出射面の明るさの例を示す図である。なお、図２～図４Ｂのカップレンズ５と異なり、凸部５ｇのみの効果を示すために、出射面に傾斜部５ｈは設けられていない。
図５Ａは、出射面に凸部５ｇが設けられたカップレンズ５－０１の例を示す図である。図５Ｂは、図５Ａのカップレンズ５－０１による出射面の明るさの例を示す図である。なお、図２～図４Ｂのカップレンズ５と異なり、凸部５ｇのみの効果を示すために、出射面に傾斜部５ｈは設けられていない。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
図７Ａおよび図７Ｂは、出射面に凸部がある場合とない場合とにおける配光分布の例を示す図であり、図７Ｂは図７Ａにおける太枠部分の拡大図である。図７Ａおよび図７Ｂにおいて、凸部がない場合に比べ、凸部がある場合は、光軸方向である角度０への集光の度合いが強まっている。
【0026】
（カップレンズの出射面の傾斜部）
図８Ａおよび図８Ｂは、出射面に傾斜部５ｈがあるカップレンズ５による端部付近の光の広がりの例を示す図であり、図８Ａはカップレンズ５と集光レンズ８との間隔が広く設定された状態、図８Ｂはカップレンズ５と集光レンズ８との間隔が狭く設定された状態である。
図８Ａおよび図８Ｂは、出射面に傾斜部５ｈがあるカップレンズ５による端部付近の光の広がりの例を示す図であり、図８Ａはカップレンズ５と集光レンズ８との間隔が広く設定された状態、図８Ｂはカップレンズ５と集光レンズ８との間隔が狭く設定された状態である。
【0027】
図９Ａおよび図９Ｂは、出射面に傾斜部がないカップレンズ５－０３による端部付近の光の広がりの例を示す図であり、図９Ａはカップレンズ５－０３と集光レンズ８との間隔が広く設定された状態、図９Ｂはカップレンズ５－０３と集光レンズ８との間隔が狭く設定された状態である。
【0028】
一般論として、カップレンズからの出射光の配光は、光軸から外側に広がる設計とされている。カップレンズが大型化していくと、その後段にある集光レンズの有効径とカップレンズの外径サイズとの差が小さくなるため、集光レンズに入射する光の角度（法線方向に対する角度）は小さくなる。集光レンズに入射する光の角度が小さくなると、集光レンズがカップレンズに近づく広角の配光時、集光レンズへの入射位置の変化量が小さく、広角の配光を実現することが難しくなる。
【0029】
そこで、本実施形態では、図８Ａおよび図８Ｂのように、カップレンズ５を小型化し、出射面に傾斜部５ｈを設け、カップレンズ５の配光の角度θ１を大きくしている。図９Ａおよび図９Ｂでは、カップレンズ５－０３が図８Ａおよび図８Ｂよりも大きく、カップレンズ５の配光の角度θ２が図８Ａおよび図８Ｂよりも小さい。これにより、図８Ａおよび図８Ｂの実施形態では、カップレンズ５と集光レンズ８との距離を変化させた場合に、集光レンズ８に入射する領域（光が入射する最外周の径）を大きく変化させることができる。この結果、カップレンズ５に対して集光レンズ８を所定の距離内で変位させた場合に、配光角を大きく変化させることができ、特に広角の配光時のコントロールが容易となる。また、カップレンズ５を小型化することによっても、カップレンズ５と集光レンズ８との距離が大きくなり、この点でも配光時のコントロールが容易になる。
【0030】
（カップレンズの設計例）
図１０は、カップレンズ５の形状の設計の例を示す図である。図１０に示されるように、「光源からの出射角度」に応じ、「カップレンズからの出射角度」が設定され、その設定に従って光が反射・屈折されるようにカップレンズ５の各部の面の形状が決定される。例えば、「光源からの出射角度」が１０degの場合のように、光源４から直上方向に出射する光は、凹部５ｄの底面５ｆ（図３Ｄ）の内側カーブと、凸部５ｇ（図３Ｄ）の外側カーブとで屈折されて出射するので、光が０degで出射するように、それらの面の形状が決定される。また、例えば、「光源からの出射角度」が４０degのように、光源４から寝た方向に出射する光は、側面５ｃ（図３Ｄ）の外側カーブの内面で全反射し、傾斜部５ｈ（図３Ｄ）の外側カーブで屈折されて出射するので、光が２３．５degで出射するように、それらの面の形状が決定される。
図１０は、カップレンズ５の形状の設計の例を示す図である。図１０に示されるように、「光源からの出射角度」に応じ、「カップレンズからの出射角度」が設定され、その設定に従って光が反射・屈折されるようにカップレンズ５の各部の面の形状が決定される。例えば、「光源からの出射角度」が１０degの場合のように、光源４から直上方向に出射する光は、凹部５ｄの底面５ｆ（図３Ｄ）の内側カーブと、凸部５ｇ（図３Ｄ）の外側カーブとで屈折されて出射するので、光が０degで出射するように、それらの面の形状が決定される。また、例えば、「光源からの出射角度」が４０degのように、光源４から寝た方向に出射する光は、側面５ｃ（図３Ｄ）の外側カーブの内面で全反射し、傾斜部５ｈ（図３Ｄ）の外側カーブで屈折されて出射するので、光が２３．５degで出射するように、それらの面の形状が決定される。
【0031】
（比較例）
図１１は、比較例の照明装置１’の構成を示す断面図である。図１１において、フレーム２’、光源保持部３’、光源４’、回転台６’、反射面６ａ’、支持壁６ｂ’、集光レンズ保持部７’、集光レンズ８’、カバーレンズ９’は、図２のフレーム２、光源保持部３、光源４、回転台６、反射面６ａ、支持壁６ｂ、集光レンズ保持部７、集光レンズ８、カバーレンズ９に対応している。異なるのは、カップレンズ５が設けられていないことと、反射面６ａ’が光源４’からの光を反射するために用いられていることである。
図１１は、比較例の照明装置１’の構成を示す断面図である。図１１において、フレーム２’、光源保持部３’、光源４’、回転台６’、反射面６ａ’、支持壁６ｂ’、集光レンズ保持部７’、集光レンズ８’、カバーレンズ９’は、図２のフレーム２、光源保持部３、光源４、回転台６、反射面６ａ、支持壁６ｂ、集光レンズ保持部７、集光レンズ８、カバーレンズ９に対応している。異なるのは、カップレンズ５が設けられていないことと、反射面６ａ’が光源４’からの光を反射するために用いられていることである。
【0032】
図１１において、光源４’から光Ｌ１’のように集光レンズ８’に直接に入射する光は設計通りの配光に制御されるが、光Ｌ２’、Ｌ３’のように反射面６ａ’で拡散反射された光は迷光としてあらゆる角度に飛んでいき、グレアの原因になる。また、迷光のほとんどは中心付近に飛んでいかないため、中心付近の光束を減らして光束比率を低下させる。その結果、光軸から若干離れた領域（例えば、光軸から４０deg以上の領域）でグレア（眩輝、眩惑）が発生しやすく、中心付近（例えば、０～１０degの領域）の光束比率が高められないという問題があった。
【0033】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、比較例において配光を変える例を示す図である。図１２Ａは、光源４’および反射面６ａ’と集光レンズ８’との間隔が広く設定された状態を示しており、光源４’の出射光は集光レンズ８’の有効径まで広がり、集光レンズ８’によってほぼ平行光に屈折され、狭角の配光となる。図１２Ｂは、光源４’および反射面６ａ’と集光レンズ８’との間隔が狭く設定された状態を示しており、光源４’の出射光は集光レンズ８’によって充分に屈折されず、光軸から広がった状態となり、広角の配光となる。
【0034】
（光束比率）
図１１～図１２Ｂに示された比較例と、図１～図４Ｂに示された実施形態との、光軸に対する角度毎の光束比率と、その累計が表１に示されている。比較例では４０～９０degの漏れ光の光束比率が２４．４３％であったのに対し、実施形態では７．６％に減少している。漏れ光の減少により、グレアが低減する。また、比較例では０～１０degの中心付近の光束比率が３１．３０％であったのに対し、実施形態では約２倍の５９．５％に増大している。
図１１～図１２Ｂに示された比較例と、図１～図４Ｂに示された実施形態との、光軸に対する角度毎の光束比率と、その累計が表１に示されている。比較例では４０～９０degの漏れ光の光束比率が２４．４３％であったのに対し、実施形態では７．６％に減少している。漏れ光の減少により、グレアが低減する。また、比較例では０～１０degの中心付近の光束比率が３１．３０％であったのに対し、実施形態では約２倍の５９．５％に増大している。
【0035】
【表1】
【0036】
（色ムラの低減）
一般照明の分野では、演出の際などに、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）の光源を利用した、白色以外の色が照射可能な「カラー照明」が利用される場合がある。ここで、光源には、赤色、緑色、青色に対応する発光波長の異なる複数のＬＥＤ等の発光素子が使用されるが、この場合、発光波長の異なる発光素子が微小ではあるが離間して配置されることに起因して充分に混色が行われず、照射面に色ムラが発生しやすい。
一般照明の分野では、演出の際などに、ＲＧＢ（Red、Green、Blue）の光源を利用した、白色以外の色が照射可能な「カラー照明」が利用される場合がある。ここで、光源には、赤色、緑色、青色に対応する発光波長の異なる複数のＬＥＤ等の発光素子が使用されるが、この場合、発光波長の異なる発光素子が微小ではあるが離間して配置されることに起因して充分に混色が行われず、照射面に色ムラが発生しやすい。
【0037】
装置の構成は図１～図４Ｂに示された照明装置１と同様であるが、光源４は、発光波長の異なる複数のＬＥＤ等の発光素子が多灯配置されたものとなる。また、カップレンズ５の基本的な形状は同様であるが、入射面と出射面のそれぞれについて、色ムラを低減させる観点から異なる点がある。
【0038】
図１３Ａは、入射面Ｉが入光に対して凸で出射面Ｏがフラットなカップレンズ５－１１の例を示す図である。より正確には、前述の図３Ｄにおけるカップレンズ５の凹部５ｄの底面５ｆが入光に対して凸となっており、凸部５ｇおよび傾斜部５ｈがなく、天面５ｂがフラットに延びている。以下、図１９Ｃまでの説明において、入射面Ｉは、図３Ｄにおけるカップレンズ５の凹部５ｄの底面５ｆの部分を指すものとする。また、出射面Ｏは、図３Ｄにおけるカップレンズ５の天面５ｂ、凸部５ｇおよび傾斜部５ｈの部分を指すものとする。
【0039】
【0040】
図１４Ａは、入射面Ｉがフラットで出射面Ｏがフラットなカップレンズ５－１２の例を示す図である。図１４Ｂは、図１４Ａのカップレンズ５－１２による光源４からの光の経路の例を示す図である。図１４Ｃは、図１４Ａのカップレンズ５－１２による出射面Ｏの明るさの例を示す図である。
【0041】
図１５Ａは、入射面Ｉが入光に対して凹で出射面Ｏがフラットなカップレンズ５－１３の例を示す図である。図１５Ｂは、図１５Ａのカップレンズ５－１３による光源４からの光の経路の例を示す図である。図１５Ｃは、図１５Ａのカップレンズ５－１３による出射面Ｏの明るさの例を示す図である。
【0042】
図１６Ａは、入射面Ｉがフラットで出射面Ｏが出射側に凸のカップレンズ５－１４の例を示す図である。図１６Ｂは、図１６Ａのカップレンズ５－１４による光源４からの光の経路の例を示す図である。図１６Ｃは、図１６Ａのカップレンズ５－１４による出射面Ｏの明るさの例を示す図である。
【0043】
図１７Ａは、入射面Ｉがフラットで出射面Ｏが（傾斜部を有する）すり鉢状のカップレンズ５－１５の例を示す図である。図１７Ｂは、図１７Ａのカップレンズ５－１５による光源４からの光の経路の例を示す図である。図１７Ｃは、図１７Ａのカップレンズ５－１５による出射面Ｏの明るさの例を示す図である。
【0044】
図１８Ａは、入射面Ｉが入光に対して凹で出射面Ｏがすり鉢状のカップレンズ５－１６の例を示す図である。図１８Ｂは、図１８Ａのカップレンズ５－１６による光源４からの光の経路の例を示す図である。図１８Ｃは、図１８Ａのカップレンズ５－１６による出射面Ｏの明るさの例を示す図である。
【0045】
図１９Ａは、入射面Ｉが入光に対して凸で出射面Ｏがすり鉢状のカップレンズ５－１７の例を示す図である。図１９Ｂは、図１９Ａのカップレンズ５－１７による光源４からの光の経路の例を示す図である。図１９Ｃは、図１９Ａのカップレンズ５－１７による出射面Ｏの明るさの例を示す図である。
【0046】
図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａでは、カップレンズ５－１１、５－１２、５－１３の出射面Ｏがフラットであるのに対し、入射面Ｉの形状が異なっており、図１３Ａでは入光に対して凸、図１４Ａではフラット、図１５Ａでは入光に対して凹となっている。それぞれの光の経路を示す図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂと、出射面Ｏの明るさを示す図１３Ｃ、図１４Ｃ、図１５Ｃとから明らかなように、入射面Ｉをフラットとした図１４Ａのカップレンズ５－１２と、入射面Ｉを凹とした図１５Ａのカップレンズ５－１３とでは中央部の拡散性が上がり、カップレンズ５－１２、５－１３から出射された段階で色ムラが低減される。最終的な照明装置としての照射面も、外周部の色ムラが緩和され、色差Δu’v’も０．００５まで低下したことが確認されている。
【0047】
また、図１６Ａのように、出射面Ｏが凸、入射面Ｉがフラットのカップレンズ５－１４の場合は、色ムラが目立ったものとなる。この場合、図１４Ａのように出射面Ｏをフラットとし、または、図１７Ａのように出射面Ｏをすり鉢状とすることで、ミキシングの効果が得られ、色ムラが低減する。
【0048】
【0049】
以上より、光源から出射する光の混色の観点からは、カップレンズ５の入射面Ｉは、フラットな面または入射側に対して凹となる面であることが望ましい。また、カップレンズ５の出射面Ｏは、フラットな面またはすり鉢状の面であることが望ましい。なお、カップレンズ５の入射面Ｉと出射面Ｏの形状によって最終的な照射面の中央部分の色ムラを完全に消すことはできず、完全に消し去るには、集光レンズ８とさらにその上に取り付けられるカバーレンズ９の拡散性を上げる必要がある場合がある。
【0050】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0051】
以上のように、実施形態に係る照明装置は、点状に発光する光源と、光源の出射側に配置されるカップレンズと、カップレンズの出射側に配置される集光レンズとを備え、カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、底面と天面とに連なる側面と、底面の略中央に設けられ、光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。これにより、グレアを低減させ、中心付近の光束比率を高めることができる。すなわち、光源から出た光はカップレンズにより設計通りに集光レンズに集めることができ、迷光が発生しないためグレアを低減させる。また、迷光となっていた光を中心付近に集めることができ、光束比率を高めることができる。
【0052】
また、集光レンズは、フレネルレンズである。これにより、集光レンズを薄型で実現することができ、照明装置を小型化することができる。
【0053】
また、集光レンズは、光源およびカップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持される。これにより、狭配光から広配光まで配光の制御が可能となる。
【0054】
また、カップレンズは、天面の略中央に設けられる凸部を有する。これにより、出射面の中心の周辺付近の光を集光し、中心の周辺付近の光が広がって見栄えが悪くなる問題を解消することができる。
【0055】
また、カップレンズは、天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有する。これにより、カップレンズからの出射光を光軸からより広がったものとすることができ、集光レンズとカップレンズとの間隔の調整による配光制御が容易になるとともに、カップレンズの小型化が図れる。
【0056】
また、光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、カップレンズの入射面となる凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である。これにより、発光波長の異なる複数のＬＥＤ等の発光素子が多灯配置された光源が用いられる場合であっても、色ムラを低減させることができる。
【0057】
また、光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、カップレンズの出射面となる天面は、フラットな面またはすり鉢状の面である。これにより、発光波長の異なる複数のＬＥＤ等の発光素子が多灯配置された光源が用いられる場合であっても、色ムラを低減させることができる。
【0058】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【0059】
１ 照明装置，２ フレーム，３ 光源保持部，４ 光源，５ カップレンズ，５ａ 底面，５ｂ 天面，５ｃ 側面，５ｄ 凹部，５ｅ 壁面，５ｆ 底面，５ｇ 凸部，６ 回転台，７ 集光レンズ保持部，８ 集光レンズ，９ カバーレンズ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、カップレンズと、集光レンズとを備える。前記光源は、点状に発光する。前記カップレンズは、前記光源の出射側に配置される。前記集光レンズは、前記カップレンズの出射側に配置される。前記カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、前記底面と前記天面とに連なる側面と、前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
点状に発光する光源と、
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、を備え、
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、
前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きい、
照明装置。
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、を備え、
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、
前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きい、
照明装置。
【請求項2】
前記集光レンズの外径は、前記カップレンズから前記集光レンズが変位する所定の距離内で最大に離された位置での、前記カップレンズから出射した光の最外周の径よりも大きい、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記集光レンズは、フレネルレンズである、
請求項１または２に記載の照明装置。
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記集光レンズは、前記光源および前記カップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持される、
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項5】
前記カップレンズは、前記天面の略中央に設けられる凸部を有する、
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項6】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１～５のいずれか一つに記載の照明装置。
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１～５のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項7】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、すり鉢状の面である、
請求項１～４、６のいずれか一つに記載の照明装置。
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、すり鉢状の面である、
請求項１～４、６のいずれか一つに記載の照明装置。
【手続補正書】
【提出日】2022-06-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、カップレンズと、集光レンズとを備える。前記光源は、点状に発光する。前記カップレンズは、前記光源の出射側に配置される。前記集光レンズは、前記カップレンズの出射側に配置される。前記カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、前記底面と前記天面とに連なる側面と、前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きく、前記カップレンズの前記側面は、少なくとも外周部において光を光軸よりも外側に傾ける。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
点状に発光する光源と、
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、を備え、
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、
前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きく、
前記カップレンズの前記側面は、少なくとも外周部において光を光軸よりも外側に傾ける、
照明装置。
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、を備え、
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、
前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きく、
前記カップレンズの前記側面は、少なくとも外周部において光を光軸よりも外側に傾ける、
照明装置。
【請求項2】
前記集光レンズの外径は、前記カップレンズから前記集光レンズが変位する所定の距離内で最大に離された位置での、前記カップレンズから出射した光の最外周の径よりも大きい、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記集光レンズは、略円板状のフレネルレンズである、
請求項１または２に記載の照明装置。
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記集光レンズは、前記光源および前記カップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持される、
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
請求項１～３のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項5】
前記カップレンズは、前記天面の略中央に設けられる凸部を有する、
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項6】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１～５のいずれか一つに記載の照明装置。
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１～５のいずれか一つに記載の照明装置。
【請求項7】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、すり鉢状の面である、
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、すり鉢状の面である、
請求項１～４のいずれか一つに記載の照明装置。
【手続補正書】
【提出日】2022-11-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、光源と、カップレンズと、集光レンズとを備える。前記光源は、点状に発光する。前記カップレンズは、前記光源の出射側に配置される。前記集光レンズは、前記カップレンズの出射側に配置される。前記カップレンズは、第１の外形の略円形の底面と、前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、前記底面と前記天面とに連なる側面と、前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部とを備える。前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きい。前記集光レンズは、略円板状のフレネルレンズであり、前記集光レンズは、前記光源および前記カップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持され、前記集光レンズの外径は、前記カップレンズから前記集光レンズが変位する所定の距離内で最大に離された位置での、前記光源の中心から出射した光のうち前記カップレンズの前記傾斜部の最外周から出射した光の前記集光レンズに入射する際の径である最外周の径よりも大きく、前記集光レンズは、前記カップレンズから前記集光レンズが前記所定の距離内で離れるほど、前記最外周の径が大きくなる前記略円板状のフレネルレンズである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
点状に発光する光源と、
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、を備え、
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、
前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きく、
前記集光レンズは、略円板状のフレネルレンズであり、
前記集光レンズは、前記光源および前記カップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持され、
前記集光レンズの外径は、前記カップレンズから前記集光レンズが変位する所定の距離内で最大に離された位置での、前記光源の中心から出射した光のうち前記カップレンズの前記傾斜部の最外周から出射した光の前記集光レンズに入射する際の径である最外周の径よりも大きく、
前記集光レンズは、前記カップレンズから前記集光レンズが前記所定の距離内で離れるほど、前記最外周の径が大きくなる前記略円板状のフレネルレンズである、
照明装置。
前記光源の出射側に配置されるカップレンズと、
前記カップレンズの出射側に配置される集光レンズと、
を備え、
前記カップレンズは、
第１の外形の略円形の底面と、
前記第１の外形よりも大きい第２の外形の略円形で、前記底面よりも出射側に光軸方向に離間した天面と、
前記底面と前記天面とに連なる側面と、
前記底面の略中央に設けられ、前記光源を収容する略円筒状の凹部と、を備え、
前記カップレンズは、前記天面の外周部から中央に向けて入射側に傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部から出射する光が光軸から外側に拡がるように構成されており、
前記集光レンズの外径は前記カップレンズの外径よりも大きく、
前記集光レンズは、略円板状のフレネルレンズであり、
前記集光レンズは、前記光源および前記カップレンズに対して、光軸方向に移動可能に支持され、
前記集光レンズの外径は、前記カップレンズから前記集光レンズが変位する所定の距離内で最大に離された位置での、前記光源の中心から出射した光のうち前記カップレンズの前記傾斜部の最外周から出射した光の前記集光レンズに入射する際の径である最外周の径よりも大きく、
前記集光レンズは、前記カップレンズから前記集光レンズが前記所定の距離内で離れるほど、前記最外周の径が大きくなる前記略円板状のフレネルレンズである、
照明装置。
【請求項2】
前記カップレンズは、前記天面の略中央に設けられる凸部を有する、
請求項１に記載の照明装置。
請求項１に記載の照明装置。
【請求項3】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１または２に記載の照明装置。
前記カップレンズの入射面となる前記凹部の底面は、フラットな面または入射側に対して凹となる面である、
請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項4】
前記光源は、発光波長の異なる複数の発光素子が多灯配置され、
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、すり鉢状の面である、
請求項１に記載の照明装置。
前記カップレンズの出射面となる前記天面は、すり鉢状の面である、
請求項１に記載の照明装置。