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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】P2024150363
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】照明装置
(51)【国際特許分類】
F21S 2/00 20160101AFI20241016BHJP
F21S 43/247 20180101ALI20241016BHJP
F21S 43/236 20180101ALI20241016BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20241016BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20241016BHJP
F21Y 101/00 20160101ALN20241016BHJP
【ＦＩ】
F21S2/00 412
F21S43/247
F21S43/236
F21S2/00 330
F21Y115:10
F21Y115:30
F21Y101:00 100
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023063769
(22)【出願日】2023-04-10
(71)【出願人】
【識別番号】505474256
【氏名又は名称】佐藤ライト工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100174090
【弁理士】
【氏名又は名称】和気 光
(74)【代理人】
【識別番号】100205383
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 諭史
(74)【代理人】
【識別番号】100224661
【弁理士】
【氏名又は名称】牧内 直征
(74)【代理人】
【識別番号】100100251
【弁理士】
【氏名又は名称】和気 操
(72)【発明者】
【氏名】土井 元裕
【テーマコード（参考）】
3K244
【Ｆターム（参考）】
3K244AA05
3K244BA11
3K244BA26
3K244CA02
3K244DA01
3K244DA02
3K244DA10
(57)【要約】
【課題】光軸方向と平行な方向へ光を照射する構成において、小型化を図りつつ、光の利用効率の高い照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、光源３と、光源側より順に配置された第１レンズＬ１、正のパワーを持つ第２レンズＬ２、絞り、正のパワーを持つ第３レンズＬ３を有し、光源３の光軸Ｏａと平行な光軸方向へ光を照射する照明装置であり、第１レンズＬ１は、光源３からの光が入射される入射面ｆ１と、正のパワーを持つ屈折面であり入射面ｆ１よりも径の大きい出射面ｆ２と、入射面ｆ１と出射面ｆ２との間に一体に設けられ、光源３の光軸方向へ延びる導光部Ｌ１ａとを有し、導光部Ｌ１ａは、その側面に、入射面ｆ１から入射した光の一部を出射面ｆ２に向けて反射する反射面ｆ３を有する。
【選択図】図１
【解決手段】照明装置１は、光源３と、光源側より順に配置された第１レンズＬ１、正のパワーを持つ第２レンズＬ２、絞り、正のパワーを持つ第３レンズＬ３を有し、光源３の光軸Ｏａと平行な光軸方向へ光を照射する照明装置であり、第１レンズＬ１は、光源３からの光が入射される入射面ｆ１と、正のパワーを持つ屈折面であり入射面ｆ１よりも径の大きい出射面ｆ２と、入射面ｆ１と出射面ｆ２との間に一体に設けられ、光源３の光軸方向へ延びる導光部Ｌ１ａとを有し、導光部Ｌ１ａは、その側面に、入射面ｆ１から入射した光の一部を出射面ｆ２に向けて反射する反射面ｆ３を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、光源側より順に配置された第１レンズ、正のパワーを持つ第２レンズ、絞り、正のパワーを持つ第３レンズを有し、前記光源の光軸と平行な光軸方向へ光を照射する照明装置であり、
前記第１レンズは、前記光源からの光が入射される入射面と、正のパワーを持つ屈折面であり前記入射面よりも径の大きい出射面と、前記入射面と前記出射面との間に一体に設けられ、前記光源の光軸方向へ延びる導光部とを有し、前記導光部は、その側面に、前記入射面から入射した光の一部を前記出射面に向けて反射する反射面を有することを特徴とする照明装置。
前記第１レンズは、前記光源からの光が入射される入射面と、正のパワーを持つ屈折面であり前記入射面よりも径の大きい出射面と、前記入射面と前記出射面との間に一体に設けられ、前記光源の光軸方向へ延びる導光部とを有し、前記導光部は、その側面に、前記入射面から入射した光の一部を前記出射面に向けて反射する反射面を有することを特徴とする照明装置。
【請求項2】
前記第１レンズに入射した光のうち、前記反射面に反射されずに前記出射面で屈折され出射する光の有効径をＡ、前記反射面に反射され、かつ、前記出射面で屈折され出射する光の有効径をＡ’としたとき、これら有効径が、前記第１レンズの前記出射面と前記第２レンズの前記入射面との間の範囲において、下記の関係を満たすこと特徴とする請求項１記載の照明装置。
０．６≦（Ａ’／Ａ）≦１
０．６≦（Ａ’／Ａ）≦１
【請求項3】
前記第１レンズの前記出射面と前記第２レンズの前記入射面との間の範囲における前記第１レンズによる集光分布のピーク位置は、前記光源の光軸を中心とした前記有効径Ａの９０％の範囲内に含まれることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項4】
前記第１レンズにおいて、前記導光部は出射側に向かうにしたがい拡径する円錐台状部を有し、該円錐台状部の側面が前記反射面を形成し、かつ、小径側の端面が前記入射面を形成しており、前記入射面のレンズ直径Ｄ１と、前記円錐台状部の大径側の端部におけるレンズ直径Ｄ２が下記の関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
２＜（Ｄ２／Ｄ１）＜６
２＜（Ｄ２／Ｄ１）＜６
【請求項5】
前記導光部は、前記円錐台状部の大径側の端部からさらに拡径したフランジ部を有し、前記第１レンズに入射した光は、前記フランジ部から外部に出射されないことを特徴とする請求項４記載の照明装置。
【請求項6】
前記第１レンズの前記入射面のレンズ直径Ｄ１と、前記光源から前記第１レンズの前記入射面までの距離Ｔ１が、下記の関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
（Ｄ１／２）／Ｔ１≧０．５７
（Ｄ１／２）／Ｔ１≧０．５７
【請求項7】
前記第２レンズの入射面に入射する光束の最外光線のチーフレイアングル（ＣＲＡ）が下記の関係を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
０°≦ＣＲＡ≦１５°
０°≦ＣＲＡ≦１５°
【請求項8】
前記照明装置において、前記第２レンズの入射面のレンズ直径の最外部は、前記第１レンズの前記出射面から出射する光束の最外光線の出射位置を中心とした光軸方向に対して±３０°以内の範囲に位置することを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
【請求項9】
前記第２レンズの入射面は、光源側に凸面を向けて形成され、前記第３レンズの出射面は、照射側に凸面を向けて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
【請求項10】
前記照明装置において、前記光源から前記第３レンズの出射面までの距離が１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加飾照明やスポット照明などに用いられる照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、任意のデザインが施されたデザインフィルムを用いて、模様が付いた投影像を映す照明装置が知られている（特許文献１参照）。例えば、特許文献１の照明装置は、光源から出射される光をデザインフィルム、および投影レンズに透過させてデザインを投影する。
【0003】
このような加飾照明に用いられる照明装置として、例えば車両に取り付けられるロゴランプが知られている。ロゴランプは、夜間に乗降者の足元を照らす足元照明の役割と加飾性を担っており、需要が高まりつつある。このようなロゴランプの多くは、サイドミラーや車両ドアの内側に組み込まれて使用されている。
【0004】
また、近年では多くの設備や場所などにおいて加飾照明やスポット照明などの照明装置が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－４６７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上記のような照明装置は、小スペースに収めるための小型化および明るさの確保が要求されている。例えば、サイドミラーに設置される照明装置などでは、照射方向での長さ制限が厳しく要求される一方で、投影インパクトを得るための高照度が要求されている。また、照射方向での長さ制限を受けて、照明装置の構成として光源の光軸方向と交差する方向へ光を反射させて照射する構成も採用し得るが、構成が複雑になる傾向があることから、光源の光軸方向と平行な方向へ光を照射する構成も求められている。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光軸方向と平行な方向へ光を照射する構成において、小型化を図りつつ、光の利用効率の高い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】
本発明の照明装置は、光源と、光源側より順に配置された第１レンズ、正のパワーを持つ第２レンズ、絞り、正のパワーを持つ第３レンズを有し、上記光源の光軸と平行な光軸方向へ光を照射する照明装置であり、上記第１レンズは、上記光源からの光が入射される入射面と、正のパワーを持つ屈折面であり上記入射面よりも径の大きい出射面と、上記入射面と上記出射面との間に一体に設けられ、上記光源の光軸方向へ延びる導光部とを有し、上記導光部は、その側面に、上記入射面から入射した光の一部を上記出射面に向けて反射する反射面を有することを特徴とする。
【0009】
上記第１レンズに入射した光のうち、上記反射面に反射されずに上記出射面で屈折され出射する光の有効径をＡ、上記反射面に反射され、かつ、上記出射面で屈折され出射する光の有効径をＡ’としたとき、これら有効径が、上記第１レンズの上記出射面と上記第２レンズの上記入射面との間の範囲において、下記の関係を満たすこと特徴とする。
０．６≦（Ａ’／Ａ）≦１
０．６≦（Ａ’／Ａ）≦１
【0010】
上記第１レンズの上記出射面と上記第２レンズの上記入射面との間の範囲における上記第１レンズによる集光分布のピーク位置は、上記光源の光軸を中心とした上記有効径Ａの９０％の範囲内に含まれることを特徴とする。
【0011】
上記第１レンズにおいて、上記導光部は出射側に向かうにしたがい拡径する円錐台状部を有し、該円錐台状部の側面が上記反射面を形成し、かつ、小径側の端面が上記入射面を形成しており、上記入射面のレンズ直径Ｄ１と、上記円錐台状部の大径側の端部におけるレンズ直径Ｄ２が下記の関係を満たすことを特徴とする。
２＜（Ｄ２／Ｄ１）＜６
２＜（Ｄ２／Ｄ１）＜６
【0012】
上記導光部は、上記円錐台状部の大径側の端部からさらに拡径したフランジ部を有し、上記第１レンズに入射した光は、上記フランジ部から外部に出射されないことを特徴とする。
【0013】
上記第１レンズの上記入射面のレンズ直径Ｄ１と、上記光源から上記第１レンズの上記入射面までの距離Ｔ１が、下記の関係を満たすことを特徴とする。
（Ｄ１／２）／Ｔ１≧０．５７
（Ｄ１／２）／Ｔ１≧０．５７
【0014】
上記第２レンズの入射面に入射する光束の最外光線のチーフレイアングル（ＣＲＡ）が下記の関係を満たすことを特徴とする。
０°≦ＣＲＡ≦１５°
０°≦ＣＲＡ≦１５°
【0015】
上記照明装置において、上記第２レンズの入射面のレンズ直径の最外部は、上記第１レンズの上記出射面から出射する光束の最外光線の出射位置を中心とした光軸方向に対して±３０°以内の範囲に位置することを特徴とする。
【0016】
上記第２レンズの入射面は、光源側に凸面を向けて形成され、上記第３レンズの出射面は、照射側に凸面を向けて形成されていることを特徴とする。
【0017】
上記照明装置において、上記光源から上記第３レンズの出射面までの距離が１００ｍｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明の照明装置は、光源と、光源側より順に配置された第１レンズ、正のパワーを持つ第２レンズ、絞り、正のパワーを持つ第３レンズを有し、光源の光軸方向に沿うように照射光を照射する照明装置であり、全系におけるパワー配置などを設定した上でさらに、第１レンズは、光源からの光が入射される入射面と、正のパワーを持つ屈折面であり入射面よりも径の大きい出射面と、入射面と出射面との間に一体に設けられ、光源の光軸方向へ延びる導光部とを有し、導光部は、その側面に、入射面から入射した光の一部を出射面に向けて反射する反射面を有しており、第１レンズに照度分布制御と集光の役割を持たせることで、レンズ全体構成を効率化でき、結果として照射方向のサイズを小さくできる。これにより、小型化を図りつつ、光の利用効率の高い照明装置が得られる。
【0019】
第１レンズに入射した光のうち、反射面に反射されずに出射面で屈折され出射する光の有効径をＡ、反射面に反射され、かつ、出射面で屈折され出射する光の有効径をＡ’としたとき、これら有効径Ａ、Ａ’が上記の関係を満たすことで、例えばデザインフィルムなどが配置される上記範囲において、有効径Ａの周辺部の光量調整をしやすくなり、また反射面にて反射された光を第２レンズに入射させやすくなり、光量ロスを少なくできる。例えば、上記範囲における第１レンズによる集光分布のピーク位置は、光源の光軸を中心とした有効径Ａの９０％の範囲内に含まれるので、周辺部の光量を確保することができる。
【0020】
第１レンズにおいて、導光部は出射側に向かうにしたがい拡径する円錐台状部を有し、入射面のレンズ直径Ｄ１と、円錐台状部の大径側の端部におけるレンズ直径Ｄ２が上記の関係を満たすので、導光部の反射面によって反射される反射光の方向を制御しやすくなる。
【0021】
また、第１レンズの入射面のレンズ直径Ｄ１と、光源から第１レンズの入射面までの距離Ｔ１が、上記の関係を満たすので、広い配光光源に対しても光源から発せられた光を漏らさず、第１レンズに入射させやすくなり、光量ロスを少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の照明装置の一形態の概略構成図である。
【図3】第１レンズからの出射光の光線を示す図である。
【図4】第２レンズにおけるチーフレイアングルを説明するための図である。
【図5】照明装置における光線を示す図である。
【図6】第１レンズによる集光分布を示す図である。
【図7】照明装置の別形態における光線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
本発明の照明装置の一形態について図１に基づいて説明する。図１の照明装置は、例えば、被照射面に任意のデザインを表示するものである。この照明装置は、例えば車両のサイドミラーに搭載され、被照射面となる地面にロゴマークなどを映し出す車両用照明装置などとして用いられる。その他、任意の投影像（デザイン）をスクリーンなどに映し出す照明装置などとして用いられる。図１に示す照明装置１は、光源の光軸Ｏａに平行な方向（光軸方向ともいう）へ向けて照射光を照射する装置である。
【0024】
照明装置１は、ハウジング２の空間内に、光源３と、光源側より順に配置された第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、絞りＳ、第３レンズＬ３を有する。これらは、各レンズなどの中心軸が光軸Ｏａと一致するように配置されている。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３は、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ガラスなどの透明材質によって形成される。
【0025】
図１では、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に画像生成部としてデザインフィルム４が配置されている。なお、本発明の照明装置において画像生成部は必須ではなく、画像生成部を配置せずに当該照明装置をスポット照明などとして用いてもよい。
【0026】
ハウジング２には第３レンズＬ３に対応する位置に開口部２ａが設けられている。図１では、第３レンズＬ３は、その出射面ｆ７が開口部２ａから露出するように設けられている。出射面ｆ７から出射された光は、他の光学素子を介さずに被照射面（図示省略）に映し出される。なお、ハウジング２には、開口部２ａを覆うカバーなどが設けられていてもよい。照明装置１の外形形状は、例えば矩形状や円筒形状である。
【0027】
光源３には、ＬＥＤ、ＬＤ、電球などを用いることができる。例えば、ＬＥＤは回路基板上に設けられる。ＬＥＤとしては、例えば、青色、赤色、および緑色などの単色系ＬＥＤ、あるいは青色系ＬＥＤ、赤色系ＬＥＤ、および緑色系ＬＥＤを備えたＲＧＢ型のＬＥＤを使用できる。本発明において、光源は、光束断面形状が円形状の光を放射する光源であることが好ましい。
【0028】
光源３から出射された光は、第１レンズＬ１に入射する。第１レンズＬ１は、光源３からの光が入射される入射面ｆ１と、正のパワーを持つ屈折面であり、入射面ｆ１よりも径の大きい出射面ｆ２と、入射面ｆ１と出射面ｆ２との間に一体に設けられ、光源３の光軸方向へ延びる導光部Ｌ１ａとを有する。導光部Ｌ１ａは、入射面ｆ１から入射した光を通過させ出射面ｆ２へ導く部分であり、その側面に、入射面ｆ１から入射した光の一部を出射面ｆ２に向けて反射する反射面ｆ３を有する。
【0029】
第１レンズＬ１は、光源３から出射された光をレンズ内で反射して照度分布を制御する機能および集光する機能を有する光学素子である。第１レンズＬ１は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面ｆ１と、出射面ｆ２と、反射面ｆ３とを有する。これら光学機能面は、第１レンズＬ１に一体に設けられている。図１において、第１レンズＬ１は、光軸Ｏａに対し回転対称な形状を有しており、光軸Ｏａと直交する断面形状は円形である。
【0030】
第１レンズＬ１において、導光部Ｌ１ａは出射側に向かうにしたがい拡径する円錐台状部Ｌ１ｂを有している。この場合、円錐台状部Ｌ１ｂの側面が反射面ｆ３を形成し、かつ、小径側の端面が入射面ｆ１を形成する。図１に示す円錐台状部Ｌ１ｂにおいて、入射面ｆ１は、光軸Ｏａと直交する平面で形成されているが、これに限らず、入射面ｆ１は、光源側に凸曲面や凹曲面で形成されてもよい。
【0031】
ここで、第１レンズの各寸法について図２を用いて説明する。第１レンズＬ１の入射面ｆ１は、その中心軸が光源３の光軸Ｏａと一致するように対向して配置される。光源３と第１レンズＬ１の位置関係は、特に限定されないが、第１レンズＬ１の入射面ｆ１のレンズ直径Ｄ１と、光源３から第１レンズＬ１の入射面ｆ１までの距離Ｔ１が、下記の式（１）を満たすことが好ましい。
（Ｄ１／２）／Ｔ１≧０．５７・・・（１）
上記の式（１）における「０．５７」は、ｔａｎ３０に相当する値である。光源によっては、光軸Ｏａに対して３０°以上の広がりを持った光線を発する光源もある。上記の式（１）を満たすことで、このような光源を使用した場合であっても、光源から発せられる光線を有効的に第１レンズＬ１に入射させることができる。なお、（Ｄ１／２）／Ｔ１の上限は、例えば２．０である。
（Ｄ１／２）／Ｔ１≧０．５７・・・（１）
上記の式（１）における「０．５７」は、ｔａｎ３０に相当する値である。光源によっては、光軸Ｏａに対して３０°以上の広がりを持った光線を発する光源もある。上記の式（１）を満たすことで、このような光源を使用した場合であっても、光源から発せられる光線を有効的に第１レンズＬ１に入射させることができる。なお、（Ｄ１／２）／Ｔ１の上限は、例えば２．０である。
【0032】
また、入射面ｆ１のレンズ直径Ｄ１と、円錐台状部Ｌ１ｂの大径側の端部（円錐台状部の底面に相当する）におけるレンズ直径Ｄ２は、（Ｄ２＞Ｄ１）の関係となっており、さらに、下記の式（２）を満たすことが好ましい。
２＜（Ｄ２／Ｄ１）＜６・・・（２）
上記の式（２）を満たすことで、反射面ｆ３によって反射される反射光の方向を制御しやすくなる。その結果、反射光を出射面ｆ２から出射させることができ、例えばフランジ部Ｌ１ｃから外部に出射されることを防止できる。上記式（２）において、（Ｄ２／Ｄ１）は５未満であってもよく、４未満であってもよい。反射面ｆ３は、第１レンズＬ１内に入射した入射光の一部を出射面ｆ２へ向けて反射するものであり、反射面ｆ３の形状は、傾斜平面に限らず、例えば外側に凸曲面に形成されていてもよい。なお、円錐台状部Ｌ１ｂにおける、光軸Ｏａと直交する断面形状は円形である。
２＜（Ｄ２／Ｄ１）＜６・・・（２）
上記の式（２）を満たすことで、反射面ｆ３によって反射される反射光の方向を制御しやすくなる。その結果、反射光を出射面ｆ２から出射させることができ、例えばフランジ部Ｌ１ｃから外部に出射されることを防止できる。上記式（２）において、（Ｄ２／Ｄ１）は５未満であってもよく、４未満であってもよい。反射面ｆ３は、第１レンズＬ１内に入射した入射光の一部を出射面ｆ２へ向けて反射するものであり、反射面ｆ３の形状は、傾斜平面に限らず、例えば外側に凸曲面に形成されていてもよい。なお、円錐台状部Ｌ１ｂにおける、光軸Ｏａと直交する断面形状は円形である。
【0033】
また、入射面ｆ１から円錐台状部Ｌ１ｂの大径側の端部までの距離Ｔ２（円錐台状部の高さに相当する）と、レンズ直径Ｄ２との関係は、（Ｔ２＞Ｄ２）が好ましく、距離Ｔ２は、レンズ直径Ｄ２の１．５倍～３．０倍がより好ましい。例えば、この範囲にすることで、第１レンズの小型化を図りつつ、照射領域内における照度分布を制御しやすくなる。
【0034】
図２において、導光部は、円錐台状部Ｌ１ｂの大径側の端部から更に拡径したフランジ部Ｌ１ｃを有する。例えば、フランジ部Ｌ１ｃは全周にわたり円環状に形成されている。なお、フランジ部Ｌ１ｃは、全周に設けずに円周方向の一部分に設けてもよい。フランジ部Ｌ１ｃは、例えば第１レンズＬ１をハウジングに固定する固定部として機能する。照明装置に具備されるレンズのうち、最も光源側に位置する第１レンズＬ１をフランジ部Ｌ１ｃによって固定させることで、照射性能を安定的に発揮させることができる。なお、導光部がフランジ部Ｌ１ｃを有する構成においては、第１レンズＬ１に入射した光を出射面ｆ２に導きやすくするため、出射面ｆ２のレンズ直径Ｄ３は、上記Ｄ２よりも大きいことが好ましい（Ｄ３＞Ｄ２）。
【0035】
なお、第１レンズにおいて、フランジ部の構成は必須ではなく、例えば、円錐台状部Ｌ１ｂが入射面ｆ１から出射面ｆ２までにかけて形成されていてもよい。その場合、出射面ｆ２のレンズ直径Ｄ３は、上記Ｄ２と等しくなる。
【0036】
第１レンズＬ１の出射面ｆ２は、正のパワーを持つ屈折面であり、照射側に凸面を向けている。出射面ｆ２のレンズ直径Ｄ３は、入射面ｆ１のレンズ直径Ｄ１よりも大きくなっている（Ｄ３＞Ｄ１）。第１レンズＬ１に入射した光のうち、一部は反射面ｆ３で反射されずに出射面ｆ２で屈折されて出射し、残りは、反射面ｆ３で反射され、かつ、出射面ｆ２で屈折されて出射する。
【0037】
図１に戻り、第１レンズＬ１から出射した光はデザインフィルム４を透過する。デザインフィルム４は、例えば遮光部と非遮光部を有し、当該フィルムを透過する光の光線量の差が模様となって表れる。デザインフィルムには、公知のものを用いることができる。なお、画像生成部は、光源から出射された光を変調して画像を生成するものでもよく、例えば、光の偏光成分を制御することによって画像を形成する透過型または反射型の液晶表示素子や、光の進行方向を制御することによって画像を形成する反射型のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）素子などであってもよい。
【0038】
デザインフィルム４は、第１レンズＬ１の出射面ｆ２と第２レンズＬ２の入射面ｆ４との間の範囲において、第１レンズＬ１の出射面ｆ２寄りに設置されている。第１レンズＬ１の出射面ｆ２寄りとは、出射面ｆ２と入射面ｆ４との間の範囲（図３に示す範囲Ｒ）の光軸方向における中間位置よりも出射面ｆ２に近い側を指す。
【0039】
図１に示す照明装置１は、デザインフィルム４によって生成された画像光を光軸方向に沿うように投影するための投影レンズとして、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を有している。
【0040】
第２レンズＬ２は正のパワーを持つレンズであり、入射面ｆ４は光源側に凸面を向けて形成され、出射面ｆ５は照射側に凸面を向けて形成されている。第２レンズＬ２は、光軸Ｏａに対し回転対称な形状を有している。図１では、入射面ｆ４および出射面ｆ５の両面が非球面となっているが、これらの面の少なくとも一方を球面としてもよい。図１において、入射面ｆ４のレンズ直径は、出射面ｆ５のレンズ直径よりも大きくなっている。また、第２レンズＬ２において、入射面ｆ４と出射面ｆ５の間にはフランジ部が形成されており、ハウジング２への取り付けなどに利用される。
【0041】
絞りＳには、例えば遮光性の板材を用いることができる。絞り孔が透過部を形成し、板材のその他の部分が遮光部を形成する。絞りＳは、光路において第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間に配置されていればよい。例えば、絞りＳは超音波溶着などによりハウジング２に固定され、絞りＳが第３レンズＬ３よりも照射側に配置される構成に比べて、照明装置内部（光源側）の気密性を向上させやすくなる。また、第３レンズＬ３の出射面ｆ７に付着したゴミの除去などについても有利である。
【0042】
第３レンズＬ３は正のパワーを持つレンズであり、入射面ｆ６は光源側に凹面を向けて形成され、出射面ｆ７は照射側に凸面を向けて形成されている。第３レンズＬ３は、光軸Ｏａに対し回転対称な形状を有している。図１では、入射面ｆ６および出射面ｆ７の両面が非球面となっているが、これらの面の少なくとも一方を球面としてもよい。図１において、出射面ｆ７のレンズ直径は、入射面ｆ６のレンズ直径よりも大きくなっている。また、第３レンズＬ３において、入射面ｆ６と出射面ｆ７の間にはフランジ部が形成されており、ハウジング２への取り付けなどに利用される。
【0043】
照明装置１の全体的なサイズは、特に限定されないが、本発明の照明装置はコンパクトであるので、小スペース内に搭載される照明装置に適している。例えば、光源から第３レンズＬ３の出射面ｆ７（具体的には凸面の頂点）までの距離は１００ｍｍ以下であり、５０ｍｍ以下であってもよく、３０ｍｍ以下であってもよい。
【0044】
照明装置１において、第１レンズＬ１は、該レンズに入射した光のうち、その一部を反射面ｆ３にて反射させて出射面ｆ２から２種類の出射光を出射することで、例えばデザインフィルム４を通過する光について、照度の部分的な偏り（例えば中心部付近などへの偏り）を抑制しやすくなる。
【0045】
図３（ａ）には、第１レンズＬ１において反射面ｆ３で反射されていない出射光の光線を示し、図３（ｂ）には、第１レンズＬ１において反射面ｆ３で反射された出射光の光線を示す。第１レンズＬ１に入射した光のうち、反射面ｆ３で反射されずに出射面ｆ２で屈折され出射する光の有効径をＡ（図３（ａ）参照）、反射面ｆ３で反射され、かつ、出射面ｆ２で屈折され出射する光の有効径をＡ’（図３（ｂ）参照）としたとき、これら有効径が、第１レンズＬ１の出射面ｆ２と第２レンズＬ２の入射面ｆ４との間の範囲Ｒにおいて、下記の式（３）を満たすことが好ましい。
０．６≦（Ａ’／Ａ）≦１・・・（３）
０．６≦（Ａ’／Ａ）≦１・・・（３）
【0046】
上記範囲Ｒは、出射面ｆ２と入射面ｆ４の両凸面の頂点間の範囲である。例えば、デザインフィルム４はこの範囲Ｒ内に配置される。図３に示すように、第１レンズＬ１の出射面ｆ２から出射される光線は収束する側に屈折するが、反射面ｆ３で反射されて出射される光線の方が、反射面ｆ３で反射されない光線に比べて、より収束した光線となる傾向がある。上記の式（３）における（Ａ’／Ａ）は、１未満が好ましく、０．９以下であってもよい。
【0047】
また、第１レンズと第２レンズの位置関係で見ると、第２レンズＬ２の入射面ｆ４のレンズ直径の最外部Ｑは、第１レンズＬ１の出射面ｆ２から出射する光束の最外光線の出射位置Ｐを中心とした光軸方向に対して±３０°以内の範囲に位置することが好ましく、±２０°以内の範囲に位置することがより好ましい。これにより、第１レンズＬ１に対する第２レンズＬ２のレンズサイズを好適に設定でき、第２レンズＬ２の小型化を図りつつ、第１レンズからの出射光を第２レンズに漏れなく入射させることができる。
【0048】
なお、第２レンズＬ２の入射面ｆ４に入射する光束の最外光線、および第１レンズＬ１の出射面ｆ２から出射する光束の最外光線は、それぞれ第１レンズＬ１において反射面ｆ３で反射されていない光線に基づくものである（図３（ａ）参照）。
【0049】
図４は、第２レンズにおけるチーフレイアングルを説明する図を示す。図４では、デザインフィルム４によって生成される画像光の光束のうち、光軸に沿った主光線と最外光線を示している。第２レンズＬ２の入射面ｆ４に入射する光束の最外光線のチーフレイアングル（ＣＲＡ）は特に限定されないが、下記の式（４）を満たすことが好ましい。最外光線のチーフレイアングル（ＣＲＡ）は、図４に示すように、光軸に対する内径側に向かう光線の角度を指す。
０°≦ＣＲＡ≦１５°・・・（４）
上記の式（４）を満たすことで、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とのマッチングを良好にすることができる。上記の式（４）におけるＣＲＡは、１０°以下がより好ましい。
０°≦ＣＲＡ≦１５°・・・（４）
上記の式（４）を満たすことで、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とのマッチングを良好にすることができる。上記の式（４）におけるＣＲＡは、１０°以下がより好ましい。
【0050】
次に、照明装置における光線を図５に示す。図５に示すように、光源３からの光は第１レンズＬ１に入射されて、該レンズ内で有効径が拡がるように進み、出射面ｆ２から出射される。第１レンズＬ１から出射した光によって、デザインフィルム４を透過して画像光が形成される。デザインフィルム４から出射された画像光は、正のパワーを持つ第２レンズＬ２によって集光され、絞りＳを透過した後、第３レンズＬ３によって出射される。
【0051】
光源側から、屈折面が正のパワーを持つ第１レンズ、デザインフィルム４、正のパワーを持つ第２レンズＬ２、絞りＳ、正のパワーを持つ第３レンズＬ３を配置することで、レンズ構成を効率化しつつ、第３レンズに入射される画像光の有効光束を小さくして第３レンズ（特に入射側）をコンパクトにできる。
【0052】
ここで、図５に示す範囲Ｒにおける第１レンズによる集光分布の一例を図６に示す。図６は、範囲Ｒにおける位置としてデザインフィルム４上での集光分布を示している。図６において、横軸は光軸を中心（Ｘ座標値０）としたＸ座標値を示し、縦軸は照度を示す。図６の横軸の全領域がデザインフィルム４での有効径Ａに相当する。
【0053】
図６に示すように、光軸を中心とした一方向における集光分布において、ピークを対称に２箇所有している。図６では、ピーク位置は、光源の光軸を中心とした有効径Ａの９０％の範囲内に含まれており、より具体的には、有効径Ａの４０％～９０％の範囲内に含まれている。このような範囲内にピークを有することで、有効径Ａにおける周辺部の光量を確保しやすくなる。なお、中心側（例えば、有効径Ａの３０％の範囲内）にピークを有するようにしてもよい。
【0054】
本発明の照明装置は、上記図１～図６の構成に限定されるものではない。例えば、図１では、照明装置１が３枚のレンズ構成からなる例を示したが、これに限定されず、例えば、第２レンズＬ２を複数枚のレンズ群で構成してもよい。例えば、第２レンズＬ２を２枚のレンズ群で構成する場合、その第２レンズ群全体として正のパワーを持つことが好ましい。この場合、照明装置は４枚のレンズ構成からなる。
【0055】
また、図１では、第１レンズＬ１において、導光部Ｌ１ａが円錐台状部Ｌ１ｂを有する構成としたが、これに限定されず、例えば、導光部が角錐台状部（例えば五角錐台状部や六角錐台状部）を有する構成としてもよい。この場合、第１レンズの入射面から入射した光の一部は、角錐台状部の側面に形成される反射面によって反射されて出射面へ導かれる。
【0056】
また、本発明の照明装置は、例えば、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、画像生成部、および絞り以外の光学素子を有する構成としてもよい。例えば、照明装置に更に追加部品を設けて、光量を確保するようにしてもよい。この構成の一例を図７に示す。
【0057】
図７（ａ）は上述した照明装置（基本構成）における光線図を示し、図７（ｂ）は追加部品における光線図を示し、図７（ｃ）は合成光線図を示す。図７（ｂ）における追加部品は、上述した第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、画像生成部、および絞りを外側から取り囲むように配置された光学素子である。この光学素子は、上述した光源から発せられ、第１レンズに入射しきれない光を取り込み、当該光学素子の反射面によって照射方向側に向けて反射させる。反射された反射光は、上述した光源の光軸方向と略平行な平行光となって光学素子内を進み、出射面で屈折されて出射される。
【0058】
このように、追加部品を組み合わせることで、図７（ｃ）に示すように、光をより照射方向に向けて利用させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明の照明装置は、光軸方向と平行な方向へ光を照射する構成において、照射方向のサイズを小さくでき、かつ、光の利用効率が高いので、特に小スペースに設置される照明装置に適している。
【符号の説明】
【0060】
１ 照明装置
２ ハウジング
２ａ 開口部
３ 光源
４ デザインフィルム
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ１ａ 導光部
Ｌ１ｂ 円錐台状部
Ｌ１ｃ フランジ部
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｓ 絞り
ｆ１ 入射面
ｆ２ 出射面
ｆ３ 反射面
ｆ４ 入射面
ｆ５ 出射面
ｆ６ 入射面
ｆ７ 出射面
２ ハウジング
２ａ 開口部
３ 光源
４ デザインフィルム
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ１ａ 導光部
Ｌ１ｂ 円錐台状部
Ｌ１ｃ フランジ部
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｓ 絞り
ｆ１ 入射面
ｆ２ 出射面
ｆ３ 反射面
ｆ４ 入射面
ｆ５ 出射面
ｆ６ 入射面
ｆ７ 出射面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
