説明

照明装置用レンズおよび照明装置

【課題】照明装置が使用される用途等に応じて照明装置の配光角をより適切に設定するとともに照明光が照射される被照射部の明るさをより適切に設定することが可能な照明装置用レンズを提供する。
【解決手段】平板状に形成される照明装置用レンズ5は、一方の面5aにフレネルレンズからなるフレネルレンズ面5bが形成され、他方の面5cにフライアイレンズからなるフライアイレンズ面5dと、1つの凸レンズからなる凸レンズ面5eとが形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明装置に用いられる照明装置用レンズ、および、この照明装置用レンズを備える照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、発光ダイオードを光源とする照明装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の照明装置では、発光ダイオードは、基板に実装され、発光ダイオード上には、蛍光体が配置されている。また、発光ダイオードからの光の出射側には、第1のレンズと第2のレンズとの2枚のレンズが光の進行方向にこの順番で配置されている。第1のレンズの入射面は、フレネルレンズで構成され、第1のレンズの出射面は、フライアイレンズで構成されている。また、第2のレンズの入射面は、フライアイレンズで構成され、第2のレンズの出射面は、平面レンズで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−134316号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
照明装置においては、照明装置が使用される用途等に応じて、配光角(照射角)の広い照明装置(すなわち、照明装置からの照明光が照射される被照射部の範囲が広い照明装置)が要求されることもあれば、配光角の狭い照明装置(すなわち、被照射部の範囲が狭い照明装置)が要求されることもある。
【0005】
そこで、本発明の課題は、照明装置が使用される用途等に応じて照明装置の配光角をより適切に設定するとともに照明光が照射される被照射部の明るさをより適切に設定することが可能な照明装置用レンズを提供することにある。また、本発明の課題は、かかる照明装置用レンズを備え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】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明の照明装置用レンズは、略平板状に形成される照明装置用レンズであって、一方の面にフレネルレンズからなるフレネルレンズ面が形成され、他方の面にフライアイレンズからなるフライアイレンズ面が形成され、一方の面または他方の面の中心に1つの凸レンズからなる凸レンズ面が形成されていることを特徴とする。また、本発明において、凸レンズは、たとえば、非球面形状に形成されている。
【0007】
本発明の照明装置用レンズでは、照明装置用レンズの一方の面にフレネルレンズからなるフレネルレンズ面が形成されるとともに、照明装置用レンズの一方の面または他方の面の中心に1つの凸レンズからなる凸レンズ面が形成されている。そのため、フレネルレンズ面と凸レンズ面との2つのレンズ面を利用して、この照明装置用レンズが取り付けられる照明装置の配光角を制御すること、および、この照明装置用レンズが取り付けられる照明装置の照明光が照射される被照射部の明るさを制御することが可能になる。したがって、たとえば、特許文献1に記載の照明装置のように、フレネルレンズ面のみを利用して、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御する場合と比較して、照明装置の配光角および被照射部の明るさをより適切に制御することが可能になる。その結果、本発明の照明装置用レンズを用いれば、照明装置が使用される用途等に応じて照明装置の配光角をより適切に設定するとともに被照射部の明るさをより適切に設定することが可能になる。
【0008】
また、本発明では、フレネルレンズ面とフライアイレンズ面と凸レンズ面とが1枚の照明装置用レンズに形成されているため、たとえば、フレネルレンズ面およびフライアイレンズ面が形成される照明装置用レンズと、凸レンズ面が形成される照明装置用レンズとが個別に設けられている場合と比較して、照明装置用レンズを透過する光量のロスを低減することができる。したがって、本発明では、被照射部の明るさを確保することが可能になる。
【0009】
本発明において、凸レンズ面は、照明装置用レンズの他方の面の中心に形成されていることが好ましい。このように構成すると、フレネルレンズ面が形成される照明装置用レンズの一方の面の中心に凸レンズ面が形成されている場合と比較して、照明装置用レンズが取り付けられる照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。すなわち、照明装置用レンズの一方の面にフレネルレンズ面と凸レンズ面とが形成されている場合には、照明装置用レンズが取り付けられる照明装置の配光角や被照射部の明るさを照明装置用レンズの一方の面で同時に制御する必要があり、照明装置の配光角や被照射部の明るさの制御が難しくなるが、このように構成すると、照明装置用レンズの一方の面に形成されるフレネルレンズ面と、他方の面に形成される凸レンズ面とによって順次、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御することができるため、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。
【0010】
本発明の照明装置用レンズは、光源と、光源から出射された光の一部を前方へ反射する反射面が形成されたリフレクタとを備える照明装置であって、照明装置用レンズがリフレクタの前側に配置されている照明装置に用いることができる。この照明装置では、照明装置が使用される用途等に応じてその配光角をより適切に設定するとともに被照射部の明るさをより適切に設定することが可能になる。また、この照明装置では、被照射部の明るさを確保することが可能になる。
【0011】
本発明において、光源から出射された光の一部が直接入射するとともにリフレクタの反射面で反射された光が入射する照明装置用レンズの入射面に、フレネルレンズ面が形成され、入射面から入射した光が出射する照明装置用レンズの出射面に、フライアイレンズ面が形成されていることが好ましい。このように構成すると、照明装置用レンズの入射面にフライアイレンズ面が形成され、照明装置用レンズの出射面にフレネルレンズ面が形成されている場合と比較して、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。すなわち、照明装置用レンズの入射面にフライアイレンズ面が形成され、出射面にフレネルレンズ面が形成されている場合には、フライアイレンズ面を透過した光の進行方向が一定ではないため、フレネルレンズ面による照明装置の配光角や被照射部の明るさの制御が難しくなるが、このように構成すると、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。
【0012】
本発明において、凸レンズ面は、照明装置用レンズの出射面の中心に形成されていることが好ましい。このように構成すると、フレネルレンズ面が形成される照明装置用レンズの入射面の中心に凸レンズ面が形成されている場合と比較して、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。すなわち、照明装置用レンズの入射面にフレネルレンズ面と凸レンズ面とが形成されている場合には、照明装置の配光角や被照射部の明るさを照明装置用レンズの入射面で同時に制御する必要があり、照明装置の配光角や被照射部の明るさの制御が難しくなるが、このように構成すると、照明装置用レンズの入射面に形成されるフレネルレンズ面と、出射面に形成される凸レンズ面とによって順次、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御することができるため、照明装置の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。
【0013】
本発明において、リフレクタの反射面は、回転楕円面となっていることが好ましい。このように構成すると、リフレクタ内の所定の位置に光源を配置することで、光源から出射された光をリフレクタの反射面によって一定方向に向かって反射することが可能になる。
【0014】
本発明において、リフレクタの反射面は、特定範囲の波長の可視光を透過させるダイクロイックミラー膜によって形成されていることが好ましい。このように構成すると、リフレクタの後方へ所定の色の可視光を照射することが可能になる。したがって、照明装置の装飾的効果を高めることが可能になる。なお、リフレクタの反射面がダイクロイックミラー膜によって形成されていると、リフレクタの反射面で反射される可視光の光量が減るため、照明光が照射される被照射部が暗くなりやすくなるが、本発明では、フレネルレンズ面と凸レンズ面との2つのレンズ面を利用して、被照射部の明るさをより適切に制御することが可能になるため、被照射部の明るさを確保することが可能になる。
【0015】
本発明において、光源は、たとえば、発光ダイオードである。光源が発光ダイオードである場合には、被照射部に輝度ムラや色ムラが発生しやすくなるが、本発明では、照明装置用レンズにフライアイレンズ面が形成されているため、被照射部での輝度ムラや色ムラの発生を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【0016】
以上のように、本発明の照明装置用レンズを用いれば、照明装置が使用される用途等に応じて照明装置の配光角をより適切に設定するとともに被照射部の明るさをより適切に設定することが可能になる。また、本発明の照明装置では、照明装置が使用される用途等に応じてその配光角をより適切に設定するとともに被照射部の明るさをより適切に設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施の形態にかかる照明装置の概略構成を示す概略図である。
【図2】図1に示す照明装置用レンズの入射面を示す平面図である。
【図3】図1に示す照明装置用レンズの出射面を示す平面図である。
【図4】図3に示すフライアイレンズ面の一部の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【0019】
(照明装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる照明装置1の概略構成を示す概略図である。図2は、図1に示す照明装置用レンズ5の入射面5aを示す平面図である。図3は、図1に示す照明装置用レンズ5の出射面5cを示す平面図である。図4は、図3に示すフライアイレンズ面5dの一部の拡大平面図である。
【0020】
本形態の照明装置1は、図1に示すように、光源である発光ダイオード2と、リフレクタ3と、照明装置用レンズ5(以下、「レンズ5」とする)とを備えている。発光ダイオード2は、面発光ダイオードであり、基板6に実装されている。発光ダイオード2および基板6は、リフレクタ3の内部に配置され、リフレクタ3の内部に固定されている。本形態の発光ダイオード2は、白色光を出射する。
【0021】
リフレクタ3には、発光ダイオード2から出射された光の一部を前方へ反射する反射面3aが形成されている。反射面3aは、回転楕円面となっている。すなわち、反射面3aは、照明装置1の光軸Lを中心に所定形状の略半楕円弧を回転させたときの軌跡によって形成される曲面となっている。リフレクタ3の内周面には、特定範囲の波長の可視光を透過させるダイクロイックミラー膜がコーティングされており、反射面3aは、このダイクロイックミラー膜によって形成されている。本形態の反射面3aは、たとえば、発光ダイオード2から出射された白色光のうちの緑色光成分を透過させるダイクロイックミラー膜によって形成されている。また、リフレクタ3の本体は、ガラス等の透光性材料で形成されている。そのため、本形態では、発光ダイオード2から白色光が出射されると、リフレクタ3の外周面から緑色の可視光が漏れる。なお、反射面3aは、照明装置1の用途等に応じて、青色光成分や赤色光成分を透過させるダイクロイックミラー膜によって形成されても良い。
【0022】
レンズ5は、略平板状に形成されている。具体的には、レンズ5は、略円板状に形成されている。また、レンズ5は、リフレクタ3の前側に配置されている。本形態では、レンズ5の外周端部分は、リフレクタ3の開口側の外周端部分に固定されており、レンズ5は、リフレクタ3の出射面に配置されている。レンズ5は、その光軸と照明装置1の光軸Lとが一致するようにリフレクタ3に固定されている。レンズ5には、発光ダイオード2から出射された光の一部が直接、入射するとともに、発光ダイオード2から出射されリフレクタ3の反射面3aで反射された光が入射する。
【0023】
発光ダイオード2から出射された光およびリフレクタ3の反射面3aで反射された光が入射するレンズ5の入射面5aには、図1、図2に示すように、フレネルレンズからなるフレネルレンズ面5bが形成されている。入射面5aから入射した光が出射するレンズ5の出射面5cには、図1、図3に示すように、フライアイレンズからなるフライアイレンズ面5dと、1つの凸レンズからなる凸レンズ面5eとが形成されている。
【0024】
フレネルレンズ面5bは、入射面5aのほぼ全域に形成されている。凸レンズ面5eを構成する凸レンズは、非球面形状に形成されている。凸レンズ面5eは、出射面5cの中心に形成されている。この凸レンズ面5eは、光軸Lの方向(光軸方向)から見たときの形状が円形状となるように形成されている。フライアイレンズ面5dは、凸レンズ面5eを囲むように形成されている。また、フライアイレンズ面5dは、凸レンズ面5eを除く出射面5cのほぼ全域に形成されている。フライアイレンズ面5dを構成する複数の微小レンズ5fは、図4に示すように、光軸方向から見たときの形状が円形状となるように形成されている。なお、本形態の微小レンズ5fは、凸レンズであるが、微小レンズ5fは、凹レンズであっても良い。
【0025】
図1に示すように、出射面5cにおいて、凸レンズ面5eは、フライアイレンズ面5dよりも突出するように形成されている。また、図2、図3に示すように、光軸方向から見たときの凸レンズ面5eの直径は、フレネルレンズ面5bを構成するフレネルレンズの中心部5gの直径およびフライアイレンズ面5dを構成する微小レンズ5fの直径よりも大きくなっている。
【0026】
フライアイレンズ面5dは、主として、照明装置1から出射される照明光を均一化して、照明装置1の照明光が照射される被照射部(図示省略)での輝度ムラや色ムラの発生を抑制する機能を果たしている。すなわち、フライアイレンズ面5dを構成する微小レンズ5fは、被照射部での輝度ムラや色ムラの発生を抑制することができるように、その曲率、直径および厚さ等が設定されている。
【0027】
フレネルレンズ面5bおよび凸レンズ面5eは、主として、照明装置1の配光角(照射角)および被照射部の明るさを制御する機能を果たしている。たとえば、配光角が比較的狭い照明装置1の場合には、フレネルレンズ面5bは、配光角が狭くなるように配光角を制御する機能を果たしており、凸レンズ面5eは、フレネルレンズ面5bで制御された配光角がさらに狭くなるように配光角を制御して、比較的狭い領域となる被照射部の照度を高める機能を果たしている。また、たとえば、配光角が比較的広い照明装置1の場合には、フレネルレンズ面5bは、配光角が広くなるように配光角を制御する機能を果たしており、凸レンズ面5eは、フレネルレンズ面5bで制御された配光角が若干狭くなるように配光角を制御して、被照射部の光軸Lに近い部分の照度の低下を抑制する機能を果たしている。すなわち、フレネルレンズ面5bおよび凸レンズ面5eは、照明装置1に要求される配光角や被照射部の明るさに、照明装置1の配光角や被照射部の明るさが設定されるように、その曲率、直径、厚さ等が設定されている。なお、リフレクタ3に対する発光ダイオード2の配置位置を変えることで照明装置1の配光角を変化させることも可能である。
【0028】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、レンズ5の入射面5aにフレネルレンズ面5bが形成され、レンズ5の出射面5cに凸レンズ面5eが形成されている。そのため、フレネルレンズ面5bと凸レンズ面5eとの2つのレンズ面を利用して、照明装置1の配光角および被照射部の明るさを制御することができる。たとえば、配光角が比較的狭い照明装置1の場合や配光角が比較的広い照明装置1の場合に、フレネルレンズ面5bおよび凸レンズ面5eのそれぞれを上述のように機能させて、照明装置1の配光角および被照射部の明るさを制御することができる。したがって、フレネルレンズ面5bのみを利用して、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを制御する場合と比較して、照明装置1の配光角および被照射部の明るさをより適切に制御することが可能になる。その結果、本形態では、照明装置1が使用される用途等に応じて照明装置1の配光角をより適切に設定するとともに被照射部の明るさをより適切に設定することが可能になる。
【0029】
また、本形態では、レンズ5の入射面5aにフレネルレンズ面5bが形成され、出射面5cに凸レンズ面5eが形成されているため、フレネルレンズ面5bおよび凸レンズ面5eが入射面5aに形成されている場合と比較して、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。すなわち、入射面5aにフレネルレンズ面5bと凸レンズ面5eとが形成されている場合には、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを、曲率等の異なるフレネルレンズ面5bと凸レンズ面5eとによって入射面5aで同時に制御する必要があり、照明装置1の配光角や被照射部の明るさの制御が難しくなるが、本形態では、入射面5aに形成されるフレネルレンズ面5bと、出射面5cに形成される凸レンズ面5eとによって順次、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを制御することができるため、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。
【0030】
また、本形態では、入射面5aにフレネルレンズ面5bが形成され、出射面5cにフライアイレンズ面5dが形成されているため、入射面5aにフライアイレンズ面5dが形成され、出射面5cにフレネルレンズ面5bが形成されている場合と比較して、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。すなわち、入射面5aにフライアイレンズ面5dが形成され、出射面5cにフレネルレンズ面5bが形成されている場合には、フライアイレンズ面5dを透過した光の進行方向が一定ではないため、フレネルレンズ面5bによる照明装置1の配光角や被照射部の明るさの制御が難しくなるが、本形態では、このような問題が生じなくなり、照明装置1の配光角や被照射部の明るさを制御しやすくなる。
【0031】
本形態では、フレネルレンズ面5bとフライアイレンズ面5dと凸レンズ面5eとが1枚のレンズ5に形成されている。そのため、たとえば、フレネルレンズ面5bおよびフライアイレンズ面5dが形成されるレンズと、凸レンズ面5eが形成されるレンズとが個別に設けられている場合と比較して、レンズ5を透過する光量のロスを低減することができる。すなわち、フレネルレンズ面5bおよびフライアイレンズ面5dが形成されるレンズと、凸レンズ面5eが形成されるレンズとが個別に設けられている場合には、2枚のレンズのそれぞれで照明光が反射され、照明光はレンズを通過する際に4回反射されるが、本形態では、照明光がレンズ5を通過する際の反射回数が2回となるため、レンズ5を透過する光量のロスを低減することができる。したがって、本形態では、被照射部の明るさを確保することが可能になる。
【0032】
本形態では、リフレクタ3の反射面3aは、回転楕円面となっている。そのため、リフレクタ3内の所定の位置に発光ダイオード2を配置することで、発光ダイオード2から出射された光をリフレクタ3の反射面3aによって一定方向に向かって反射することが可能になる。
【0033】
本形態では、リフレクタ3の反射面3aは、特定範囲の波長の可視光を透過させるダイクロイックミラー膜によって形成されている。そのため、たとえば、リフレクタ3の外周面から漏れる緑色の可視光をリフレクタ3の後方へ照射することができる。したがって、本形態では、照明装置1の装飾的効果を高めることができる。なお、反射面3aがダイクロイックミラー膜によって形成されていると、反射面3aで反射される可視光の光量が減るため、被照射部が暗くなりやすくなるが、本形態では、フレネルレンズ面5bと凸レンズ面5eとの2つのレンズ面を利用して、被照射部の明るさをより適切に制御することが可能になるため、被照射部の明るさを確保することが可能になる。
【0034】
本形態の照明装置1では、光源として、発光ダイオード2が用いられている。そのため、照明装置1の省電力化を図ることができる。一方、本形態の発光ダイオード2は、面発光ダイオードであるため、被照射部に輝度ムラや色ムラが発生しやすくなるが、本形態では、レンズ5の出射面5cにフライアイレンズ面5dが形成されているため、被照射部での輝度ムラや色ムラの発生を抑制することが可能になる。
【0035】
(他の実施の形態)
上述した形態では、レンズ5の出射面5cの中心に凸レンズ面5eが形成されているが、レンズ5の入射面5aの中心に凸レンズ面5eが形成されても良い。また、上述した形態では、入射面5aにフレネルレンズ面5bが形成され、出射面5cにフライアイレンズ面5dおよび凸レンズ面5eが形成されているが、入射面5aにフライアイレンズ面5dおよび凸レンズ面5eが形成され、出射面5cにフレネルレンズ面5bが形成されても良い。
【0036】
上述した形態では、凸レンズ面5eを構成する凸レンズは、非球面形状に形成されているが、凸レンズ面5eを構成する凸レンズは、球面形状に形成されても良い。また、上述した形態では、フライアイレンズ面5dを構成する微小レンズ5fは、光軸方向から見たときの形状が円形状となるように形成されているが、微小レンズ5fは、光軸方向から見たときの形状が六角形状等の多角形状となるように形成されても良い。また、上述した形態では、フライアイレンズ面5dは、凸レンズ面5eを除く出射面5cのほぼ全域に形成されているが、被照射部の輝度ムラや色ムラに影響を与える光が透過する部分のみにフライアイレンズ面5dが形成されても良い。
【0037】
上述した形態では、レンズ5は、発光ダイオード2を光源とする照明装置1に用いられているが、レンズ5は、ハロゲンランプやメタルハライドランプ等のランプを光源とする照明装置に用いられても良い。また、上述した形態では、レンズ5は、リフレクタ3を備える照明装置1に用いられているが、レンズ5は、リフレクタ3を備えていない照明装置に用いられても良い。また、上述した形態では、リフレクタ3の反射面3aは、ダイクロイックミラー膜によって形成されているが、反射面3aは、アルミニウムの薄膜等によって形成されても良い。
【0038】
なお、上述した形態では、レンズ5の出射面5cに凸レンズ面5eが形成されているが、照明装置1に要求される配光角や被照射部の明るさによっては、出射面5cに凸レンズ面5eが形成されていないレンズ(すなわち、出射面5cにフライアイレンズ面5dのみが形成されているレンズ)を用いることも可能である。
【符号の説明】
【0039】
1 照明装置
2 発光ダイオード(光源)
3 リフレクタ
3a 反射面
5 レンズ(照明装置用レンズ)
5a 入射面(一方の面)
5b フレネルレンズ面
5c 出射面(他方の面)
5d フライアイレンズ面
5e 凸レンズ面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
略平板状に形成される照明装置用レンズであって、
一方の面にフレネルレンズからなるフレネルレンズ面が形成され、
他方の面にフライアイレンズからなるフライアイレンズ面が形成され、
前記一方の面または前記他方の面の中心に1つの凸レンズからなる凸レンズ面が形成されていることを特徴とする照明装置用レンズ。
【請求項2】
前記凸レンズは、非球面形状に形成されていることを特徴とする請求項1記載の照明装置用レンズ。
【請求項3】
前記凸レンズ面は、前記他方の面の中心に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の照明装置用レンズ。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の照明装置用レンズと、光源と、前記光源から出射された光の一部を前方へ反射する反射面が形成されたリフレクタとを備え、
前記照明装置用レンズは、前記リフレクタの前側に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項5】
前記光源から出射された光の一部が直接入射するとともに前記リフレクタの前記反射面で反射された光が入射する前記照明装置用レンズの入射面に、前記フレネルレンズ面が形成され、
前記入射面から入射した光が出射する前記照明装置用レンズの出射面に、前記フライアイレンズ面が形成されていることを特徴とする請求項4記載の照明装置。
【請求項6】
前記凸レンズ面は、前記出射面の中心に形成されていることを特徴とする請求項5記載の照明装置。
【請求項7】
前記リフレクタの前記反射面は、回転楕円面となっていることを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の照明装置。
【請求項8】
前記リフレクタの前記反射面は、特定範囲の波長の可視光を透過させるダイクロイックミラー膜によって形成されていることを特徴とする請求項4から7のいずれかに記載の照明装置。
【請求項9】
前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項4から8のいずれかに記載の照明装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−173661(P2012−173661A)
【公開日】平成24年9月10日(2012.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−37789(P2011−37789)
【出願日】平成23年2月24日(2011.2.24)
【出願人】(509304667)株式会社SUWAオプトロニクス (17)
【出願人】(000000192)岩崎電気株式会社 (533)
【Fターム(参考)】