JP2007034071A

JP2007034071A - 照明装置

Info

Publication number: JP2007034071A
Application number: JP2005219456A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Senzaki; 茂千崎
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】小型化を容易に実現でき、且つ、歪みのない均一照度の照明光を照射することができる照明装置を提供する。
【解決手段】フライアイレンズ２３を構成する各レンズ部２３ｂを平面円形形状に形成する。これにより、各レンズ部２３ｂの入出射面の曲率を小さく設定することができ、各レンズ部２３ｂの焦点距離を短く設定することができる。従って、フライアイレンズ２３を薄型化することができ、照明装置１の小型化を容易に実現することができる。また、各レンズ部２３ｂを平面円形形状とすることにより、各レンズ部２３ｂから出射する光束ｌの局所的な歪曲を的確に抑制することができる。また、フライアイレンズ２３上のレンズ部２３ｂ以外の領域を遮光マスク２４で遮光することにより、レンズ基板２３ａをそのまま透過した不要な光４１が照射領域Ａｌに入射することを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源から出射する光を、フライアイレンズを用いて照射面上に均一照度で照射する照明装置に関する

一般に、照明装置を用いて特定の照射領域を照明する場合、照射光の照度は照射領域内で均一であることが望ましい。このような照射領域に対する均一照度の光の照射は、例えば、特許文献１に開示されているように、光源からの光を、複数のレンズ部がマトリクス状に配列されたフライアイレンズに入射させることで実現が可能である。

この場合、例えば図８に示すように、フライアイレンズ１００を構成する各レンズ部１０１は、球面レンズ等のレンズ曲面の一部を矩形に切り出した形状のものが用いられ、このように矩形に形成することで、各レンズ部１０１は互いに隙間なく配列されることが一般的である。
特開２００１−３３７２０４公報

しかしながら、上述のように、フライアイレンズの各レンズ部に球面レンズ等の一部を用いる構成では、各レンズ部の曲率が大きくなり、これに伴って焦点距離ｄが長大化する。従って、この種のフライアイレンズを用いた照明装置では、特に、光軸方向の小型化等を実現するには限界がある。

また、各レンズ部が矩形に設定されている場合、各レンズ部のレンズ曲面による球面収差等に起因して、特に照射像の四隅が局所的に大きく歪曲して外方に延びる等の現象が発生し、ユーザに違和感を感じさせる場合がある。

本発明は、小型化を容易に実現でき、且つ、歪みのない均一照度の照明光を照射することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、光源と、平面円形形状をなす複数のレンズ部がレンズ基板上に配列し、前記各レンズ部で前記光源からの光を入射して特定の照射領域に重畳させて出射するフライアイレンズと、少なくとも前記レンズ基板上の前記各レンズ部以外の領域を遮光する遮光手段と、を具備したことを特徴とする。

本発明の照明装置によれば、小型化を容易に実現でき、且つ、歪みのない均一照度の照明光を照射することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜図５は本発明の第１の実施形態に係わり、図１は照明装置の要部断面図、図２は照明装置の分解斜視図、図３（ａ）はフライアイレンズの要部を拡大して示す平面図であり図３（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図、図４はフライアイレンズからの出射光と遮光マスクとの関係を示す説明図、図５は設定照射領域と各レンズ部の照射領域との関係を示す説明図である。

図１，２において、符号１は照明装置を示し、この照明装置１は、例えば、出射平面１２ａに片凸レンズが固設した表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設するレンズ光学系ユニット２０とを有する。

光源ユニット１０は、ＬＥＤ基板１１を有する。ＬＥＤ基板１１は、その略中央部に半田付け等によってＬＥＤ１２を保持し、さらに、保持したＬＥＤ１２を図示しない電源回路と電気的に接続する。ここで、ＬＥＤ１２の発光効率を向上するため、ＬＥＤ基板１１の裏面には、放熱フィン１３が固着している。

また、レンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１と、このレンズ筐体２１に収容保持されるコリメーションレンズ２２、及び、フライアイレンズ２３を有する。さらに、レンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１内でフライアイレンズ２３に対向する遮光手段としての遮光マスク２４を有する。

図２に示すように、本実施形態において、レンズ筐体２１は、略角筒形状をなし、その光軸方向の一端にＬＥＤ挿入口３０が開口している。また、レンズ筐体２１の光軸方向の他端には、ＬＥＤ挿入口３０に対向する位置に、照明光の出射口３１が開口している。そして、図１に示すように、レンズ筐体２１は、光源ユニット１０に冠設した際に、ＬＥＤ挿入口３０を通じてＬＥＤ１２を内部に露呈させ、ＬＥＤ１２の出射平面１２ａを出射口３１に対向させる。

また、レンズ筐体２１は、一側に開口するレンズ挿入口３３を有し、このレンズ挿入口３３に隣接する各側壁の内面に、ＬＥＤ挿入口３０側から順に、互いに対向するコリメーションレンズ保持溝３５、フライアイレンズ保持溝３６、及び、遮光マスク保持溝３７を有する。

ここで、図２中符号４５は側板であり、この側板４５は、各レンズ２２，２３及び遮光マスク２４をレンズ筐体２１内に収容後に、例えば粘着テープ等による貼着によってレンズ筐体２１のレンズ挿入口３３を閉塞する。

コリメーションレンズ２２は、例えば、コリメーションレンズ保持溝３５に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２２ａの出射側に、レンズ部２２ｂが一体形成されたレンズ部材である。そして、コリメーションレンズ２２は、ＬＥＤ１２から入射する光を、レンズ部２２ｂで略並行光に変換して出射する。

フライアイレンズ２３は、例えば、フライアイレンズ保持溝３６に挿入保持される平面略矩形形状のレンズ基板２３ａ上に、例えば下方に突出する入射面と上方に突出する出射面とを備えた複数（例えば、５×７個）のレンズ部２３ｂがマトリクス状に一体形成されたレンズ部材である。ここで、図３に示すように、本実施形態において、各レンズ部２３ｂは、例えば、入射面及び出射面がそれぞれ半球状に形成された平面円形形状をなすレンズ部で構成され、互いの縁部が外接するようレンズ基板２３ａ上に配列されている。そして、各レンズ部２３ｂは、コリメーションレンズ２２からそれぞれ入射する光を、予め設定された照射領域Ａｌ上で互いに重畳させる。すなわち、図５に示すように、本実施形態において、フライアイレンズ２３の照射領域Ａｌは円形に設定されており、各レンズ部２３ｂは、コリメーションレンズ２２から入射する光を、照射領域Ａｌを含む円形の光束ｌに変換してそれぞれ出射する。

遮光マスク２４は、例えば、遮光マスク保持溝３７に挿入保持される平面略矩形形状の光透過性基板２４ａと、この光透過性基板２４ａに形成される遮光部（遮光膜）２４ｂとを有する。本実施形態において、遮光マスク２４はフライアイレンズ２３の出射面に近接して対向しており、遮光部２４ｂには、フライアイレンズ２３の各レンズ部２３ｂにそれぞれ対応する位置に、光透過部２４ｃが開口している。そして、遮光マスク２４は、少なくとも、各レンズ部２３ｂ以外の領域を遮光する。

具体的に説明すると、各光透過部２４ｃは、フライアイレンズ２３の各レンズ部２３ｂに並行光は入射した際に形成される光束のみの通過を許容する円形の孔部で構成されている。これにより、図４に示すように、遮光マスク２４は、各レンズ部２３ｂの間隙を透過した光４１を遮光する。また、例えば、レンズ部２３ｂに対して所定の角度を有して入射した一部の光４２、換言すれば、並行光に対してレンズ部２３ｂが規定する光路から外れた挙動を示す一部の光４２も遮光する。なお、図４に示すフライアイレンズ２３の断面は、マトリクス状に配列する各レンズ部２３ｂの対角線方向に沿う断面（すなわち、図３のIII−III線に沿う断面）を示すものである。

このような実施形態によれば、フライアイレンズ２３を構成する各レンズ部２３ｂを平面円形形状に形成することにより、各レンズ部２３ｂの入出射面に例えば半球状のレンズ曲面等をそのまま利用することができる。これにより、各レンズ部２３ｂの入出射面の曲率を小さく設定することができ、各レンズ部２３ｂの焦点距離ｄを短く設定することができる。従って、フライアイレンズ２３を薄型化することができ、照明装置１の小型化を容易に実現することができる。

また、各レンズ部２３ｂを平面円形形状とすることにより、各レンズ部２３ｂから出射する光束ｌの局所的な歪曲を的確に抑制することができ、照射面に対して歪みのない照射像を照射することができる。

その際、フライアイレンズ２３では、各レンズ部２３ｂの間に間隙が形成されるが、このようなレンズ部２３ｂ以外の領域を遮光マスク２４で遮光することにより、レンズ基板２３ａをそのまま透過した不要な光４１が照射領域Ａｌに入射することを防止して、均斉度の高い照明光を照射することができる。

この場合、特に、遮光マスク２４をフライアイレンズ２３の出射側に配設することにより、レンズ部２３ｂに対して所定の角度を有して入射した一部の不要な光４２も遮光することができ、照射領域Ａｌ内の均斉度をより向上することができる。

なお、上述の実施形態においては、遮光マスク２４をフライアイレンズ２３の出射側に配設した一例について説明したが、遮光マスク２４をフライアイレンズ２３の入射側に配設してもよく、さらに、フライアイレンズ２３の入射側及び出射側に配設してもよいことは勿論である。

次に、図６，７は本発明の第２の実施形態に係わり、図６は照明装置の分解斜視図、図７はフライアイレンズからの出射光を示す説明図である。なお、本実施形態では、遮光マスク２４に代えて、フライアイレンズ２３のレンズ基板２３ａに微細な凹凸加工を施した点が上述の第１の実施形態と異なる。その他、同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

すなわち、図６に示すように、本実施形態において、フライアイレンズ２３のレンズ基板２３ａには、例えば、各レンズ部２３ｂを除く出射側の面上に、サンドブラスト加工等によって微細な凹凸加工面２３ｃが形成されている。そして、フライアイレンズ２３は、この凹凸加工面２３ｃによって、レンズ部２３ｂ以外のレンズ基板２３ａ上の領域を透過する光を乱反射、散乱等させる。これらレンズ部２３ｂを透過することなくレンズ基板２３ａを透過する光のうち、例えば、図７中に破線の矢印で示すように乱反射、散乱等する光は、照射領域Ａｌから外れるため、照明光としては無効な光となる。その一方で、例えば、図７中に実線の矢印で示すように乱反射等する光は照射領域Ａｌに到達するが、当該光は、凹凸加工面２３ｃによって規則性を失っているため、照射領域Ａｌ上の一部の領域に集中することを的確に防止でき、均斉度の高い照明光を照射することが可能となる。

このような実施形態によれば、上述の第１の実施形態で得られる効果に加え、遮光マスクを省略することにより、照明装置１を光軸方向により小型化することができ、さらに、照明装置１の構造をより簡素化することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係わり、照明装置の要部断面図同上、照明装置の分解斜視図同上、（ａ）はフライアイレンズの要部を拡大して示す平面図であり（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図同上、フライアイレンズからの出射光と遮光マスクとの関係を示す説明図同上、設定照射領域と各レンズ部の照射領域との関係を示す説明図本発明の第２の実施形態に係わり、照明装置の分解斜視図同上、フライアイレンズからの出射光を示す説明図（ａ）は各レンズ部を平面矩形形状に設定したフライアイレンズの要部を拡大して示す平面図であり（ｂ）は（ａ）のII−II断面図

符号の説明

１…照明装置、１０…光源ユニット、１２…発光ダイオード、２０…レンズ光学系ユニット、２３…フライアイレンズ、２３ａ…レンズ基板、２３ｂ…レンズ部、２３ｃ…凹凸加工面、２４…遮光マスク、２４ａ…光透過性基板、２４ｂ…遮光部、２４ｃ…光透過部

Claims

光源と、
平面円形形状をなす複数のレンズ部がレンズ基板上に配列し、前記各レンズ部で前記光源からの光を入射して特定の照射領域に重畳させて出射するフライアイレンズと、
少なくとも前記レンズ基板上の前記各レンズ部以外の領域を遮光する遮光手段と、を具備したことを特徴とする照明装置。
前記遮光手段を、前記フライアイレンズの出射側に配設したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
光源と、
平面円形形状をなす複数のレンズ部がレンズ基板上に配列し、前記各レンズ部で前記光源からの光を入射して特定の照射領域に重畳させて出射するフライアイレンズと、を具備し、
前記レンズ基板上の前記各レンズ部以外の領域に微細な凹凸加工を施したことを特徴とする照明装置。