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    • 专利摘要:

    公开号:WO1986002139A1
    申请号:PCT/JP1985/000540
    申请日:1985-09-30
    公开日:1986-04-10
    发明作者:Masataka Negishi
    申请人:Masataka Negishi；
    IPC主号:F21V5-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 照 明 装 置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は、 光源か ら 出 る 光束を 自 由に制御す る こ と ができ る光制御 レ ン ズを備えた照明装置に 関する。 背 景 技 術 _
    [0003] 光源から 出 る 光束を制御す る には、 従来は光源から の光の経路に レ ン ズを揷入する のが普通であ る。 しか しながら 、 従来の レ ン ズは光源から あ る程度離れた位 置 に設置 しなければな らず、 また レ ン ズを支持する構 造 も 必要にな る。 さ ら に ま た、 従来の レ ン ズは、 光源 が長い場合には用 いる こ と ができず、 ま た光束を所望 任意の分布、 到達範囲を も つ よ う に制御する こ と はで き ない。
    [0004] 本発明は、 レ ン ズを光源に よ り 直接支持す る こ と に よ り 、 レ ン ズ のため に別 の支持構造を設け る 必要がな く 、 したが っ て照明装置を コ ンパ ク ト にする こ と がで き、 し カゝ も レ ン ズ に よ る 光束の制御を 自 由 に行 う こ と ができ る よ う にする こ と を 目 的 とす る。 発 明 の 開 示
    [0005] 本発明に よ る照明装置は、 光源 と 、 光源の外表面に 接し てその少 く と も一部を直接覆 う 光制御 レ ンズ とか ら な り 、 光制御 レ ン ズは、 光源か ら 出てそれを通過す る光束を所定の光束分布お よび光束到達範囲を もつ よ う に制御する立体形状を与え ら れてい る。 図面の簡単な説明 ，
    [0006] 第 1 図は本発明 の一実施例 の断面図、
    [0007] 第 2 図は第 1 図の実施例 の作用の説明 図、
    [0008] 第 3 図は本発明の他の実施例 を示す図、
    [0009] 第 4 図は本発明 におけ る光制御レ ン ズ の形状の種々 の変化を示す説明 図、
    [0010] 第 5 A 図は本発明の他の実施例の断面図、
    [0011] % 5 B 図は第 5 A 図の変形例を示す断面図、 第 6 図お よ び第 7 図は第 1 図の実施例の異な る 適用 例を示す斜視図、
    [0012] 第 8 図お よ び第 9 図は第 3 図の実施例の異な る適用 例を示す図、
    [0013] 第 1 0 図は輝線を作る ための本発明の一実施例を示 す斜視図、
    [0014] 1 1 図は第 1 図 の実施例 を用いて輝線を作 る例を 示す斜視図、
    [0015] 第 1 2 図は本発明の実施例の他の適用例を 示す斜視 図、
    [0016] 第 1 3 図は本発明の他の実施例の斜視図、
    [0017] 第 1 図は本発明の さ ら に他の実施例の斜視図であ る 発明 を実施す る ため の最良 の形態一
    [0018] 第 1 図は本発明 の照明装置の一例の基本的構造を示 すも の で、 同 図 中、 1 は光源であ り 、 こ の光源は、 例 えば蛍光発光管、 冷陰極放電管な どで、 円筒状外表面 1 a を有し、 こ の外表面 1 a の片側半円筒面を直接覆 う よ う に光 "御 レ ン ズ 2 が設け られている 。 光制御レ ン ズ 2 は、 それを通 る 光束を含む平面に よ る 断面の形 状が、 両側に膨出音 [、 2 a、 2 a を、 中間部に光源 1 に 密にはめられ る 凹入部 2 ΐ を、 またその反対側 に凹入 -部 2 c を有する形状をな し てい る。 そ し て、 光 i'御レ ン ズ 2 は、 図示の断面形状で光源 1 の全長に わた って 形成 され、 例 えば、 はめ込みに よ り 光源 1 と一体化さ れて い る。 凹入部 2 c は光源 1 と 同 じ 輪郭形状をもち、 膨出 ¾ 2 a と 凹入苦し、 2 c は滑 ら かに違な る 曲線輪郭を 有 し てい る。
    [0019] 1 図に示す形状の光き御 レ ン ズ 2 を用 いた照明装 皺においては、 第 2 図 に示す よ う に、 光源 1 か ら発せ られる 光は、 光制御 レ ン ズ 2 に よ つ て矢印 3 で示す よ う な光束分布を も って被照射面 4 に照射され る 。 すな わち、 光は光制御 レ ン ズ 2 に よ り 広げ られて被照射面 4 に達する。 こ の 際、 被照射面 4 へ達する光束の分布 は全面にわた り 均一 と な る よ う にする こ と も できるし、 特定の ¾分の光束密度が ¾ く ま たは低 く な る よ う にす る こ と も でき る。 これは、 光制御レ ン ズ 2 の断面形状 に よ っ て 自 由 に変え る こ と 力 ' でき る 。 光制御 レ ン ズ の 断面形状の設計は、 光源の寸法、 光束の到達範囲、 光 束の分布を予め定めれば、 コ ン ピ ュ ー タ ー に よ っ て行 う こ と力' でき る。
    [0020] 第 3 図 には、 光源 1 か ら発せ られる 光を光制御 レ ン ズ 2 に よ っ て平行光束 5 にする例を示す。 こ の場合の 光制御 レ ン ズ 2 の断面形状は先端に突出部 2 i を有す る よ う な形状 と な り 、 両側膨出部 2 a 、 2 a は第 2 図 の場合 よ り 小 さ く な り 、 光源 1 の外面に沿 う 比較的薄 い両側部分と な る。
    [0021] 第 4 図は、 f「御すべき光束に よ る光制御 レ ン ズ 2 の 断面形状の変化.を示す。 A で示す新面形状の'場合には、 光.束が最も広げ ら.れるが、 こ の場合、 両側膨出部 2 a、 2 a は最 も 大き く 、 前端面は凹入部 2 c を有する、 光 束の広が り が少な く な る と 、 断面形状 B で示すよ う に 両側膨出咅 b 2 a 、 2 a は低 く な り 凹入部 2 c は浅 く な り 、 光束が平行光束 と な る と 、 断面形状 C で示す よ う に、 両側膨出部は さ ら に低 く な り 、 凹入部 2 c は消失 し逆に突出部 2 d が前端面に突 出 し 、 さ ら に光束が収 れんする よ う にな る と 、 断面形状 ！） で示す よ う に両側 膨出部は益々 低 く な り 、 前端面哭出咅 は さ ら に高 く な る ο
    [0022] 光制御 レ ン ズ 2 はガ ラ ス製でも よ いが、 ァ ク リ ル樹 脂、 ポ リ カ ー ボネ ー ト 樹脂等の透明合成樹脂で作る こ と も でき る。 また、 光源 1 の熱を閉 じ込めない よ う に、 光源の外表面 1 a と 光 (i御 レ ン ズ 2 の 凹入部 2 ¾ と の 間に 僅かな隙間 または溝を形成し て も よ い。 さ ら にま た、 第 5 A 図 に示す よ う に光 i御 レ ン ズ 2 の光源 に対 向する 凹入部に多数の三角形断面突条に よ り フ レ ネ ル 面 2 Θ を形成 し て も よ い。 こ の フ レ ネ ル面 2 Θ におい て光は さ ら に適当 に待 Π御され る。 なお、 同様な フ レ ネ ル面 2 f を光 i!御 レ ン ズ 2 の外面に設ける こ と も でき る。 ま た、 フ レ ネ ノレ面 2 e 、 2 f は両方 と も 、 ま たは その一： &のみを設ける こ と が可能であ る。 フ レ ネ ル面 の形成に よ り 、 周知の フ レ ネ ル レ ン ズ の場合 と 同様に、 御 レ ン ズ 2 の厚い音 [ 分は薄 く な り 、 全体的 に均一な 厚さ を も つ 御 レ ン ズ力 得ら れ る。 ' · 第 6 図 は第 2 図 に示す実施例 の適用例を示す。 こ の 例では光 御 レ ン ズ 2 は、 光源 1 から の光を :'御 し て 光透過性拡散板 7 の面に均一な密度分布で光束を送る。 した力 つ て、 拡散板 7 の背面はその全面にわた つて均 —な照度で発光す る。 また、 光 御 レ ン ズ 2 は拡散板 7 の面カゝ ら外れた と こ ろ には光が到達 しな い よ う に光 の到達範囲を制御す る こ と ができ る の で、 光の損失を な く す こ と 力 ^でき る。
    [0023] こ れに対し 、 従来の面照明装置では、 光源の位置に よ る 光拡散板の 明暗をな く すために、 光源を光拡散面 から 離すか拡散板を * く する な どの消 ¾的な.方法しか な く 、 しかも こ の よ う な手段に よ り 光の損失が生 じ、 照明装置の厚さが増大す るな どの問題があ っ た。 と こ ろが、 こ の例 に よ ればその よ う な問題が解消す る。
    [0024] 第 7 図の例では、 第 6 図の例において光源 1 の背後 ( 光制御 レ ン ズ 2 のない側 ） から 出 る光をその背後の 反射鏡 8 、 8 に よ り 反射させ、 均一に分布 した光束と し て拡散板 7 の面に到達させ、 光制御 レ ン ズ 2 を通 つ て きた光束と 重畳 させ る よ う に し てい る。 こ の例では、 光の損失を一層少な く する こ と ができ る。 なお、 均一 分布の反射光束を作る 反射鏡 8 、 8 の形状 も 同様に コ ン ピ ュ ー タ ー に よ り 設計する こ と ができ る。
    [0025] 第 6 図お よ び第 7 図の例では均一分布の光束を得る よ う に し てい るが、 光束の分布は前述の よ う に所定の 不均一分布 にする こ と も も ち ろん可能であ る。
    [0026] 第 8 図 の例では、 第 3 図に示 した平行光束発生のた めの照明装置が均一照度分布を もつ面照明のために用 いら れてい る。 光源 1 力ゝ ら の光は光制御用 レ ン ズ 2 に よ り 平行光束 5 と され、 こ れ力'、フ レ ネ ル反射鏡面 9 に よ り 反射され、 光透過性拡散板 1 0 に、 均一に分布し 幅が広げ られた光束と し て到達する。 したが っ て、 拡 散板 1 0 の図 におけ る上面は均一照度分布を も っ て発 光す る 。 こ の例 ではき わめて薄い面照明装置が得ら れ る。 なお、 平行光束は、 第 8 図の右側 に も 同様な光源 1 と 光钟御用 レ ン ズ 2 を設けて フ レ ネ ル反射鏡面 9 に っ て も よ い。
    [0027] 第 9 図 の例では、 光制御 レ ン ズ 2 を経由 し た平行な 均一分布の光束が電子部品を表面に有する プ リ ン ト 基 板 1 1 の面に斜め横方向から 照射される。 ま た、 拡散 板 1 0 の外面 に L C D を設けてその外面に （ 上面 ） か ら 像力；見え る よ う に し て も よ い。 こ の よ う に プ リ ン ト 基板 1 1 に光を当 てて検査した り する 時には、 一方向 から みた反射光の明 る さが均一であ る こ と が要求 さ.れ る が、 第 3 図 の実施例を用 いれは、 こ れを容易 に実現 する こ と 力、；でき る。
    [0028] 第 1 0 図 に示す実施例 では光制御 レ ン ズ 2 の形状は、 それを通過した光が収れん し て輝鵜 1 3 を形成する よ う に設計されてい る。 こ の よ う な輝獰 1 3 は、 複写機、 フ ァ ク シ ミ リ 等の 光走査用 に用 い る こ と ができ る。
    [0029] B 1 1 図の例では、 輝線 1 3 を得る ために、 光束を 広げ る 第 2 図 の例 と 同様な光 ^御 レ ン ズ 2 を 用 い、 広 げ ら れた光束反射镜 1 4 、 1 4 に よ り 反射させて集束 し光録 を作 っ て い る。
    [0030] 1 2 図の例では、 光束を広げて均一分布 と する第 2 図の例の照明装置を 各原色 ご と に計 3 個設け、 光透 過性拡散板 1 5 に均一分布の三原色の光束を照射して い る。 こ の種 の従来の ラ イ ト ボ ッ ク ス では、 三原色の 照明光源を設けた場合、 拡散板には赤、 緑、 青の三原 色力 ま だ ら に な っ て表われ る か、 こ の例 では三原色 ま たは点灯 された任意の二色が拡散板 1 5 の全面にわた つて均一に加色 混合さ れ、 ま たは どれか一つ の色の光 源のみを点灯して も拡散板 1 5 の全面はその色で均一 に光る。 なお、 こ の例 では、 第 7 図の反射鏡 8 と 同様 な反射鏡 1 6 を設ける こ と も でき る。
    [0031] 光源は前述の よ う な長さ を も つ線光源でな く て も よ く 、 球状な ど の点光源であ っ て も よ い。 その一例は第 1 3 図 に示す通 り であ っ て、 点光源 （ 球状光源 ） 1 A の外表面の全周 を覆 って光制御 レ ン ズ 2 A が被覆 され てい る 。 光制御 レ ン ズ 2 A の立体形状は四角形の光透 過性拡散板 1 7 の全面 に均一分布の光束が到達す る よ う にで き 、 ま た拡散板 1 7 が鎖繞 1 7 1 で示す よ う に 円板であ っ て も 同様に 円板の領域のみに均一分布状態 で光束が到達す る よ う にする こ と も でき る。
    [0032] 第 1 4 図の例では、 ほぼ球状の光源 1 B ( 例えば白 熱球 ） に光制御 レ ン ズ 2 B を着脱 自 在に被せて、 均一 分布光束 1 8 を得 る よ う に し て いる。
    [0033] 以上に述べた例では、 光源の外表面はバル ブに よ り 形成 され、 そのパ ル ブの外側 に光剞御 レ ン ズを被せて いる が、 光源の外表面'が光制 (j レ ン ズその も の に よ つ て形既される よ う にす る こ と も でき る。
    [0034] 本発明 に よ れば、 光源か ら 出 る光の'制御のための レ ン ズ が光源の外表面に直接設け ら れる ので、 レ ン ズ の ための別個の 支持装置が不要であ り 、 ま た レ ン ズ が光 源 と ほ と ん ど一体化 し てい る ので、 ス ペ ー ス の節約が 得ら れ、 照明装置が全体 と し て簡略ィヒ され · コ ン パ ク ト にな る 。 産業上の利用可能性
    [0035] 本発明では、 光制御 レ ン ズはそ の性質上光束を 自 由 に制御でき る立体形状を有 し て いる の で、 本発明は照 明装 *、 ディ ス プ レー 装置、 その他 に多彩な用途があ る n
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲 . 光源 と、 光源の外表面に接 してその少 く と も一部 を直接覆 う 光制御 レ ン ズ と から な り 、 光制 J レ ン ズ は、 光源か ら 出てそれを通過する光束を所定の光束 分布お よ び光束到達節囲を も つ よ う に制御す る立体 形状を与え ら れてい る こ と を特徴 と する照明装置。 . 光源から 出て光 】 レ ンズを通過する光束を含む 平面に よ る 光制御レ ン ズの新面の形状 、 光源の両 側 に おいて光源から 離れる 方向に突 出する 1 対の膨 出部 と 、 両膨出咅 [ の間におけ る光源 と 反対の側 で凹 入する 凹入部 と を有 し、 膨 出部 と凹入部が滑 らかに 違な る 曲線状輪郭を有 し てい る 睛_求の範囲第 2 項記 載の照明装量
    - 光源から 出 て光 ;御レ ンズを通過する光束を含む 平面 に よ る光 - 」 レ ン ズ の断面の形状が、 光源の両 側 において光源に沿 って延び る両側部分 と 、 こ れら の両側部分の間において光源 と 反対の側で突出する 突出部分 と を有 し、 両側部分 と 突出部分は滑 ら かに 違な る 曲線状輪郭を有 し て い る請求の範囲第 1 項記 載の照明装 » o ·
    - 光 卸レ ン ズ の光源に対向する 面カ フ レ ネ ノレ面と な つ ている 請求の範囲 ^ 1 項記載の照明装置。
    . 光 .!御レ ン ズ の光源 と 反対の側の面力 フ レ ネ ノレ面 と な っ てい る請求の範囲第 1 項記載の照明装置。
    6 . 光源が円筒状をな し、 光制御レ ン ズ が、 光源の長 手中心軸線を通 る 仮想平面に関 して光源の片側の半 円筒 面を実質的 に覆 う 形状を有 してい る請求の範囲 項記載の照明装置。
    7 . 光源がほぼ球状をな し、 光制御 レ ン ズが 、 光源の ほぼ半球面を覆 う 形状を有 し てい る 請求の範囲第 1 項記載の照明
    8 . 光制御レ ンズ と光源の外表面 と の間 に僅かな隙間 が形成されてい る請求の範囲第 1 項記載の照明装量 (
    9 . 光制銜 j レ ンズが光源 に対 し はめ込みに よ り 固定さ れて 、 る 求の範囲第 1 項記載の照明装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    US6669349B2|2003-12-30|Beam light source having a beam-shaped light guide
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US4734836A|1988-03-29|
    EP0198088B1|1991-11-27|
    JPH0129928Y2|1989-09-12|
    DE3584773D1|1992-01-09|
    EP0198088A1|1986-10-22|
    AU4957485A|1986-04-17|
    JPS6163712U|1986-04-30|
    EP0198088A4|1987-01-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-04-10| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU US |
    1986-04-10| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CH DE FR GB IT NL SE |
    1986-05-23| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1985904870 Country of ref document: EP |
    1986-10-22| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1985904870 Country of ref document: EP |
    1991-11-27| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1985904870 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP59/147856||1984-09-29||
    JP1984147856U|JPH0129928Y2|1984-09-29|1984-09-29||DE8585904870A| DE3584773D1|1984-09-29|1985-09-30|Beleuchtungvorrichtung.|
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