JP7287668B2

JP7287668B2 - 照明装置

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Publication number: JP7287668B2
Application number: JP2019131454A
Authority: JP
Inventors: 元裕土井; 皓介内田
Original assignee: SATO LIGHT INDUSTRIAL CO., LTD.
Current assignee: SATO LIGHT INDUSTRIAL CO., LTD.
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2039-07-16
Also published as: JP2021015782A

Description

この発明は、照明装置に関する。

従来、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遮光円板（デザインフィルム）およびレンズに透過させた後、ミラーに反射させて、ロゴマークなどのデザインを投影する。このようなデザインフィルムは、遮光部と非遮光部で構成されており、デザイン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。このような照明装置は小型でありながら、投影像を大きく映し出せるように高倍率設計となっている。

特表２００６－５００５９９号公報

ところで、従来の照明装置では、小スペースに収めるための小型化、および投影インパクトを得るための高照度が要求されている。小型化については、特に照射方向での長さ制限が厳しく要求される。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、照射方向のサイズを小さくでき、かつ必要最小限の光束量で明るさを確保できる、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。

本発明の照明装置は、光源と、上記光源から入射する光を出射面から二次光源となる視野絞り側に向かって出射する光学素子と、上記二次光源上に焦点を有する光学レンズとを備え、上記光源の光軸と交差する方向へ光を照射する照明装置であって、上記照明装置は、上記光学素子と一体に設けられた第１反射面と、上記光源の光軸と略平行な方向へ進行する光を上記照射装置の照射方向に反射する第２反射面とを有し、上記第１反射面は、上記光源から入射する光を上記第２反射面側へ向けて全反射する全反射面であることを特徴とする。

上記出射面から出射される出射光の指向角度が６０度以下であることを特徴とする。

上記光学素子の上記出射面と上記光学レンズとの間に、上記視野絞りとなる開口部を有するデザインフィルムが設けられており、上記光源が、光束断面形状が円形状の光を放射する光源であり、上記第１反射面で反射した反射光の光束断面の直径をＤ１、上記出射面における出射光の光束断面の直径をＤ２、上記デザインフィルムの上記開口部の直径をＤ３とした場合、Ｄ１≦Ｄ２、かつ、Ｄ２≧Ｄ３の関係が成り立つことを特徴とする。

上記光源の光軸に対して垂直に切断した上記第１反射面の形状、およびＤ１Ｄ２間の光束断面形状は、円形または多角形であることを特徴とする。

上記第２反射面は上記光学素子に一体に設けられており、上記出射面は上記第２反射面による反射光を上記光学レンズに向けて出射することを特徴とする。

上記光学素子は、上記光源の光軸方向へ沿って延び、上記第１反射面および上記第２反射面を接続する柱部と、上記柱部の外周面から上記照射方向へ突出した段差部とを有し、上記出射面は上記段差部の上記照射方向側の端面に形成されることを特徴とする。

上記出射面が、上記照射方向に所定の指向角度が得られる曲面または平面と、上記照射方向に突出した凸部および上記照射方向とは反対側に凹んだ凹部の少なくともいずれか一方とで形成されることを特徴とする。

上記柱部の外周面は、上記第１反射面で反射した反射光の少なくとも一部を反射する面であることを特徴とする。

上記第２反射面が所定ピッチで分割された多段状に形成されることを特徴とする。

本発明の照明装置は、光源と、光源から入射する光を出射面から二次光源となる面に向かって出射する光学素子と、二次光源上に焦点を有する光学レンズとを備え、光源の光軸と交差する方向へ光を照射する照明装置であり、光源の光軸と略平行な方向へ進行する光を照射装置の照射方向に反射する第２反射面とを有するので、光源から照射光の開口部までが一直線状に配置される場合に比べて、照明装置の照射方向のサイズがコンパクトになる。さらに、光学素子と一体に設けられ、光源から入射する光を第２反射面側へ向けて全反射する第１反射面を有するので、光源から発せられた光を最大限利用することができる。その結果、照射方向のサイズを小さくでき、かつ必要最小限の光束量で明るさを確保できる、光の利用効率の高い照明装置が得られる。

出射面から出射される出射光の指向角度が６０度以下であるので、光学レンズに入射する光量ロスが少なく、光の利用効率をより高めることができる。

上述のＤ１、Ｄ２、Ｄ３の大小関係が、Ｄ１≦Ｄ２、かつ、Ｄ２≧Ｄ３であるので、光学レンズに入射する光量ロスを少なくできるとともに、デザインフィルムの開口部の全域に光を照射させることができる。

第２反射面は光学素子に一体に設けられており、出射面は第２反射面による反射光を光学レンズに向けて出射するので、第２反射面を構成する部品が別途必要にならず、部品点数を少なくすることができる。

光学素子は、柱部と、柱部の外周面から照射方向へ突出した段差部とを有し、出射面は段差部の照射方向側の端面に形成されるので、この段差部の側面は光の反射が少ない面となり、光量損失を防ぎつつ、保持部材などの装着に最適である。

出射面が、照射方向に所定の指向角度が得られる曲面または平面と、照射方向に突出した凸部および照射方向とは反対側に凹んだ凹部の少なくともいずれか一方とで形成されるので、光学素子から光が出射する際に凸部または凹部で出射光の一部が屈折することで、照射画像に所望の明暗を付与することができる、あるいは光学レンズに効率的な光線を照射することができる。

柱部の外周面は、第１反射面で反射した反射光の少なくとも一部を反射する面であるので、照射領域の照度の均一性を向上できる。

第２反射面が所定ピッチで分割された多段状に形成されるので、一方向に引き伸ばされた照度分布を生成でき、一方向に整列したデザイン（例えば横文字）の投影に適している。

本発明の照明装置の第１実施形態の概略構成図である。図１の照明装置の光学素子の光路を説明するための図である。図１の照明装置の出射面から出射される光線を示す図である。被照射面の照度分布図および照射画像を示す図である。被照射面の照度分布図および照射画像を示す図である。第１実施形態の照明装置の変形例の一部拡大図などである。図６の変形例の被照射面の照度分布図および照射画像を示す図である。第１実施形態の照明装置の変形例の概略構成図である。第１実施形態の照明装置の変形例の概略構成図である。第１実施形態の照明装置の変形例の概略構成図である。本発明の照明装置の第２実施形態の概略構成図である。第２実施形態の照明装置の変形例の概略構成図である。第２実施形態の照明装置の変形例の概略構成図である。

本発明の照明装置の第１実施形態を図１に基づいて説明する。図１の照明装置は、被照射面に任意のデザインを表示するものであり、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照明装置として用いられる。図１において、光源の光軸Ｘ_ｐに平行な方向をＸ軸方向とし、光源の光軸Ｘ_ｐに直交する方向（照射方向ともいう）をＹ軸方向とする。Ｙ軸方向は、照射光の光軸Ｙ_ｐに平行な方向でもある。本発明の照明装置は、光源の光軸と直交する方向に照射光を照射する装置に限らず、光源の光軸と交差する方向に照射するものであればよい。

照明装置１は、ハウジング２の空間内に、光源としてのＬＥＤ５と、ＬＥＤ５から入射する光を出射面１４から出射する光学素子１０と、二次光源上に焦点を有する光学レンズ７とを備える。図１の照明装置１において、光学素子１０の出射面１４と光学レンズ７の間にはデザインフィルム６が配置され、このデザインフィルム６が視野絞り、つまり二次光源になる。ハウジング２には、光学レンズ８の対向位置に開口部３が設けられており、開口部３から出射された光が被照射面（図示省略）に映し出される。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。開口部３は光学レンズ７、８の仕様によって最善の位置に設定される。

図１において、ＬＥＤ５は、基板４上に設けられている。ＬＥＤ５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。なお、ＬＥＤに代えて、ＬＤや電球を用いてもよい。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。

光学素子１０は、ＬＥＤ５から出射された光を集光して、二次光源方向と光学レンズ方向に最適な光線を形成する光学素子であり、ポリカーボネートやアクリル、ガラスなどの透明材質によって形成される。光学素子１０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面１１と、第１反射面１２と、第２反射面１３と、出射面１４とを有する。これら光学機能面は、光学素子１０に一体に設けられている。

入射面１１は、第１入射面１１ａと第２入射面１１ｂを有する。第１入射面１１ａはＬＥＤ５の出射面と対向する位置に配置され、ＬＥＤ５側に凸の曲面で構成されている。第１入射面１１ａは、ＬＥＤ５から入射した光を平行光とする機能を有する。第２入射面１１ｂは、第１入射面１１ａの周縁からＬＥＤ５側に向けて延びた円筒形状をなしており、ＬＥＤ５からの入射光を屈折させ第１反射面１２へ向ける機能を有する。

第１反射面１２は、第２入射面１１ｂのＬＥＤ５側の端部からＸ軸方向に向かって拡径する環状の傾斜面で構成されている。第１反射面１２は、光学素子１０内に入射した入射光を第２反射面１３側へ向けて全反射する全反射面である。光軸Ｘ_ｐに対して垂直に切断した第１反射面１２の形状は、円形である。

図１において、光学素子１０は、Ｘ軸方向へ沿って延び、第１反射面１２と第２反射面１３を接続する円柱状の柱部１５を有する。なお、柱部１５は、円柱状に限らず多角柱状であってもよい。入射面１１から入射した入射光（第１反射面１２で反射した反射光も含む）は、光源の光軸Ｘ_ｐと略平行な方向に伝搬し、柱部１５を通過して第２反射面１３へ導かれる。略平行とは、両者が平行な関係であるだけでなく、平行な関係からある程度ずれたものも包含される。

第２反射面１３は、光源の光軸Ｘ_ｐと略平行な方向へ進行する光を照射方向に反射する反射面である。なお、第２反射面１３は全反射面でもよく、ミラー蒸着によって形成した反射面などでもよい。図１において、第２反射面１３は、光軸Ｘ_ｐ上から、その光軸Ｘ_ｐに対して照射方向へ向けて約４５°傾けた直線で切断した傾斜平面である。第２反射面１３の形状は、傾斜平面に限らず、例えば、外側に凸の傾斜曲面で構成されていてもよい。

出射面１４は、光学素子１０の照射方向側の端面に位置し、第２反射面１３による反射光を光学レンズ７に向けて出射する機能を有する。出射面１４から出射される出射光の指向角度θは、特に限定されないが、１２０度以下であることが好ましい。ここで、指向角度θは、出射面１４に垂直な光軸に対して出射してくる最大の光線角度の値である。指向角度θは６０度以下であることがより好ましい。指向角度θが６０度より大きいと、光学レンズ側の取り込み許容角度内に入る光量が少なくなり、光の利用効率が低くなるおそれがある。なお、これの対処として光学レンズの取り込み許容角度を大きめに設計することも可能であるが、結像性能が悪くなり生産性などに欠けるため好ましくない。

図１において、出射面１４は、Ｘ軸方向に平行な平面であって、Ｙ軸方向に対して直交した平面で構成される。光学素子１０には、柱部１５の外周面から照射方向へ突出した段差部１６が形成されており、出射面１４はこの段差部１６のＹ軸方向側の端面に形成されている。段差部１６は、Ｙ軸方向から見て略円形に形成される。段差部１６の突出高さは特に限定されないが、例えば０．１～５ｍｍであり、好ましくは０．３～５ｍｍである。

デザインフィルム６は、視野絞りとなる開口部（図２参照）を有する。デザインフィルム６は遮光部と非遮光部で構成されており、デザインフィルム６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６には、公知のものを用いることができる。

光学レンズ（投影レンズ）７は、照射像を被照射面（スクリーンなど）に映すレンズであって、二次光源上に焦点を有している。光学レンズ７は、ポリカーボネートやアクリル、ガラスなどの透明材質によって形成される。照明装置１において、光学レンズ７は１つだけを用いてもよく、図１に示すように、他のレンズ（光学レンズ８）と組み合わせて用いてもよい。

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。照明装置１のＸ軸方向の長さは３０ｍｍ以下であり、Ｙ軸方向の長さが３０ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、Ｘ軸方向の長さが２５ｍｍ以下であり、Ｙ軸方向の長さが２５ｍｍ以下である。

次に、光学素子に入射した光が出射されるまでの光路について、図２に基づいて説明する。ＬＥＤ５から出射された光のうち、第１入射面１１ａから入射する入射光は、略平行光となって柱部１５内を第２反射面１３に向けて導光され、第２反射面１３で反射された後、出射面１４から出射される。一方、ＬＥＤ５から出射された光のうち、第２入射面１１ｂから入射する入射光は、第１反射面１２に向けて導光されて、第１反射面１２で反射して略平行光となって柱部１５内を第２反射面１３に向けて導光される。そして、第２反射面１３で反射された後、出射面１４から出射される。

図２において、光学素子１０を通過する光線の光束断面形状は円形となっている。ここで、第１反射面１２で反射した反射光の第１反射面１２と柱部１５の境界面における光束断面の直径をＤ１とし、出射面１４における出射光の光束断面の直径をＤ２とし、デザインフィルム６の開口部６ａの直径をＤ３とした場合、Ｄ１≦Ｄ２、かつ、Ｄ２≧Ｄ３の関係が成り立つことが好ましい。Ｄ１＞Ｄ２の場合（例えば、Ｘ軸方向に向けて先細りする形状の場合）には、光が反射伝搬するにつれて反射角度が大きくなるため、光学レンズに入射できない角度の光線が生じるおそれがある。Ｄ２＜Ｄ３の場合、視野絞り上にはデザインフィルムが配置されているため、フィルムの有効径（開口部６ａの直径）全域での照射が困難となるおそれがある。なお、出射面１４からデザインフィルム６までの距離を大きくすれば、フィルムの有効径全域での照射が可能となるが、照明装置のＹ軸方向の長さが大きくなり、小型化には不利となる。また、デザインフィルム６の周辺の光線は、フィルム外側へ拡がる向きの光線が多くなるため、光学レンズに効率良くつなぐことが困難となる。照明装置１において、出射面１４からデザインフィルム６までの距離は０．１～５ｍｍが好ましい。

なお、第１反射面１２がＸ軸方向に向かって拡径する断面多角形の傾斜面で構成されるなどして、光学素子１０を通過する光線の光束断面形状が多角形となるようにしてもよい。この場合、上記Ｄ１は第１反射面１２で反射した反射光の第１反射面１２と柱部１５の境界面における光束断面の多角形の最大対角線長さであり、上記Ｄ２は出射面１４における光束断面の多角形の最大対角線長さである。

図３には、第２反射面により反射された光が光学レンズを通過する様子を示している。この図では、Ｄ２≧Ｄ３を満たした場合を示している。図３に示すように、図中の矢印部分に位置する段差部は、反射の影響を受けないことが分かる。つまり、この段差部の側面は、光学素子上で反射の影響を受けない面となる。そのため、例えば、この段差部の側面に保持部材を装着した場合には、光量の損失を防ぎつつ、ハウジングへの固定が可能となる。この保持部材は、ハウジング内において光学素子を保持するために光学素子に取り付けられる部材であって、例えばＬＥＤの基板と同一基板上に固定される。

上述のＤ１、Ｄ２、Ｄ３の大小関係は、Ｄ１＜Ｄ２、かつ、Ｄ２＞Ｄ３の関係が成り立つことがより好ましい。Ｄ１およびＤ３の相対的な大小関係は、特に限定されないが、柱部での反射量が比較的多い場合に限っては、Ｄ１がＤ３よりも小さいことがさらに好ましい。この場合、Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ１の関係が成立する。なお、後述する照明装置の変形例などにおいても、上述のＤ１、Ｄ２、Ｄ３の大小関係を適用できる。

ところで、照明装置により任意のデザインの照射画像を映し出す場合、照射領域内において、照度分布が、ある程度均一化されていることが望ましい。このような観点から、図２に示す照明装置１において、光学素子１０の柱部１５の軸方向長さＬを比較的長くして、柱部１５の外周面で、第１反射面１２で反射した反射光の少なくとも一部を反射させることが好ましい。具体的には、柱部１５の軸方向長さＬが、第１反射面１２のＸ軸方向における長さよりも長くなっている。また、柱部１５の軸方向長さＬが、光学素子１０のＸ軸方向における長さ（全長）の３０～８０％の長さであることが好ましい。

柱部１５を通過する光線はＸ軸に対して略平行となっており、図２の光線ｒ１のようにＸ軸に対して所定角度（例えば±２０度以内）傾斜した光線も含まれる。このような光線が、柱部１５の外周面で反射されて第２反射面１３に導かれることで、出射面１４から出射される出射光の向きが多様に変化し、結果として照射領域の照度分布が均一化される。そのため、柱部１５の軸方向長さＬをより長く確保して、柱部１５の外周面で光線が反射される回数を増やすことがより好ましい。

図４には、柱部１５の軸方向長さＬが比較的長い場合（Ｌ＝６ｍｍ、光学素子の全長１６ｍｍの場合）の照射結果を示す。図４（ａ）には照射領域の照度分布を示し、図４（ｂ）には照射画像を示す。この形態では、柱部の外周面での反射回数が１～２回を想定している。図４に示すように、照射領域の広範囲にわたって照度のムラが小さくなっており、照度がほぼ均一となっている。また、照射画像からも発光状態がほぼ均一となっていることが分かる。

一方、図５には、柱部１５の軸方向長さＬが短い場合（Ｌ＝１ｍｍ、光学素子の全長１１ｍｍの場合）の照射結果を示す。この形態では、柱部の外周面での反射回数は０回を想定している。すなわち、柱部の外周面は、第１反射面による反射光の非反射面となっている。図５に示すように、照射領域において照度のムラが顕著となっており、図４に比べて照度が不均一となっている。また、照射画像からも発光状態が不均一となっていることが分かる。

第１実施形態の照明装置の出射面の変形例を図６に示す。図６（ａ）は、出射面付近の拡大図であり、図６（ｂ）は、その出射面から出射される出射光を示す図である。図６に示す変形例では、出射面１４が、所定の指向角度が得られる平面１４ａと、Ｙ軸方向に突出した凸部１４ｂとで形成される。凸部１４ｂは傾斜曲面で構成される。出射面１４は、被照射側から見て略円形に形成される。平面１４ａは円形中央部に位置し、凸部１４ｂは該平面１４ａに接続され、円形周縁部に位置する。図６（ｂ）に示すように、出射面の平面から出射される光は、光学レンズの経路上に入射されるのに対して、出射面の凸部から出射される光は、屈折して光学レンズの経路上に入射されない。その結果、光学レンズから出射される光が外側に拡がるように分散され、照射画像に明暗が付与される。

図７は、図６に示す変形例で照射した照射結果を示している。図７（ａ）には照射領域の照度分布を示し、図７（ｂ）には照射画像を示す。図７に示すように、照射領域の広範囲にわたって照度分布をほぼ均一としながら、照射領域の周辺の照度をなだらかに低下させることで、照射領域の周辺に明暗を付与することができる。

図６に示す変形例において、出射面１４の円形周縁部の凸部１４ｂを傾斜平面で構成してもよい。また、図６において、出射面１４が、所定の指向角度が得られる平面と、Ｙ軸方向とは反対側に凹んだ凹部とで形成されていてもよい。さらに、出射面１４が、所定の指向角度が得られる平面と、凸部および凹部とで形成されていてもよい。これらの構成においても凹部や凸部を出射面の一部として利用することで、照射領域の一部に所望の明暗を付与することができる。

第１実施形態の照明装置の他の変形例を図８に示す。図８の照明装置は、図１の照明装置と比べて光学素子の構成が異なっており、それ以外の構成は同様である。光学素子２０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面２１と、第１反射面２２と、第２反射面２３と、出射面２４とを有する。これら光学機能面は、光学素子２０に一体に設けられている。

光学素子２０のＬＥＤ５に対向する面には、光軸Ｘ_ｐに対して同心円状に形成された複数の円周溝が設けられている。この円周溝の構成面が第１反射面２２となっており、第１反射面２２は複数の反射面で構成される。なお、円周溝の構成面の一部は入射面２１にもなっている。第１反射面２２は、入射面２１を介してＬＥＤ５から入射する光を第２反射面２３側へ向けて全反射する全反射面である。なお、光軸Ｘ_ｐに対して垂直に切断した第１反射面２２の形状は、円形である。

図８において、光学素子２０は、Ｘ軸方向へ沿って延び、第１反射面２２と第２反射面２３を接続する円柱状の柱部２５を有する。入射面２１から入射した入射光（第１反射面２２で反射した反射光も含む）は、光源の光軸Ｘ_ｐと略平行な方向に伝搬し、柱部２５を通過して第２反射面２３へ導かれた後、第２反射面２３によって反射されて、出射面２４から出射される。図８の変形例においても、柱部２５の外周面で、第１反射面２２で反射した反射光の少なくとも一部を反射させることが好ましい。

第１実施形態の照明装置の他の変形例を図９に示す。図９の照明装置は、図１の照明装置と比べて光学素子の構成が異なっており、それ以外の構成は同様である。光学素子３０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面３１と、第１反射面３２と、第２反射面３３と、出射面３４とを有する。これら光学機能面は、光学素子３０に一体に設けられている。

光学素子３０のＬＥＤ５に対向する面が入射面３１である。入射面３１を光軸方向から見た形状は六角形であり、光学素子３０は、入射面３１から光軸方向へ向かって拡径する略六角錘形状である。光学素子３０において、第１反射面３２は６つの面で構成され、これら第１反射面３２が一体となって柱部を構成している。第１反射面３２は、入射面３１を介してＬＥＤ５から入射する光を第２反射面３３側へ向けて全反射する全反射面である。なお、光軸Ｘ_ｐに対して垂直に切断した第１反射面３２の形状は六角形である。

図９の照明装置１において、入射面３１から入射した入射光（第１反射面３２で反射した反射光も含む）は、光源の光軸Ｘ_ｐと略平行な方向に伝搬し、第２反射面３３へと導かれた後、第２反射面３３によって反射されて、出射面３４から出射される。なお、図９の照明装置１では、光学素子３０の形状を入射面３１から光軸方向へ向かって拡径する略六角錘形状としたが、これに代えて、略四角錘形状や略五角錘形状などの略多角錘形状としてもよい。

第１実施形態の照明装置の他の変形例を図１０に示す。図１０（ａ）には該照明装置の一部拡大図を示し、図１０（ｂ）には図１０（ａ）を光源に向いて見た図を示し、図１０（ｃ）はデザインフィルムの平面図を示す。図１０の照明装置は、図１の照明装置と比べて光学素子の構成が異なっており、それ以外の構成は同様である。図１０（ａ）に示すように、光学素子４０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面４１と、第１反射面４２と、第２反射面４３と、出射面４４とを有する。これら光学機能面は、光学素子４０に一体に設けられている。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、この照明装置では、第２反射面４３が微細ピッチで分割され、多段状に形成されることを特徴としている。具体的には、第２反射面４３は、複数の傾斜面が所定間隔でＸ軸方向に対して０～９０°の角度をもつ平面あるいは曲面で接続されて構成されている。このように第２反射面４３を多段状に形成することで、第２反射面４３のＸ軸方向における長さが、第２反射面４３のＺ軸方向（図１０（ｂ）参照）における長さよりも長くなり、照射分布が一方向（図１０ではＸ軸方向）に引き伸ばされる。つまり、視野絞り上には軸対称形状ではなく、一方向に引き伸ばされた照射分布となる。そのため、図１０（ｃ）のように、一方向に並んだ文字「デザイン」などが施されたデザインフィルム６を用いて照射する場合には、その文字の全体的な形状に合わせて領域Ａを照射できるため、光の利用効率の点で適している。一方、軸対称でフィルムに照射した場合、つまり図１０（ｃ）の点線領域に照射した場合は、遮光エリアが多くなってしまい、利用効率の点で好ましくない。

本発明の照明装置の第２実施形態を図１１に基づいて説明する。第２実施形態の照明装置は、上述した第１実施形態の照明装置と比べて、第２反射面が光学素子と一体に形成されておらず別部材として設けられている点が異なっている。図１１に示すように、照明装置５１は、ハウジング５２の空間内に、光源としてのＬＥＤ５５と、ＬＥＤ５５から入射する光を出射面６３から二次光源として出射する光学素子６０と、二次光源上に焦点を有する光学レンズ５７と、第２反射面５９とを備える。図１１の照明装置５１において、光学素子６０の出射面６３と光学レンズ５７の間にはデザインフィルム５６が配置されている。図１１の照明装置５１では、各部材がＬＥＤ５５の光軸に沿って一直線状に配置されている。このような配置とすることで、照明装置５１のＹ軸方向の長さを一層小さくできる。

光学素子６０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面６１と、第１反射面６２と、出射面６３とを有する。これら光学機能面は、光学素子６０に一体に設けられている。入射面６１および第１反射面６２の構成は、図１の照明装置１と同様である。第１反射面６２は、ＬＥＤ５５から入射する光を第２反射面５９側へ向けて全反射する全反射面である。出射面６３は、光学素子６０のＸ軸方向側の端面に位置し、ＬＥＤ５５から入射する光を光学レンズ５７に向けて出射する。

第２反射面５９は、光学レンズ５８から出射され、ＬＥＤ５５の光軸Ｘ_ｐと略平行な方向へ進行する光を照射方向に反射する反射面である。反射面５９は、例えばミラーなどの反射部材の端面である。反射面５９による反射光は、開口部５３から出射されて被照射面（図示省略）に映し出される。

第２実施形態の照明装置の変形例を図１２に示す。図１２の照明装置は、図１１の照明装置と比べて光学素子の構成が異なっており、それ以外の構成は同様である。光学素子７０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面７１と、第１反射面７２と、出射面７３とを有する。これら光学機能面は、光学素子７０に一体に設けられている。なお、入射面７１および第１反射面７２の構成は、図８の照明装置と同様である。

第２実施形態の照明装置の他の変形例を図１３に示す。図１３の照明装置は、図１１の照明装置と比べて光学素子の構成が異なっており、それ以外の構成は同様である。光学素子８０は、光路制御に関わる主な光学機能面として、入射面８１と、第１反射面８２と、出射面８３とを有する。これら光学機能面は、光学素子８０に一体に設けられている。なお、入射面８１および第１反射面８２の構成は、図９の照明装置と同様である。

以上、第１実施形態、第２実施形態、およびそれらの変形例について説明したが、本発明の照明装置はこれらの構成に限らない。例えば、上述の構成では、デザインを施すためにデザインフィルムを用いたが、本発明において必ずしも必要ではなく、例えば、本発明の照明装置を単に光スポットを照射する照明装置として使用することもできる。また、デザインフィルムの代わりに、光学素子の出射面にデザインに対応した三次元形状を設けることで、所定のデザインを投影させるようにしてもよい。この場合、出射面から出射される二次光源を凸部や凹部によって意図的に屈折させることで、光学レンズに入射される光線量を変化させ、所定のデザインを表示することができる。

本発明の照明装置は、照射方向のサイズを小さくでき、かつ必要最小限の光束量で明るさを確保でき、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。

１照明装置
２ハウジング
３開口部
４基板
５ＬＥＤ（光源）
６デザインフィルム
７光学レンズ
８光学レンズ
１０、２０、３０、４０光学素子
１１、２１、３１、４１入射面
１２、２２、３２、４２第１反射面
１３、２３、３３、４３第２反射面
１４、２４、３４、４４出射面
１５、２５柱部
１６段差部
５１照明装置
５２ハウジング
５３開口部
５４基板
５５ＬＥＤ（光源）
５６デザインフィルム
５７光学レンズ
５８光学レンズ
５９第２反射面
６０、７０、８０光学素子
６１、７１、８１入射面
６２、７２、８２第１反射面
６３、７３、８３出射面

Claims

光源と、前記光源から入射する光を出射面から二次光源となる視野絞り側に向かって出射する光学素子と、前記二次光源上に焦点を有する光学レンズとを備え、前記光源の光軸と交差する方向へ光を照射する照明装置であって、
前記照明装置は、前記光学素子と一体に設けられた第１反射面と、前記光源の光軸と略平行な方向へ進行する光を前記照射装置の照射方向に反射する第２反射面とを有し、
前記第１反射面は、前記光源から入射する光を前記第２反射面側へ向けて全反射する全反射面であることを特徴とする照明装置。
前記出射面から出射される出射光の指向角度が６０度以下であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記光学素子の前記出射面と前記光学レンズとの間に、前記視野絞りとなる開口部を有するデザインフィルムが設けられており、前記光源が、光束断面形状が円形状の光を放射する光源であり、
前記第１反射面で反射した反射光の光束断面の直径をＤ１、前記出射面における出射光の光束断面の直径をＤ２、前記デザインフィルムの前記開口部の直径をＤ３とした場合、Ｄ１≦Ｄ２、かつ、Ｄ２≧Ｄ３の関係が成り立つ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。
前記光源の光軸に対して垂直に切断した前記第１反射面の形状は、円形または多角形であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の照明装置。
前記第２反射面は前記光学素子に一体に設けられており、前記出射面は前記第２反射面による反射光を前記光学レンズに向けて出射することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の照明装置。
前記光学素子は、前記光源の光軸方向へ沿って延び、前記第１反射面および前記第２反射面を接続する柱部と、前記柱部の外周面から前記照射方向へ突出した段差部とを有し、前記出射面は前記段差部の前記照射方向側の端面に形成されることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
前記出射面が、前記照射方向に所定の指向角度が得られる曲面または平面と、前記照射方向に突出した凸部および前記照射方向とは反対側に凹んだ凹部の少なくともいずれか一方とで形成されることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
前記柱部の外周面は、前記第１反射面で反射した反射光の少なくとも一部を反射する面であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の照明装置。
前記第２反射面が所定ピッチで分割された多段状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項記載の照明装置。