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技術 照明装置

出願人 東芝ライテック株式会社
発明者 羽生田有美中森弓弦
出願日 2016年3月25日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-062236
公開日 2017年9月28日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-174745
状態 特許登録済
技術分野 非携帯用の照明装置またはそのシステム 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護 LED素子のパッケージ
主要キーワード カッター羽根 チップオンボード カッター装置 COB 赤色光源 緑色光源 スポットライト 美術館
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

照明される結像面結像される像に出現する色むらを低減すること。

解決手段

1つの基板実装されて互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光源18と、開口部が形成されるカッター装置と、複数の光源18から発された光のうちのその開口部を通過した光を結像面に結像させる結像レンズとを具備している。複数の光源18は、第1光を発する複数の第1光源と、その第1光より波長が短い第2光を発する複数の第2光源とを含んでいる。複数の光源18が配置される領域21は、内側領域22と、内側領域22を囲む外側領域23とを含んでいる。その複数の第1光源は、内側領域22と外側領域23とに配置されている。その複数の第2光源は、外側領域23に配置されないで、内側領域22に配置されている。

概要

背景

スタジオ舞台美術館などにおいて、一部分を集中して照明するスポットライトが知られている。このようなスポットライトは、光源遮光部材凸レンズとを備えている。その光源から発された光は、その遮光部材に形成された開口部を通過して、その凸レンズにより集光されることにより、照明される結像面結像される(特許文献1参照)。このようなスポットライトは、結像面に結像された像に出現する色むらの程度が小さいことが要求される。

概要

照明される結像面に結像される像に出現する色むらを低減すること。1つの基板実装されて互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光源18と、開口部が形成されるカッター装置と、複数の光源18から発された光のうちのその開口部を通過した光を結像面に結像させる結像レンズとを具備している。複数の光源18は、第1光を発する複数の第1光源と、その第1光より波長が短い第2光を発する複数の第2光源とを含んでいる。複数の光源18が配置される領域21は、内側領域22と、内側領域22を囲む外側領域23とを含んでいる。その複数の第1光源は、内側領域22と外側領域23とに配置されている。その複数の第2光源は、外側領域23に配置されないで、内側領域22に配置されている。

目的

本発明が解決しようとする課題は、照明される結像面に結像される像に出現する色むらを低減する照明装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

1つの基板実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される複数の光源と;開口部が形成されるカッターと;前記複数の光源から発された光のうちの前記開口部を通過した光を結像面結像させるレンズと;を具備し、前記複数の光源は、第1光を発する複数の第1光源と、前記第1光より波長が短い第2光を発する複数の第2光源とを含み、前記複数の光源が配置される領域は、第1領域と、前記第1領域を囲む第2領域とを含み、前記複数の第1光源は、前記第1領域と前記第2領域とに配置され、前記複数の第2光源は、前記第2領域に配置されないで、前記第1領域に配置される照明装置

請求項2

前記複数の第1光源は、第3光を発する複数の第3光源と、前記第3光より波長が短い第4光を発する複数の第4光源とを含み、前記第2領域は、前記第1領域を囲む第3領域と、前記第3領域の内側で前記第1領域を囲むように、前記第1領域と前記第3領域との間に配置される第4領域とを含み、前記複数の第3光源は、前記第3領域と前記第4領域とに配置され、前記複数の第4光源は、前記第3領域に配置されないで、前記第4領域に配置される請求項1に記載の照明装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

背景技術

0002

スタジオ舞台美術館などにおいて、一部分を集中して照明するスポットライトが知られている。このようなスポットライトは、光源遮光部材凸レンズとを備えている。その光源から発された光は、その遮光部材に形成された開口部を通過して、その凸レンズにより集光されることにより、照明される結像面結像される(特許文献1参照)。このようなスポットライトは、結像面に結像された像に出現する色むらの程度が小さいことが要求される。

先行技術

0003

特開2014−175126号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明が解決しようとする課題は、照明される結像面に結像される像に出現する色むらを低減す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

0005

実施形態に係る照明装置は、複数の光源とカッターレンズとを具備している。その複数の光源は、1つの基板実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。そのカッターは、開口部が形成されている。そのレンズは、前記複数の光源から発された光のうちの前記開口部を通過した光を結像面に結像させる。前記複数の光源は、第1光を発する複数の第1光源と、前記第1光より波長が短い第2光を発する複数の第2光源とを含んでいる。前記複数の光源が配置される領域は、第1領域と、前記第1領域を囲む第2領域とを含んでいる。前記複数の第1光源は、前記第1領域と第2領域とに配置されている。前記複数の第2光源は、前記第2領域に配置されないで、前記第1領域に配置されている。

図面の簡単な説明

0006

図1は、実施形態の照明装置を示す図である。
図2は、光源装置を示す平面図である。
図3は、複数の光源から発された光が結像面に結像する光路を示す光路図である。
図4は、変形例の光源装置を示す平面図である。

実施例

0007

以下で説明する実施形態に係る照明装置1は、複数の光源18とカッター5とレンズ3とを具備している。複数の光源18は、1つの基板17に実装され、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている。カッター5は、開口部8が形成されている。レンズ3は、複数の光源18から発された光のうちの開口部8を通過した光を結像面12に結像させる。複数の光源18は、第1光を発する複数の第1光源と、その第1光より波長が短い第2光を発する複数の第2光源とを含んでいる。複数の光源18が配置される領域21(42)は、第1領域22(43)と、第1領域22を囲む第2領域23(44、45)とを含んでいる。その複数の第1光源は、第1領域22と第2領域23とに配置されている。その複数の第2光源は、第2領域23に配置されないで、第1領域22に配置されている。

0008

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置の複数の第1光源は、第3光を発する複数の第3光源と、第3光より波長が短い第4光を発する複数の第4光源とを含んでいる。第2領域44、45は、第1領域43を囲む第3領域45と、第3領域45の内側で第1領域43を囲むように、第1領域43と第3領域45との間に配置される第4領域44とを含んでいる。その複数の第3光源は、第3領域45と第4領域44とに配置されている。その複数の第4光源は、第3領域45に配置されないで、第4領域44に配置されている。

0009

以下、図面を参照して、実施形態に係る照明装置を説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

0010

[実施形態]
[照明装置の構成]
図1は、実施形態の照明装置1を示す図である。照明装置1は、図1に示されているように、光源装置2と結像レンズ3とカッター装置5とを備え、図示されていないベースを備えている。光源装置2は、ベースに固定されている。光源装置2は、ユーザの操作により光を発する。結像レンズ3は、凸レンズから形成されている。結像レンズ3は、光源装置2から発される光に照らされるように光源装置2の前方に配置され、その凸レンズの光軸7が光源装置2に交差するように、配置されている。結像レンズ3は、さらに、光軸7に平行に平行移動可能にベースに支持されている。結像レンズ3は、さらに、光源装置2から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。

0011

カッター装置5は、可視光を透過しない材料から形成され、板状に形成され、開口部8が形成されている。カッター装置5は、光軸7に垂直である平面に沿うように光源装置2と結像レンズ3との間に配置され、光軸7に平行に平行移動可能にベースに支持されている。カッター装置5は、結像レンズ3から所定の位置だけ離れた位置に配置されるように、ベースに固定されている。カッター装置5は、さらに、図示されていない複数のカッター羽根を備えている。複数のカッター羽根は、それぞれ、可視光を透過しない材料から形成され、板状に形成されている。複数のカッター羽根は、カッター装置5に沿うように開口部8の周囲に配置され、カッター装置5に沿って移動することができるように、カッター装置5に支持されている。カッター装置5は、複数のカッター羽根が移動されることにより、開口部8の形状が変化する。

0012

図1は、さらに、照明装置1により照明されるスクリーン11を示している。スクリーン11は、平坦である結像面12が形成されている。スクリーン11は、照明装置1から所定の距離だけ離れた位置に、結像面12が光軸7に垂直になるように配置されている場合で、照明装置1により照明されたときに、結像面12に投射光14が結像される。投射光14の形状は、開口部8の形状に対応する。

0013

[複数の光源]
図2は、光源装置2を示す平面図である。光源装置2は、図2に示されているように、LEDモジュール16を備えている。LEDモジュール16は、光源装置2のうちの結像レンズ3に対向する面に配置されている。LEDモジュール16は、チップオンボードCOB:Chip On Board)型のモジュールであり、基板17と複数の光源18を備えている。基板17は、平坦である板状に形成されている。複数の光源18は、それぞれ、発光ダイオードLED:Light Emitting Diode)から形成されている。複数の光源18は、基板17の一方の面のうちの互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、基板17に実装されている。複数の光源18は、それぞれ、基板17から電力が供給されることにより発光する。

0014

基板17の面のうちの複数の光源18が配置される領域21は、内側領域22と外側領域23とから形成されている。内側領域22は、結像レンズ3の光軸7と交差するように、領域21の概ね中央に配置されている。外側領域23は、内側領域22を囲むように形成されている。

0015

複数の光源18は、複数の白色光源と複数の赤色光源と複数の緑色光源と複数の青色光源とから形成されている。その複数の白色光源は、光源装置2に制御されることにより、それぞれ白色の光を発する。その白色光は、赤色光緑色光青色光とを含み、赤色光と緑色光と青色光とが混色されて形成されている。その複数の赤色光源は、光源装置2に制御されることにより、それぞれ赤色の光を発する。その複数の緑色光源は、光源装置2に制御されることにより、それぞれ緑色の光を発する。その複数の緑色光源が発する緑色光は、その複数の赤色光源が発する赤色光より波長が短い。その複数の青色光源は、光源装置2に制御されることにより、それぞれ青色の光を発する。その複数の青色光源が発する青色光は、その複数の緑色光源が発する緑色光より波長が短い。

0016

このとき、その複数の白色光源は、外側領域23に配置されないで、内側領域22のみに配置されている。その複数の赤色光源は、内側領域22と外側領域23との両方に配置されている。その複数の緑色光源は、内側領域22と外側領域23との両方に配置されている。その複数の青色光源は、外側領域23に配置されないで、内側領域22のみに配置されている。

0017

光源装置2は、ユーザの操作により、複数の白色光源から発される白色光の強度と複数の赤色光源から発される赤色光の強度と複数の緑色光源から発される緑色光の強度と複数の青色光源から発される青色光の強度とを互いに独立に調整する。照明装置1は、複数の光源18から発される光の強度がこのように調整されることにより、投射光14の色を様々な色に調整することができる。

0018

[複数の光源から出た光が結像面に結像する光路]
図3は、複数の光源18から発された光が結像面12に結像する光路を示す光路図である。複数の光源18から発された光は、図3に示されているように、一部の光がカッター装置5の開口部8を通過し、残りの光がカッター装置5により遮光される。開口部8を通過した光は、一部が結像レンズ3に入射する。結像レンズ3に入射した光は、結像レンズ3により形成されている屈折面屈折する。結像レンズ3により屈折した光は、結像面12を照明し、結像面12に結像される。結像面12に結像された投射光14の形状は、カッター装置5の開口部8の形状に相似である。

0019

複数の光源18のうちの領域21の縁に配置されている光源31から発された光のうちの開口部8の反対側の縁32を通過した光33は、結像レンズ3の縁34に入射する。光33は、結像レンズ3の縁34に入射すると屈折する。光33は、結像レンズ3で屈折したときに、色収差により分散し、結像面12のうちの光軸7に垂直である方向に幅を有する範囲35に投影される。このとき、範囲35のうちの光軸7から遠い側は、光33のうちの波長の短い光が投影され、範囲35のうちの光軸7に近い側は、光33のうちの波長の長い光が投影される。

0020

複数の光源18のうちの領域21の概ね中央に配置されている光源36から発された光のうちの開口部8の縁32を通過した光37は、結像レンズ3のうちの縁34より光軸7に近い側の部分38に入射する。光37は、結像レンズ3の部分38に入射すると屈折する。光37は、結像レンズ3で屈折したときに、色収差により分散し、結像面12のうちの光軸7に垂直である方向に幅を有する範囲39に投影される。このとき、範囲39のうちの光軸7から遠い側は、光37のうちの波長の短い光が投影され、範囲39のうちの光軸7に近い側は、光37のうちの波長の長い光が投影される。

0021

このため、結像面12に結像された投射光14は、複数の光源18の全部が白色光を発するときに、投射光14の縁に短波長の光が投影され、投射光14の縁が青みを帯び、投射光14の縁と投射光14の中央とで色が異なる色むらが出現する。

0022

ここで、光33が結像レンズ3の縁34の表面に入射する入射角は、光源31が光源36より光軸7から遠い側に配置されていることにより、光37が結像レンズ3の部分38の表面に入射する入射角より大きい。さらに、結像レンズ3の縁34を透過する光が結像面12の側の表面に入射する入射角は、結像レンズ3の部分38を透過する光が結像面12の側の表面に入射する入射角より大きい。このため、光33が結像レンズ3の表面を屈折することにより分散する程度は、光37が結像レンズ3の表面を屈折することにより分散する程度より大きく、範囲35の幅は、範囲39の幅より大きい。さらに、範囲35は、範囲35が範囲39より広いことにより、範囲39に比較して、短波長の光が投影される部分の幅が広く、青みを帯びている部分の幅が広い。範囲35は、光源31から発された光が短波長の光を含んでいないときに、光軸7から遠い側の端が光軸7に近い側に移動し、範囲35のうちの青みを帯びている部分の幅が小さくなる。

0023

投射光14の縁には、複数の光源18から発される光が投影されている。複数の光源18のうちの白色光源と青色光源とは、赤色光源と緑色光源とが発する光より波長が短い光(青色光)を発している。白色光源と青色光源とから発される光は、白色光源と青色光源とが内側領域22に配置されていることにより、投射光14の縁に投影されるときに、投射光14の縁に形成される青みを帯びた領域の幅が比較的小さい。赤色光源と緑色光源とから発される光は、波長が短い光(青色光)を含んでいないことにより、投射光14の縁に投影されるときに、投射光14の縁に青みを帯びた領域を形成しない。すなわち、投射光14の縁の青みを帯びている部分の幅は、外側領域23に配置された光源から発された光が短波長の光を含んでいないときに、外側領域23に配置された光源から発された光が短波長の光を含んでいるときに比較して、小さくなる。このため、実施形態の照明装置1は、複数の光源18のうちの複数の白色光源と複数の青色光源とが外側領域23に配置されていないことにより、投射光14の縁に青みを帯びる部分の幅を小さくすることができる。実施形態の照明装置1は、投射光14の縁に青色の光が投影される部分の幅を小さくすることにより、投射光14の色むらを目立たなくすることができ、投射光14の色むらの程度を低減することができる。

0024

ところで、実施形態の照明装置の結像レンズ3は、1つの凸レンズから形成されているが、複数の凸レンズから形成されてもよい。実施形態の照明装置1は、複数の凸レンズから形成されている他の結像レンズに結像レンズ3が置換された場合でも、外側領域23に短波長の光を発しない光源が配置されることにより、投射光14の色むらの程度を低減することができる。

0025

なお、実施形態の照明装置1のカッター装置5は、開口部8の形状が可変であるが、開口部8の形状が固定されてもよい。実施形態の照明装置1は、開口部8の形状が固定されている他のカッター装置にカッター装置5が置換された場合でも、外側領域23に短波長の光を発しない光源が配置されることにより、投射光14の色むらの程度を低減することができる。

0026

なお、実施形態の照明装置1の光源装置2は、発する光の色が互いに異なる4種の光源を備えているが、色が互いに異なる2種の光源を備えていればよい。たとえば、光源装置2は、第1光を発する複数の第1光源と、第1光より波長が短い第2光を発する複数の第2光源とを備えている。このとき、複数の第1光源は、内側領域22と外側領域23との両方に配置される。複数の第2光源は、外側領域23に配置されないで、内側領域22にのみ配置される。照明装置1は、複数の光源18がこのような複数の第1光源と複数の第2光源とに置換された場合でも、投射光14の縁に波長が短い光が投影される部分の幅を小さくすることにより、投射光14の色むらの程度を低減することができる。

0027

なお、実施形態の照明装置1の光源装置2は、COB型のLEDモジュール16を備えているが、COB型と異なる他の構造のLEDモジュールを備えてもよい。そのLEDモジュールとしては、セラミック樹脂などで成形したキャビティの中に配置されたLEDチップが1つの基板に複数実装された表面実装SMD:Surface Mount Device)型のLEDモジュールが例示される。照明装置1は、このようなLEDモジュールが適用された場合でも、短波長の光を発する光源が外側領域23に配置されないように、複数の光源18が配置されることにより、色むらの程度を低減することができる。

0028

[変形例]
図4は、変形例の光源装置40を示す平面図である。その変形例の光源装置40は、既述の光源装置2と同様にして、図4に示されているように、複数の光源41を備えている。複数の光源41が配置される領域42は、内側領域43と中間領域44と外側領域45とから形成されている。内側領域43は、結像レンズ3の光軸7と交差するように、領域42の概ね中央に配置されている。中間領域44は、内側領域43を囲むように形成されている。外側領域45は、中間領域44のさらに外側を囲むように形成されている。すなわち、領域42は、中間領域44が内側領域43と外側領域45との間に挟まれるように、形成されている。

0029

複数の光源41は、既述の複数の光源18と同様にして、複数の白色光源と複数の赤色光源と複数の緑色光源と複数の青色光源とから形成されている。このとき、その複数の白色光源は、外側領域45と中間領域44とに配置されないで、内側領域43のみに配置されている。その複数の赤色光源は、内側領域43と中間領域44と外側領域45との全部に配置されている。その複数の緑色光源は、外側領域45に配置されないで、内側領域43と中間領域44との両方に配置されている。その複数の青色光源は、外側領域45と中間領域44とに配置されないで、内側領域43のみに配置されている。

0030

このような光源装置40が設けられた照明装置は、複数の青色光源が外側領域45と中間領域44とに配置されないことにより、既述の照明装置1と同様にして、投射光14の縁に青みを帯びた部分の幅を小さくすることができる。緑色の光は、青色の光より波長が長く、赤色の光より波長が短い。緑色の光は、青色の光と同様にして、結像レンズ3の色収差により、投射光14の縁に色むらを出現させる。このため、このような照明装置は、さらに、複数の緑色光源が外側領域45に配置されないことにより、投射光14の縁に出現する色むらを低減することができる。

0031

なお、本変形例では、複数の光源41が複数の白色光源を含んでいるが、複数の白色光源を省略してもよい。このような照明装置は、複数の白色光源が省略された場合でも、中間領域44と外側領域45とに短波長の光の光源を配置しないことにより、投射光14の縁に出現する色むらを低減することができる。

0032

なお、本変形例では、複数の光源41が複数の赤色光源と複数の緑色光源と複数の青色光源とを含んでいるが、他の色の組み合わせでもよい。この場合でも、3種の光源のうちの最も短波長の光を発する光源が中間領域44と外側領域45とに配置されないで、かつ、2番目に短波長である光を発する光源が外側領域45に配置されない。照明装置は、3種の光源がこのように配置されることにより、投射光14の縁に出現する色むらを低減することができる。

0033

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

0034

1 :照明装置
2 :光源装置
3 :結像レンズ
5 :カッター装置
7 :光軸
8 :開口部
11:スクリーン
12:結像面
14:投射光
16:LEDモジュール
17:基板
18:複数の光源
22:内側領域
23:外側領域
40:光源装置
41:複数の光源
43:内側領域
44:中間領域
45:外側領域

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