JP2001307502A - Spot-light and light source unit - Google Patents
Spot-light and light source unitInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビスタジオ及
び舞台等々の照明演出空間のある部分にだけ光を照射す
るスポットライト照明器具及びその光源ユニットに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spotlight illuminator for irradiating light only to a certain portion of a lighting effect space such as a television studio and a stage, and a light source unit thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来技術のスポットライトは、単一の光
源が点光源であることを仮定の理論として白熱電球等の
一つの光源から出る光を平凸レンズによって集光し、所
定の方向に照射するとともに平凸レンズと光源の位置関
係によって光りの広がりを変化させるものとして知られ
ている。2. Description of the Related Art A conventional spotlight is based on the assumption that a single light source is a point light source, and condenses light emitted from one light source such as an incandescent lamp by a plano-convex lens and irradiates the light in a predetermined direction. It is known that the spread of light is changed depending on the positional relationship between the plano-convex lens and the light source.
【０００３】図１に従来技術の原理図を示す。光源（１
０１）として、フィラメント（１０２）をできるだけ高
温に熱して光を発生させるタングステン電球及びハロゲ
ン電球等の白熱電球が使われ、点灯すれば白熱電球を取
り巻く全方向に光を照射する。FIG. 1 shows the principle of the prior art. Light source (1
As 01), an incandescent light bulb such as a tungsten light bulb or a halogen light bulb that generates light by heating the filament (102) to as high a temperature as possible is used, and when it is turned on, light is emitted in all directions surrounding the incandescent light bulb.
【０００４】この白熱電球が全方向に光を照射する結果
として、実際に光を活用する前方方向に照射できる光束
は全光束の１割位と言われている。As a result of this incandescent lamp irradiating light in all directions, it is said that the luminous flux that can be radiated in the forward direction that actually utilizes light is about 10% of the total luminous flux.
【０００５】また、全方向に光を照射するため平凸レン
ズ以外から光が直接洩れないようにカバー（１０９）で
白熱電球を囲む必要があるが、白熱電球は可視光ととも
に多くの熱線を放射するため、熱に耐える鉄あるいは軽
金属の板が使用され、また平凸レンズ（１０３）も耐熱
性のガラスが使用されるので更にスポットライトが重く
なり、スポットライトの移動に労力を要している。In order to irradiate light in all directions, it is necessary to surround the incandescent lamp with a cover (109) so that light does not leak directly from a part other than the plano-convex lens. The incandescent lamp emits a lot of heat rays together with visible light. Therefore, a plate made of iron or light metal that withstands heat is used, and the heat-resistant glass is used for the plano-convex lens (103), so that the spotlight becomes heavier and requires much effort to move the spotlight.
【０００６】白熱電球から放射する熱線は、光漏れのた
めに囲っている金属の板を熱し、人が素手で触れられ
ず、扱い方によっては火傷をしたり、幕等の他のものと
スッポトライトが触れて火災が起きる危険性がある。Heat rays radiated from an incandescent light bulb heat the surrounding metal plate due to light leakage, so that people cannot touch it with bare hands, and depending on how they are handled, they may burn, or may be damaged by curtains or other objects. Risk of fire from touching lights.
【０００７】フィラメントをできるだけ高温に熱して光
を発生させる現在の白熱電球は、高温のため白熱電球の
寿命が短く、思わぬ電球切れにより照明演出に支障をき
たしたり、電球交換の手間及び電球切れに伴う白熱電球
の購入費用が多くかかっている。Current incandescent lamps, which generate heat by heating a filament to as high a temperature as possible, have a short life due to the high temperature. The cost of purchasing incandescent light bulbs is high.
【０００８】スポットライトを運搬中に、白熱電球に振
動及び衝撃を与えるとフィラメントの断線や封止ガラス
の破損が起きる時がある。[0008] Vibration and impact on the incandescent lamp during transportation of the spotlight may cause breakage of the filament or breakage of the sealing glass.
【０００９】この白熱電球は色温度が約３０００Ｋ°位
で、この白熱電球を光源としたスポットライトを野外の
太陽光の下でテレビ及び映画の撮影で使用するために
は、色温度を変換するフィルタをレンズの前に付け、周
囲の色温度と合せる手間がかかる。The incandescent light bulb has a color temperature of about 3000 K °. In order to use a spotlight using the incandescent light bulb as a light source in outdoor sunlight under TV and movie shooting, the color temperature is converted. It takes time to attach the filter in front of the lens and match it with the surrounding color temperature.
【００１０】近年、白熱電球と異なる発光原理のメタル
ハライドランプ等の放電ランプがスポットライトに使わ
れることもあるが、単一光源を仮定の理論にした照明原
理は変わらず、またランプからの発熱も白熱電球に匹敵
するぐらいある。In recent years, a discharge lamp such as a metal halide lamp having a light emission principle different from that of an incandescent light bulb is sometimes used as a spotlight. However, the illumination principle based on the assumption of a single light source has not changed, and the heat generated from the lamp has not changed. It is comparable to an incandescent light bulb.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、フィラメン
トをできるだけ高温に熱して光を発生させる光源を使用
しているスポットライトの光活用効率の悪さ、金属板の
使用及び耐熱ガラスの平凸レンズにより重い、火傷と火
災の危険性、電球切れによる照明演出への支障、電球の
短寿命による電球費用の多さ、対振動・衝撃の弱さ及び
使用場所に色温度を合せる手間を解決する新しい光源の
活用方式を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a light source which generates light by heating a filament to as high a temperature as possible, inefficient use of a spotlight, the use of a metal plate, and a plano-convex lens made of heat-resistant glass. A new light source that solves the problem of heavy, burn and fire hazards, lighting problems due to burnout of bulbs, high bulb costs due to short life of bulbs, weakness against vibration and shock, and the trouble of adjusting the color temperature to the place of use The purpose is to provide a method of utilizing.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のスポットライトは次の解決手段を有する。To achieve the above object, the spotlight of the present invention has the following means.
【００１３】（１）光源１：小型で振動・衝撃に強く、
堅牢で信頼性があり、発熱が少なく、長寿命で、白熱電
球の１５lm/wに匹敵する発光効率を持ち、演色性が良
く、指向性が狭角、例えば１０°〜２０°の自発光型固
体素子を採用する。その一例として、白色発光ダイオー
ドを提示する。その概略的な特性は、材料にＩｎＧａＮ
／ＹＡＧを使った化合物半導体のＰＮ接合ダイオードの
一種であり、電流を流し、接合部にキャリアを注入する
ことで材料自身が発光し、白色の光を放ち、色濃度が３
０００〜１００００Ｋ°で、発光効率が１０lm/wで、動
作電圧が３．６Ｖで、寿命が２００００時間以上ある。(1) Light source 1: Compact, strong against vibration and shock,
Robust, reliable, low heat generation, long life, luminous efficiency comparable to 15 lm / w of incandescent light bulbs, good color rendering, narrow angle directivity, e.g. Adopt a solid state device. As an example, a white light emitting diode will be presented. Its general characteristics are that the material is InGaN
/ YAG is a kind of compound semiconductor PN junction diode. The material emits light by emitting a current and injecting carriers into the junction, emits white light, and has a color density of 3 / YAG.
It has a luminous efficiency of 10 lm / w, an operating voltage of 3.6 V, and a life of 20,000 hours or more at 000 to 10,000 K °.
【００１４】（２）構成１：本発明の主な構成は、多数
の前記光源１を有する光源１ユニットと、投射レンズと
しての平凸レンズ又はフレネルレンズと、摺動台とから
なり、（使用場所の光線の状態に応じて色温度を合せる
手間を解決する手段はこれを含まないが、）高い照度を
被照射面に与えるスポットライトを提供する。(2) Structure 1: The main structure of the present invention comprises a light source unit having a large number of the light sources 1, a plano-convex lens or a Fresnel lens as a projection lens, and a slide table. Means for solving the trouble of adjusting the color temperature according to the state of the light beam does not include this, but provides a spotlight that gives high illuminance to the irradiated surface.
【００１５】（ａ）光源ユニット１は、多数の前記光源
１をある半径を持つ曲面、例えば空洞の球体の外周球
面、又は放物面の断片の一部に取付け、この外周球面上
断片の多数の前記光源１の光のビームが光源ユニットの
前方のある一点に集光するように調整したものである。 （ｂ）平凸レンズ又はフレネルレンズは、前記光源ユニ
ット１によりある一点に集光した光源１の光のビームと
平凸レンズ又はフレネルレンズが固有に持つ焦点（Ｆ）
との相対関係によって、被照射面の光の照度分布を拡散
又は収束するものである。 （ｃ）摺動台は、前記光源ユニットと前記平凸レンズ又
はフレネルレンズの位置関係を変化させ、前記光源ユニ
ットによりある一点に集光させた前記光源１の光のビー
ムとレンズの焦点（Ｆ）の関係により、選択的に被照射
面の照度分布を拡散又は収束できるようにするものであ
る。 （ｄ）前記光源ユニットと前記平凸レンズ又はフレネル
レンズの位置関係を変化させる手段として、前記光源ユ
ニットを固定して前記平凸レンズ又はフレネルレンズを
動かす方法もある。(A) The light source unit 1 attaches a large number of the light sources 1 to a curved surface having a certain radius, for example, a part of an outer peripheral spherical surface of a hollow sphere or a part of a parabolic surface. The light beam of the light source 1 is adjusted so as to converge at a certain point in front of the light source unit. (B) The plano-convex lens or Fresnel lens is a light beam of the light source 1 condensed at a certain point by the light source unit 1 and a focus (F) inherent in the plano-convex lens or Fresnel lens.
And diffuses or converges the illuminance distribution of light on the irradiated surface. (C) The slide base changes the positional relationship between the light source unit and the plano-convex lens or Fresnel lens, and the light beam of the light source 1 focused by the light source unit to a certain point and the focal point of the lens (F) , The illuminance distribution of the irradiated surface can be selectively diffused or converged. (D) As a means for changing the positional relationship between the light source unit and the plano-convex lens or Fresnel lens, there is a method of moving the plano-convex lens or Fresnel lens while fixing the light source unit.
【００１６】前記光源１に置換えることができる光源の
ひとつに、電界固体面状発光素子の一種である有機エレ
クトロルミネッセント素子（有機ＥＬ素子）をフレキシ
ブルな構造にして曲面形状にするものがある。その概略
的な特性は、有機蛍光体中に外部から電子とホール（正
孔）を注入し、それらの再結合エネルギーによって発光
中心を励起し、発光を生じるもので、高輝度（１０万cd
/m2以上）が可能で、高効率（１０lm/W以上）であるも
のを青、緑、赤色の三種の発光層を積層することにより
高輝度白色発光をするものである。このひとつの電界固
体面状発光素子を前記光源ユニット１のように曲面構造
にし、電界固体面状発光素子の照射ビームを前方の一点
に集光させることにより、仮想の単一点光源を構成した
光源ユニットも可能である。One of the light sources that can be substituted for the light source 1 is one that has a flexible structure of an organic electroluminescent element (organic EL element), which is a kind of solid-state planar light emitting element, and has a curved surface shape. is there. The general characteristics are that electrons and holes (holes) are injected into the organic phosphor from the outside, and the luminescence center is excited by their recombination energy to generate light.
/ m 2 or more, and high efficiency (10 lm / W or more) is to emit high brightness white light by laminating three kinds of light emitting layers of blue, green and red. A light source that forms a virtual single-point light source by forming this one electric field solid planar light emitting element into a curved surface structure like the light source unit 1 and condensing the irradiation beam of the electric field solid planar light emitting element to one point in front. Units are also possible.
【００１７】（３）光源２：小型で振動・衝撃に強く、
堅牢で信頼性があり、発熱が少なく、長寿命で、白熱電
球の１５lm/wに匹敵する発光効率を持ち、演色性が良
く、指向性が狭角、例えば１０°〜２０°の自発光型の
固体素子を採用する。その一例として白色発光ダイオー
ドと、白色発光ダイオードの発光スペクトルに色温度３
０００Ｋ°を得るように発光スペクトルを加える黄色発
光ダイオード、緑色発光ダイオード、赤色発光ダイオー
ドとを光源とする。(3) Light source 2: compact, strong against vibration and shock,
Robust, reliable, low heat generation, long life, luminous efficiency comparable to 15 lm / w of incandescent light bulbs, good color rendering, narrow angle directivity, e.g. Is adopted. As an example, a white light emitting diode and a color temperature of 3
The light source is a yellow light-emitting diode, a green light-emitting diode, and a red light-emitting diode that add an emission spectrum to obtain 000 K °.
【００１８】（４）構成２：本発明の主な構成は、色温
度切替えスイッチ、前記光源２を多数有する光源ユニッ
ト、ビーム整形ディフューザー、投射レンズとしての平
凸レンズ又はフレネルレンズと摺動台からなり、使用場
所の光線の状態に応じて色温度を合せる手間を解決する
手段を有するスポットライトを提供する。(4) Configuration 2: The main configuration of the present invention comprises a color temperature switch, a light source unit having a large number of the light sources 2, a beam shaping diffuser, a plano-convex lens or a Fresnel lens as a projection lens, and a slide table. And a spotlight having means for solving the trouble of adjusting the color temperature according to the state of the light beam at the place of use.
【００１９】（ａ）色温度切替えスイッチは、前記光源
２を有する光源ユニットの黄色発光ダイオード、緑色発
光ダイオード、赤色発光ダイオードをオン又はオフし、
白色発光ダイオードの発光スペクトルに加える発光スペ
クトルを増減し、色温度切替えスイッチがオンの時は白
熱電球と同じ色温度の光を照射し、スイッチがオフの時
は野外と同じ色温度の光を照射する。(A) A color temperature switch turns on or off a yellow light emitting diode, a green light emitting diode, and a red light emitting diode of the light source unit having the light source 2,
Increases or decreases the emission spectrum to be added to the emission spectrum of the white light-emitting diode.When the color temperature switch is on, it emits light of the same color temperature as the incandescent bulb, and when it is off, it emits light of the same color temperature as the outdoors I do.
【００２０】（ｂ）光源ユニットは、多数の前記光源２
をある半径を持つ空洞の球体の外周球面又は放物面の断
片の一部に取付、この外周球面上の多数の前記光源２の
光のビームが光源ユニットの前方のある一点に集光する
ように発光ダイオードの照射方向を調整したものであ
る。(B) The light source unit includes a large number of light sources 2
Is attached to a part of an outer peripheral sphere or a parabolic fragment of a hollow sphere having a certain radius, so that a large number of light beams of the light source 2 on the outer peripheral sphere converge at a certain point in front of the light source unit. The irradiation direction of the light emitting diode is adjusted.
【００２１】（ｃ）ビーム整形ディフューザーは、前記
の光源ユニットの前方にある一点に集光する位置に前記
光源ユニットよりの支持金具で取付けて前記光源ユニッ
トの動きと連動させ、集光点に集まった前記光源２各色
発光ダイオードより照射した固有の発光スペクトルを持
つ狭角ビームの入射光をビーム整形ディフューザーが有
する固有の拡散角により決められた範囲に拡散し、各色
発光ダイオードよりのビームをむらなく混色し、平凸レ
ンズ又はフレネルレンズに配光する。(C) The beam shaping diffuser is attached to a position in front of the light source unit where light is condensed at one point with a support bracket from the light source unit, and is linked with the movement of the light source unit to collect at the light condensing point. In addition, the light source 2 diffuses incident light of a narrow-angle beam having a unique emission spectrum emitted from each color light emitting diode to a range determined by a unique diffusion angle of a beam shaping diffuser, so that a beam from each color light emitting diode is evenly distributed. The colors are mixed and distributed to a plano-convex lens or a Fresnel lens.
【００２２】（ｄ）平凸レンズ又はフレネルレンズは、
前記光源ユニットによりある一点に集光した前記光源２
の光のビームとレンズが固有に持つ焦点（Ｆ）との相対
関係によって、被照射面の光の照度分布を拡散又は収束
する。(D) The plano-convex lens or Fresnel lens is
The light source 2 condensed at a certain point by the light source unit
The illuminance distribution of the light on the surface to be illuminated is diffused or converged by the relative relationship between the light beam and the focal point (F) inherent in the lens.
【００２３】（ｅ）摺動台は、前記ビーム整形ディフュ
ーザーが接続された前記光源ユニットと前記平凸レンズ
又はフレネルレンズの位置関係を変化させ、前記光源ユ
ニットによりある一点に集光させた前記光源２の光のビ
ームとレンズの焦点（Ｆ）の関係により、選択的に被照
射面の照度分布を拡散又は収束できるようにする。(E) The slide unit changes the positional relationship between the light source unit to which the beam shaping diffuser is connected and the plano-convex lens or Fresnel lens, and focuses the light source 2 at a certain point by the light source unit. And the focus (F) of the lens can selectively diffuse or converge the illuminance distribution on the surface to be illuminated.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態） （ａ）図２（ａ）及び図２（ｂ）は、多数の前記光源1
又は光源２を取付ける穴（２０２）がある半径５０Ｒの
空洞の球体のプラスチックできた外周球面の断片の光源
取付球面板（２０１）を示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) (a) FIGS. 2A and 2B show a large number of light sources 1;
Alternatively, a light source mounting spherical plate (201) of a piece of a plastic outer peripheral spherical surface of a hollow sphere having a radius of 50R with a hole (202) for mounting the light source 2 is shown.
【００２５】（ｂ）図３と図４の光源ユニット１（３０
３、４０３）は、多数の指向性２０°の白色発光ダイオ
ードすなわち光源１（３０２、４０２）を光源取付球面
板（３０１、４０１）に取付けて多数の前記光源１の光
のビームが光源ユニット１の前方のある一点Ｆに集光し
て仮想の単一点光源（３０８、４０８）を作り、その後
に光のビームがフレネルレンズ（３０４、４０４）に照
射するように調整したものを示す。(B) The light source unit 1 (30) shown in FIGS.
3, 403), a large number of white light-emitting diodes having a directivity of 20 °, that is, light sources 1 (302, 402) are mounted on a light source mounting spherical plate (301, 401), and a large number of light beams of the light sources 1 are emitted from the light source unit 1. A virtual single point light source (308, 408) is formed by condensing the light at a point F in front of the lens, and then adjusted so that the light beam irradiates the Fresnel lens (304, 404).
【００２６】（ｃ）図３と図４のフレネルレンズ（３０
４、４０４）は、平凸レンズはガラスの厚みが厚くなり
重くなるので、平凸レンズの曲面を分割して平面に寄せ
集めた軽量のプラスチックのフレネルレンズを示す。(C) The Fresnel lens (30) shown in FIGS.
4, 404) shows a light-weight plastic Fresnel lens obtained by dividing a curved surface of a plano-convex lens and gathering it on a flat surface because the plano-convex lens becomes thicker and heavier.
【００２７】（ｄ）図３の作用は、前記光源ユニット１
より照射されたビームをフレネルレンズが持つ固有の焦
点Ｆ（３０７）に集光させて仮想の単一点光源（３０
８）とし、フレネルレンズにより光を前方の被照射面
（３０５）に光を収束させたことを示す。(D) The operation of FIG.
The irradiating beam is condensed on a unique focal point F (307) of the Fresnel lens to form a virtual single point light source (30).
8) indicates that the light is converged by the Fresnel lens on the front irradiation surface (305).
【００２８】（ｅ）図４の作用は、仮想の単一点光源
（４０８）をフレネルレンズ（４０４）が持つ固有の焦
点Ｆ（４０７）よりフレネルレンズ側に光源ユニット１
（４０３）をハンドル（４０６）で移動させ、フレネル
レンズにより光を前方の被照射面（４０５）に拡散させ
たことを示す。(E) The operation of FIG. 4 is that the virtual single point light source (408) is placed closer to the Fresnel lens side than the intrinsic focus F (407) of the Fresnel lens (404).
(403) is moved by the handle (406), and the light is diffused by the Fresnel lens to the front irradiation surface (405).
【００２９】（ｆ）図５は、軽量のＡＢＳ樹脂をハウジ
ング（５０１）としたスポットライトのフレネルレンズ
（５０４）の位置を固定し、仮想の単一点光源の位置を
灯体下部に付けた光源ユニット１（５０３）と接続した
ハンドル（５０６）をフレネルレンズ方向又はその反対
方向にで移動できるようにしたスポットライトを示す。(F) FIG. 5 shows a light source in which the position of a Fresnel lens (504) of a spotlight using a lightweight ABS resin as a housing (501) is fixed, and the position of a virtual single point light source is attached to the lower part of the lamp body. Fig. 7 shows a spotlight in which a handle (506) connected to the unit 1 (503) can be moved in the direction of the Fresnel lens or in the opposite direction.
【００３０】（ｇ）図５（ａ）及び図５（ｂ）におい
て、例えば軽量のＡＢＳ樹脂をハウジング（５０１）と
したスポットライトを示す。その光源ユニット１をハン
ドルをなくし固定することにより仮想の単一点光源の位
置を固定し、フレネルレンズ（５０４）が取付けられた
ハウジング（５０１）を回転させてフレネルレンズの位
置を仮想の単一点光源に近づけたり、離したりするよう
にしたスポットライトも可能である。(G) FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a spotlight having a housing (501) made of, for example, lightweight ABS resin. The position of the virtual single point light source is fixed by eliminating the handle of the light source unit 1 and the housing (501) to which the Fresnel lens (504) is mounted is rotated to change the position of the virtual single point light source. It is also possible to use a spotlight that moves closer to or farther away from the camera.
【００３１】（第２の実施形態） （ａ）図６は、白色発光ダイオードに加えて色温度切替
えスイッチのオン／オフによって黄色、緑色、赤色の発
光を制御して色温度変える回路図を示す。色温度切替え
スイッチ（６０３）がオフの時、外部直流電源（６０
１）より供給された電流は、電流を制限する抵抗（６０
２）を通って白色発光ダイオード（６０４）を流れ、色
温度６０００°Ｋの光を放つ。色温度切替えスイッチ
（６０３）がオンの時、上記に加えて抵抗（６０２）を
通って黄色、緑色、赤色発光ダイオード（６０５）にも
電流が流れ、各色発光ダイオードも光を放ち、色温度３
０００°Ｋの光をトータルとして放つ。(Second Embodiment) (a) FIG. 6 is a circuit diagram for controlling yellow, green, and red light emission by turning on / off a color temperature switch in addition to a white light emitting diode to change a color temperature. . When the color temperature switch (603) is off, the external DC power supply (60
The current supplied from 1) is a current limiting resistor (60
2) through the white light emitting diode (604) to emit light with a color temperature of 6000K. When the color temperature changeover switch (603) is on, in addition to the above, current also flows through the resistor (602) to the yellow, green, and red light emitting diodes (605), and each color light emitting diode also emits light.
Emit 000 ° K light as a whole.
【００３２】（ｂ）図７の光源ユニット２（７０３）
は、光源取付球面板（７０１）の前記光源ユニット１の
光源１を仮想の単一光源の色温度を変えることができる
ように各色発光ダイオードすなわち前記光源２（７０
２）に置換えて前記仮想の単一点光源（７０８）を作
り、光源ユニット１と同じ作用をするものであることを
示す。(B) Light source unit 2 (703) in FIG.
The light source 1 of the light source unit 1 of the light source mounting spherical plate (701) is a light emitting diode of each color, that is, the light source 2 (70) so that the color temperature of a single virtual light source can be changed.
The virtual single point light source (708) is created by substituting 2), and shows that the light source unit 1 has the same function.
【００３３】（ｃ）図７は、一例として拡散角２０°の
例えばポリカーボネイトのビーム整形ディフューザー
（７０９）を前記の光源ユニット２（７０３）の前方に
ある一点に集光する仮想の単一点光源（７０８）の位置
Ｆに配置するように前記光源ユニット２（７０３）の支
持金具（７１１）から延長した支持金具（７１２）で取
付け、集光点に集まった各色発光ダイオードより照射し
た固有の発光スペクトルを持つ指向性１５°〜２０°の
入射光を、ビーム整形ディフューザーが有する固有の２
０°の拡散角により決められた範囲に更に拡散し、各色
発光ダイオードよりのビームをむらなく混色し、フレネ
ルレンズ（７０４）に配光しうるようにした。これによ
り、ビーム整形ディフューザーにより決められた拡散角
を持つ光ビームなった後にフレネルレンズに照射された
光は、第１の実施形態で述べた同様の作用を実現する。(C) FIG. 7 shows, as an example, a virtual single point light source (709) for condensing a beam shaping diffuser (709) of, for example, polycarbonate with a diffusion angle of 20 ° at a point in front of the light source unit 2 (703). 708) is attached to a support bracket (712) extending from the support bracket (711) of the light source unit 2 (703) so as to be arranged at the position F, and a unique emission spectrum radiated from each color light-emitting diode gathered at the focal point. The beam shaping diffuser has a unique 2
The light was further diffused into the range determined by the diffusion angle of 0 °, and the beams from the light emitting diodes of each color were mixed evenly so that the light could be distributed to the Fresnel lens (704). Thereby, the light irradiated to the Fresnel lens after becoming a light beam having a divergence angle determined by the beam shaping diffuser realizes the same operation as described in the first embodiment.
【００３４】（第３の実施形態）一般に、図８（ａ）の
ようにガラス等の平面に構成された電界固体面状発光素
子（８０１）は、照射ビームを前方に照射する。図８
（ｂ）は、前記第１の実施形態の光源としてフレキシブ
ルな構造とするためプラスチックフィルムを持ちいて、
青、緑、赤色の三種の発光層を積層して高輝度白色発光
をするひとつの有機エレクトロルミネッセント素子（８
０２）を曲面構造にし、素子の照射ビームを前方の一点
に集光させることにより、仮想の単一点光源（８０３）
を構成した光源ユニットとしたこと示す。(Third Embodiment) In general, an electric field solid-state planar light emitting device (801) formed on a plane such as glass as shown in FIG. 8A irradiates an irradiation beam forward. FIG.
(B) has a plastic film for a flexible structure as the light source of the first embodiment,
One organic electroluminescent element (8) that emits high-luminance white light by laminating three kinds of light-emitting layers of blue, green, and red
02) has a curved surface structure, and converges the irradiation beam of the element to one point in front, thereby forming a virtual single point light source (803).
It is shown that it was set as the light source unit.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明のスポットライトは、以下の効果
を有する。The spotlight of the present invention has the following effects.
【００３６】（ａ）従来のスポットライトは、電球等の
単一光源により構成されていたため、前に述べたように
電球に起因するいくつかの問題があったが、小さな多数
の自発光型固体素子の光源により仮想の単一点光源を実
現する方式で、ハウジングを軽量のＡＢＳ樹脂及び薄く
軽量なプラスチックのフレネルレンズ等々の活用で従来
の問題を解決できた。(A) Since the conventional spotlight is constituted by a single light source such as a light bulb, there are some problems caused by the light bulb as described above. The conventional problem could be solved by using a light-weight ABS resin, a thin and light-weight plastic Fresnel lens, etc. for the housing in a method of realizing a virtual single-point light source by the light source of the element.
【００３７】（ｂ）新しい光源である自発光型固体素子
は、被照射面の光の広がりを得ようとするときは、広角
の照射タイプのものが使われるが、広角であるがゆえ被
照射面の照度が著しく落ちる。また、狭角の照射タイプ
を使用すると照度は得られるが、光のむらがあったり、
光の広がりが得られない矛盾があったが、狭角タイプの
新しい光源を利用し仮想の単一点光源とした後レンズと
の組合わせにより、高い照度と光のむらがなく光の広が
りをもつ両方の特性を得ることができた。(B) The self-luminous solid-state device, which is a new light source, is of a wide-angle irradiation type in order to obtain the spread of light on the surface to be illuminated. The illuminance on the surface drops significantly. Also, using a narrow-angle illumination type provides illuminance, but there is uneven light,
Although there was a contradiction that the light spread could not be obtained, using a new narrow-angle type light source to create a virtual single point light source and combining it with a lens, both high illuminance and light spread without uneven light Characteristics were obtained.
【００３８】（ｃ）狭角照射タイプを使用しても１個又
は少数個の単なる集合体では演出空間の光としては照度
が不十分である。本発明は球体曲面又は放物面の面上に
自発光型固体素子を配列することにより、単に平面に自
発光型固体素子を取付けるよりも約１．８倍の数の素子
を取付けられ、レンズとの組合わせによりレンズとない
時と比べて約２．５倍の照度アップを得ることができ
た。(C) Even if the narrow-angle irradiation type is used, the illuminance of the light in the production space is insufficient with one or a small number of simple aggregates. According to the present invention, by arranging self-luminous solid elements on a spherical curved surface or parabolic surface, about 1.8 times as many elements can be mounted as compared to simply mounting the self-luminous solid elements on a plane, and a lens can be provided. By combining the above, it was possible to obtain about 2.5 times higher illuminance than when no lens was provided.
【００３９】（ｄ）自発光型固体素子を用いて色温度切
替えを光のむらをなくして行うためには、発光ダイオー
ドディスプレーで見られるように素子の外形を限りなく
小型にしなければならないし、多くの素子が必要であ
る。素子の外形を小型にすることは照射ビームの量が少
なくなるので光のむらをなくし、照度を得ることに矛盾
があったが、照射ビームの多い外形の大きな素子による
仮想の単一点光源の方式とビーム整形ディフューザーの
組合わせにより、光のむらを無くし、高い照度を得るこ
とができた。(D) In order to perform color temperature switching using a self-luminous solid-state element without uneven light, the outer shape of the element must be extremely small as seen in a light-emitting diode display. Is required. Reducing the outer shape of the element reduces the amount of irradiation beam, so there is no contradiction in eliminating unevenness of light and obtaining illuminance. The combination of the beam shaping diffuser eliminated uneven light and achieved high illuminance.
【００４０】（ｅ）本発明の活用は演出空間にとどまら
ず、いろいろな分野に活用できる。例えば、より鮮やか
な映像を得るために色温度６０００Ｋ°の光源を必要と
している水中ライトは、色温度６０００Ｋ°を得る光源
が水銀とアルゴンの蒸気中にハロゲン化合物を混入して
電極間の放電によって光を放つメタルハライドランプ
（ＨＭＩ）等の高圧パルスを出す放電灯のため漏電によ
る感電の危険性と防水ケース内のランプの温度上昇が高
いため実用化されていないが、低電圧で駆動でき、温度
上昇が少ない自発光型固体素子の水中スポットライトが
この方式で可能となる。(E) The present invention can be used not only in the production space but also in various fields. For example, an underwater light that requires a light source with a color temperature of 6000K ° to obtain a more vivid image is a light source that obtains a color temperature of 6000K ° mixed with a halogen compound in the vapor of mercury and argon and discharges between the electrodes. Although it is a discharge lamp that emits high-voltage pulses such as a metal halide lamp (HMI) that emits light, it has not been put into practical use due to the danger of electric shock due to electric leakage and the temperature rise of the lamp in the waterproof case. Underwater spotlights of a self-luminous solid-state device with a small rise can be realized by this method.
【００４１】（ｆ）文化財や美術品を撮影する時の照明
器具の光源として、白熱電球は発光スペクトルが連続ス
ペクトルであり赤外線を放射し、撮影対象物に熱による
悪い影響を与える。白熱電球に変わるものとして撮影の
際に使われる放電灯の一種であるメタルハライドランプ
は、紫外線により対象物の劣化を促進する問題がある。
この問題によりこれらの光源を使用した照明器具を使う
時は赤外線また紫外線をカット・吸収するフィルタを使
用している。そして、この２種類の光源は放射温度が高
い光源であるため対象物への照射時間を短くしなければ
ならない。(F) As a light source of a lighting device for photographing a cultural property or a work of art, an incandescent light bulb has a continuous spectrum and emits infrared rays, which adversely affects an object to be photographed due to heat. A metal halide lamp, which is a type of discharge lamp used in shooting as an alternative to an incandescent light bulb, has a problem that ultraviolet rays accelerate deterioration of an object.
Due to this problem, when using luminaires using these light sources, filters that cut or absorb infrared rays or ultraviolet rays are used. Since these two types of light sources have a high radiation temperature, the irradiation time on the object must be shortened.
【００４２】発光スペクトルが帯域の狭い輝線スペクト
ルであり、放射温度の低い自発光型固体素子を使用すれ
ば赤外線、紫外線及び放射温度が高い問題が解決できる
であろうことは予測できたが、撮影に必要な照度を得ら
れない大きな問題があって使われていなかった。Although the emission spectrum was a narrow-band emission line spectrum and the use of a self-luminous solid-state device having a low radiation temperature could solve the problem of high infrared, ultraviolet and radiation temperatures, it could be expected. Was not used due to a major problem that required illumination could not be obtained.
【００４３】本発明は、これらの問題を解決して、文化
財や美術品の撮影を簡便に可能にした。The present invention has solved these problems and has made it easy to photograph cultural assets and artworks.
【図１】従来の一般的なスポットライトの原理を示す図
である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a conventional general spotlight.
【図２】本発明の光源ユニットを構成する光源取付球面
板を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
である。FIGS. 2A and 2B are views showing a light source mounting spherical plate constituting the light source unit of the present invention, wherein FIG. 2A is a front view and FIG.
【図３】光を被照射面に収束させた状態を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating a state where light is converged on a surface to be irradiated.
【図４】光を被照射面に拡散させた状態を部分的に断面
で示す側面図である。FIG. 4 is a side view partially showing a state in which light is diffused to a surface to be irradiated in a cross section.
【図５】実際のスポットライトの形状を部分的に断面で
示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であ
る。5A and 5B are diagrams partially showing the shape of an actual spotlight in a cross section, wherein FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a side view.
【図６】色温度切替えスイッチによって色温度を変える
ための回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit for changing a color temperature by a color temperature switch.
【図７】各色発光ダイオードよりの光のビームをむらな
く混色し、被照射面に収束させる仕組みを示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a mechanism for uniformly mixing light beams from light emitting diodes of respective colors and converging the light beams on a surface to be irradiated;
【図８】プラスチックを持ちいて高輝度白色発光をする
ひとつの有機エレクトロルミネッセント素子により仮想
の単一点光源ができることを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing that a virtual single point light source can be formed by one organic electroluminescent element having plastic and emitting high-brightness white light.
【符号の説明】 １０１ 白熱電球 １０２ フィラメント １０３ 平凸レンズ １０４ 平凸レンズの焦点（Ｆ）の位置 １０９ カバー ２０１、３０１、４０１、７０１ プラスチック製の
光源取付球面板 ２０２ 光源取付穴 ３０２、４０２ 光源１（白色発光ダイオード） ３０３、４０３、５０３ 光源ユニット１ ３０４、４０４、７０４、５０４ プラスチック製の
フレネルレンズ ３０５、４０５、７０５ 被照射面 ３０６、４０６、７０６、５０６ ハンドル ３０７、４０７、７０７ フレネルレンズの焦点
（Ｆ）の位置 ３０８、４０８、７０８ 仮想の単一点光源の位置 ５０１ ＡＢＳ樹脂製のハウジング ６０１ 外部直流電源 ６０２ 抵抗 ６０３ 色温度切替えスイッチ ６０４ 白色発光ダイオード ６０５ 黄色、緑色、赤色発光ダイオード ７０２ 光源２ ７０３ 光源ユニット２ ７０９ ビーム整形ディフューザー ７１１、７１２ 支持金具 ８０１ ガラス等の平面に構成された電界固体面状発
光素子 ８０２ 曲面のプラスチックフィルムに構成され高輝
度白色発光をする有機エレクトロルミネッセント素子 ８０３ 仮想の単一点光源の位置DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Incandescent lamp 102 Filament 103 Plano-convex lens 104 Position of focus (F) of plano-convex lens 109 Cover 201, 301, 401, 701 Plastic light source mounting spherical plate 202 Light source mounting holes 302, 402 Light source 1 (white Light-emitting diode) 303, 403, 503 Light source unit 1 304, 404, 704, 504 Plastic Fresnel lens 305, 405, 705 Irradiated surface 306, 406, 706, 506 Handle 307, 407, 707 Focus of Fresnel lens (F ) Position 308, 408, 708 Position of virtual single point light source 501 Housing made of ABS resin 601 External DC power supply 602 Resistance 603 Color temperature changeover switch 604 White light emitting diode 605 Yellow, green, red light emitting diode 702 Source 2 703 Light source unit 2 709 Beam shaping diffuser 711, 712 Supporting bracket 801 Electric field solid planar light emitting device 802 composed of a flat surface such as glass 802 Organic electroluminescent device composed of a curved plastic film and emitting high-brightness white light 803 Position of virtual single point light source
フロントページの続き (72)発明者 浅山 隆夫 東京都渋谷区神山町４−14 株式会社エヌ エイチケイテクニカルサービス内 (72)発明者 佳吉 宏貴 東京都渋谷区神山町４−14 株式会社エヌ エイチケイテクニカルサービス内 Ｆターム(参考） 3K042 AA01 AC02 AC06 BA07 BC01 BC08 CB05 CB06 Continuing on the front page (72) Inventor Takao Asayama 4-14 Kamiyamacho, Shibuya-ku, Tokyo Within NHK Technical Service (72) Inventor Hiroki Kayoshi 4-14 Kamiyamacho, Shibuya-ku, Tokyo NHK Technical Inc. In service F term (reference) 3K042 AA01 AC02 AC06 BA07 BC01 BC08 CB05 CB06
Claims (8)
の射出方向に設けた投射レンズと、前記光源ユニットを
前記投射レンズに対し光の主軸に沿っての相対的な移動
及び所望位置での固定をなしうる手段とを備えたスポッ
トライトにおいて、 前記光線ユニットは、指向性が狭角である自発光型固体
素子を複数個、曲面上に並設して各々の自発光型固体素
子の照射ビームを前方の一点に集光させるように配置す
ることにより、仮想の単一点光源を構成したことを特徴
とするスポットライト。1. A light source unit, a projection lens provided in a light emitting direction of the light source unit, and a relative movement of the light source unit with respect to the projection lens along a main axis of light and fixing at a desired position. A light beam unit, a plurality of light-emitting solid-state elements having directivity of a narrow angle, and an irradiation beam of each light-emitting solid-state element arranged in parallel on a curved surface. A spotlight characterized in that a virtual single point light source is configured by arranging light at one point in front thereof.
前記光源ユニットと前記投射レンズの相対的位置関係を
変化させることにより、被照射面の光の照度分布が選択
的に拡散又は収束するように調整できることを特徴とす
る請求項１に記載のスポットライト。2. The method according to claim 1, wherein the relative position relationship between the light source unit and the projection lens is changed by the means capable of moving and fixing so that the illuminance distribution of light on the surface to be irradiated is selectively diffused or converged. 2. The spotlight according to claim 1, wherein the spotlight can be adjusted.
ルレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載
のスポットライト。3. The spotlight according to claim 1, wherein the projection lens is a plano-convex lens or a Fresnel lens.
ネルレンズの相対的位置関係を変化させる方法として、
前記光源ユニットを固定し、前記平凸レンズ又はフレネ
ルレンズを収容するハウジング部の位置を相対的に変化
させる手段を備えたことを特徴とする請求項１、２又は
３に記載のスポットライト。4. A method for changing a relative positional relationship between the light source unit and a plano-convex lens or a Fresnel lens,
The spotlight according to claim 1, further comprising a unit that fixes the light source unit and relatively changes a position of a housing unit that accommodates the plano-convex lens or the Fresnel lens.
の射出方向に設けた投射レンズと、前記光源ユニットを
前記投射レンズに対し光の主軸に沿っての相対的な移動
及び所望位置での固定をなしうる手段とを備えたスポッ
トライトにおいて、 前記光源ユニットの自発光型固体素子を発光スペクトル
によりグループ化し、グループ毎に点灯又は消灯できる
色温度切替えスイッチと、前記光源ユニットが作り出す
仮想の単一点光源位置に設けたビーム整形ディフューザ
ーと、前記ビーム整形ディフューザーを通過した光の射
出方向に設けた投射レンズと、前記光源ユニットと前記
ビーム整形ディフューザーとを一体的に固定した基台
と、前記基台を光の主軸に沿って移動させるハンドル手
段を備えたことを特徴とするスポットライト。5. A light source unit, a projection lens provided in a light emitting direction of the light source unit, and a relative movement of the light source unit with respect to the projection lens along a main axis of light and fixing at a desired position. In a spotlight comprising means capable of forming, a self-luminous solid-state element of the light source unit is grouped by an emission spectrum, a color temperature changeover switch that can be turned on or off for each group, and a virtual single point created by the light source unit A beam shaping diffuser provided at a light source position, a projection lens provided in an emission direction of light passing through the beam shaping diffuser, a base integrally fixing the light source unit and the beam shaping diffuser, and the base Characterized by comprising handle means for moving the light source along the main axis of light.
スペクトル毎にグループ化された自発光型固体素子の点
灯、消灯制御を行って自発光型固体素子よりの合成発光
スペクトルを調整して被照射面の色温度を切替えること
ができることと、前記ハンドル手段により、前記光源ユ
ニットと前記ディフューザーとを一体的に固定した基台
と平凸レンズ又はフレネルレンズの相対的位置関係を変
化させることにより、被照射面の光のむらをなくして光
の照度分布が選択的に拡散又は収束できるに調整できる
ようにしたことを特徴とする請求項５に記載のスポット
ライト。6. The illumination surface by controlling turning on and off of self-luminous solid-state devices grouped for each light-emitting spectrum by the color temperature selector switch to adjust a combined light-emitting spectrum from the self-luminous solid-state devices. By changing the relative positional relationship between the base and the plano-convex lens or the Fresnel lens to which the light source unit and the diffuser are integrally fixed by the handle means, 6. The spotlight according to claim 5, wherein the unevenness of the light is eliminated so that the illuminance distribution of the light can be adjusted to be selectively diffused or converged.
複数個、曲面上に並設して各々の自発光型固体素子の照
射ビームを前方の一点に集光させるように配置すること
により、仮想の単一点光源を構成した光源ユニット。7. A plurality of self-luminous solid-state elements having a narrow directivity are arranged in parallel on a curved surface, and are arranged so that an irradiation beam of each self-luminous solid-state element is focused on one point in front. Thus, a light source unit configured as a virtual single point light source.
の射出方向に設けた投射レンズと、前記光源ユニットを
前記投射レンズに対し光の主軸に沿っての相対的な移動
及び所望位置での固定をなしうる手段とを備えたスポッ
トライトにおいて、 前記光線ユニットは、ひとつのフレキシブルな構造の電
界固体面状発光素子を曲面構造にし、電界固体面状発光
素子の照射ビームを前方の一点に集光させることによ
り、仮想の単一点光源を構成したことを特徴とするスポ
ットライト。8. A light source unit, a projection lens provided in a light emitting direction of the light source unit, and a relative movement of the light source unit with respect to the projection lens along a main axis of light and fixing at a desired position. A light source unit, wherein the light beam unit has a flexible structure of an electric field solid surface light emitting device having a curved surface structure, and converges an irradiation beam of the electric field solid surface light emitting device to one point in front. A spotlight, wherein the spotlight constitutes a virtual single point light source.
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|---|---|---|---|
| JP2000123419A JP2001307502A (en) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | Spot-light and light source unit |
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