JP2010108604A - Spotlight - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源の光を反射鏡で反射させ、集束レンズにより屈折して照射するスポットライトに関する。 The present invention relates to a spotlight that reflects light from a light source with a reflecting mirror and refracts and irradiates with a focusing lens.
従来、この種のスポットライトの光学系で用いられる反射鏡は球面を成し、光源は反射鏡の回転軸である光軸に対して垂直に設置され、光源取り付け穴は反射鏡に設けられることはなかった。このようなスポットライトを図4に示す。このスポットライト100においては、光源102は反射鏡104の回転軸の光軸110に対して垂直に設置され、筐体105内に設けたスライド機構(不図示)によって光源102と反射鏡104を移動させることにより、集束レンズ106を通して照射される照射パターン径を変え、一台で狭角から広角の照射パターンを実現している。また、反射鏡104が球面であるので、直射光と反射光を同経路とすることにより、図4に示すように、光軸110を中心とする照度分布特性200は、直射光と反射光による配光違いによる縞を発生させることなく、滑らかな照射パターンとなる。
Conventionally, the reflector used in this kind of spotlight optical system has a spherical surface, the light source is installed perpendicular to the optical axis that is the rotation axis of the reflector, and the light source mounting hole is provided in the reflector. There was no. Such a spotlight is shown in FIG. In this
このような構成のスポットライト100は、反射鏡104が光源102の光により光軸110近傍の面を中心として温度が上昇し、光源102が高出力の場合に、反射鏡104の反射面部材によっては、反射面の熱変形や表面コーティング材と下地材との熱化学変化等により反射光率が劣化するなど、高出力光源の使用には不向きであった。
In the
これに対し、光効率の良い楕円形の反射鏡を用い、光源を光軸に対して平行に設置したスポットライトが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなスポットライトを図5に示す。このスポットライト101は、筐体105内に光源102の光軸110方向に移動自在なスライドボックス107と、楕円形の反射鏡108とを備え、反射鏡108には、光源ソケット103を臨む開口109が形成され、光源102が開口109を貫通して光軸110と平行に配設され、アパーチャー111及び集束レンズ106を介して光が出射される。
On the other hand, a spotlight in which an elliptical reflecting mirror with high light efficiency is used and a light source is installed in parallel to the optical axis is known (for example, see Patent Document 1). Such a spotlight is shown in FIG. The
光源102の発光部の中心を反射鏡108の焦点に配置し、他の焦点位置にアパーチャー111を設けることにより、アパーチャー111を擬似光源とし、光源102と反射鏡108とアパーチャー111とを一体に移動させて照射パターン径を変えて、一台で狭角から広角の照射パターンを実現している。この光学系においては、直射光が殆どアパーチャー111を通過しないことにより、直射光と反射光による配光違いによる縞を発生させることなく、滑らかな照射パターンを実現できる。
By placing the center of the light emitting part of the
しかしながら、上記スポットライト101においては、開口109から光源102の光が漏れるため、照度分布の中心照度が低下する。このとき、開口109の開口径が小さい場合は、照度分布の中心照度の低下が少なく、光効率の劣化も少ないが、光源102の取替えの際などに、光源102が開口109に接触して傷が付き、破損の原因となる。このため、開口109を必要以上に小さくできず、開口109からの光の漏れを避けることができない。また、開口109からの漏れ光は、光軸110に近く、光軸110に対して平行に近いため、反射光の中でも最も中心照度に与える影響が大きい。
However, in the
従って、図5に示すように、スポットライトの照度分布特性200は、照射パターン中心部の照度が低くなる中落ちと呼ばれる現象が生じていた。
Therefore, as shown in FIG. 5, the
特に、光源に高ワットのハロゲンランプを用いたときには、フィラメントのコイルが長くなり、加えて小型化要求のため、低ワットと同等の小さい反射鏡を共用する場合は、フィラメントはその中心を反射鏡の焦点に合わせるため、フィラメントが長い分、開口109に近付き、開口109から漏れる光量も増加する。従って、高ワットのランプを用いたスポットライトでは、特に中落ちによる効率低下が生じ易い。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、光源ソケットに保持された光源が反射鏡の光源ソケットに臨む開口を通して配設されたスポットライトにおいて、照度分布の中落ちを抑制し、光効率を高めることができるスポットライトを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and in a spotlight in which a light source held in a light source socket is disposed through an opening facing a light source socket of a reflecting mirror, a drop in illuminance distribution is suppressed. And it aims at providing the spotlight which can improve light efficiency.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、光源ソケットに保持される光源と、前記光源からの光を反射する反射鏡と、前記反射鏡からの反射光を選択するアパーチャーと、前記アパーチャーから出力される通過光を屈折させる光学部材と、を備え、前記光源と反射鏡とアパーチャーと光学部材は共通の光軸上に配置されてなるスポットライトであって、前記反射鏡は、第1反射鏡と第2反射鏡を有し、前記第1反射鏡は、前記アパーチャーに臨む面と、前記光源ソケットに臨む面が開放され、光軸を軸とし、前記アパーチャー側に開口した断面略半楕円形の反射面を有し、前記第2反射鏡は、前記光源ソケットに取り付けられているものである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、前記第2反射鏡は、前記第1反射鏡と共通の焦点を有する断面楕円の一部形状を有するものである。 According to a second aspect of the present invention, the second reflecting mirror has a partial shape of a cross-sectional ellipse having a common focal point with the first reflecting mirror.
請求項3の発明は、前記第2反射鏡は、前記第1反射鏡の焦点の近傍点を中心とする球面形状であるものである。 According to a third aspect of the present invention, the second reflecting mirror has a spherical shape centered on a point near the focal point of the first reflecting mirror.
請求項1の発明によれば、第1反射鏡の光源ソケットに臨む面の開口から漏れた光源からの光を第2反射鏡で反射して光学部材に到達させることができるので、照度分布の中心照度が低下する中落ちを軽減でき、照射光の光斑を低減できると共に、光効率を高めることができる。また、第1反射鏡の光源ソケット側の開口を大きくできるので、光源取替えの際、取替え作業が容易になり、光源の反射鏡と接触による破損も低減できる。 According to the first aspect of the present invention, the light from the light source leaking from the opening of the surface facing the light source socket of the first reflecting mirror can be reflected by the second reflecting mirror and reach the optical member. It is possible to reduce the drop in the center illuminance, to reduce the light spots of the irradiated light, and to increase the light efficiency. Further, since the opening on the light source socket side of the first reflecting mirror can be enlarged, the replacement work is facilitated when the light source is replaced, and damage due to contact with the reflecting mirror of the light source can be reduced.
請求項2の発明によれば、第1反射鏡及び第2反射鏡からの反射光を略同じ位置に集光させることができるので、効率的に光学部材へ到達する光を増やすことができる。
According to invention of
請求項3の発明によれば、第2反射鏡からの反射光が、反射位置に関係なく略一様のレベルで第1反射鏡の焦点に位置される光源近傍に集光され、第1反射鏡で反射されて光学部材へ到達されるので、照度分布の中心付近において低減される照度を略同じ反射光量で上昇させることができ、照度分布をより滑らかにすることができる。
According to the invention of
以下、本発明の第1の実施形態に係るスポットライトについて、図面を参照して説明する。図1は本実施形態に係るスポットライトの構成を示す。なお、図中の右側には、照度分布特性を合わせて示す。 Hereinafter, a spotlight according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a spotlight according to this embodiment. Note that the illuminance distribution characteristics are also shown on the right side of the figure.
スポットライト1は、光源ソケット3に保持される光源2と、光源2からの光を反射する第1反射鏡4及び第2反射鏡5と、光源2と第1、第2反射鏡4、5とを収容し、光源2の光軸11方向に移動自在なスライドボックス6と、スライドボックス6に設けられ、第1、第2反射鏡4、5で反射された反射光を選択するアパーチャー7と、スライドボックス6を収容する筐体8と、アパーチャー7を通過した光を屈折させる集束レンズ(光学部材)9とを備える。光源2と第1、第2反射鏡4、5とアパーチャー7と集束レンズ9は共通の光軸11上に配置されている。
The
光源2は、ハロゲンランプや白熱電球等で構成されており、その口金(不図示)が光源ソケット3のソケット部31に装着されて電力が供給されると、光源2の発光体を収納するバルブ21内に封入されたフィラメント22が熱放射によって発光する。
The
光源ソケット3は、光源2の口金を装着するソケット部31と、ソケット部31を固定するソケット台座32を有し、スライドボックス6に固定された支持具61により支持されている。
The
第1反射鏡4は、光軸11を軸とし、アパーチャー7側に開口した断面半楕円形の凹型の反射面41を有し、光源ソケット3に臨む面に開口42を有し、アパーチャー7に臨む面に開口43を有する。これら開口42から開口43に向けて、光源2が光軸11と平行に配設される。光源2は、第1反射鏡4の頂点側にフィラメント22の長軸が共通の光軸11に略一致するように配置される。この第1反射鏡4と光源2から成る光学系においては、光源2の直接光が殆どアパーチャー7を通過しない。
The first reflecting
第2反射鏡5は、第1反射鏡4と光軸11上に共通の焦点を有し、光軸11を軸とし、断面が楕円の一部形状を成す反射面51を有し、反射面51の中央部において、第2反射鏡5を光源ソケット3に取り付けるための開口52を有している。このとき、第2反射鏡5は、第1反射鏡4の開口42を外囲するように光源ソケット3に取り付けられ、開口42を通過してきた光源2からの漏れ光26を反射して、再び開口42を通してアパーチャー7側に送出する。
The second reflecting
スライドボックス6は、光源2と、光源ソケット3と、第1、第2反射鏡4、5とを収容するための内部空間を有し、支持具61によって、光源ソケット3と反射鏡4が支持されている。また、スライドボックス6の光出射側のアパーチャー7は、その中心が光軸11と略一致するように配置されており、光源2からの直接光と反射光が選択されて通過することにより、疑似光源が生成される。このスライドボックス6は、筐体8に設けたスライド機構(不図示)によって、前後にスライドすることで、光源2と第1、第2反射鏡4、5とアパーチャー7とが互いの光学関係を保った状態で集束レンズ9に対して近接、離間する。このスライド移動により、1台で照射パターン径を変えて、狭角から広角の照射パターンを実現することができる。
The
筐体8は、スライドボックス6を光軸11方向に移動可能とする内部空間を有し、光出射側の前端部に設けられた開口を覆い、かつ、光軸が光軸11と略一致するように集束レンズ9が設けられている。集束レンズ9は、アパーチャー7に生成された擬似光源からの光を集光するものであって、例えば、フルネルレンズや平凸レンズで構成され、入射光を光軸11に近づけるように屈折する。
The
次に、上述した構成により得られるスポットライト1の照度分布特性について説明する。スポットライト1においては、第1、第2反射鏡4、5はそれぞれ、光軸11上で光源2の配置される側にある第1焦点23と、アパーチャー7の配置される側にある第2焦点71とを有しており、これら2つの焦点は、各反射鏡の楕円形状により決定される。ここで、第1反射鏡4と第2反射鏡5とは、光軸11上で共通の焦点を有し、第2反射鏡5aの第1焦点と第2焦点は、それぞれ第1反射鏡4の第1焦点23と第2焦点71とに一致し、互いの第1、第2焦点がそれぞれ同位置に設定されている。また、光源2は、フィラメント22の中心部が第1焦点23に位置するように配設されている。
Next, the illuminance distribution characteristics of the
従って、光源2からの光が第1反射鏡4で反射された反射光24と、漏れ光26が第2反射鏡5で反射された反射光25とは、アパーチャー7上の第2焦点71に集光される。このとき、開口42からの漏れ光26は、光軸11に近く、反射光の中でも最も中心照度に影響を与える光線である。このため、開口42からの漏れ光26が第2反射鏡5で反射されて、アパーチャー7に集光されることにより、従来、中心照度が低下していた照度分布特性を、図1の右側に示す照度分布特性20のように、中心照度の低下を無くすことができ、光効率を高めることができる。なお、ここでの照度分布特性20は光学系の構成に基づくシミュレーションのデータを示す。
Therefore, the reflected light 24 in which the light from the
このように、本実施形態のスポットライト1によれば、第1反射鏡4の光源ソケット3に臨む面が開放された開口42から漏れた光を第2反射鏡5で反射して集束レンズ9に到達させることができるので、照度分布特性20における中心照度の低下を軽減し、光斑を無くし、光効率を高めることができる。また、第2反射鏡5の反射光による光効率の向上により、第1反射鏡4の開口42を大きくできるので、光源取替えの際、取替え作業が容易になり、光源2の第1反射鏡4と接触による破損も低減できる。また、第1反射鏡4及び第2反射鏡5からの反射光を略同じ焦点位置に集光させることができるので、効率的に集束レンズ9へ到達する光を増やすことができ、照度分布特性20の中心照度の低下をより軽減して、光効率を高めることができる。
As described above, according to the
次に、本発明における第2の実施形態に係るスポットライトについて図2を参照して説明する。スポットライト1aは、第2反射鏡5aを第1反射鏡4に接するように配設し、光源ソケット3に固定した点が前記第1の実施形態と異なる。
Next, a spotlight according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The spotlight 1a is different from the first embodiment in that the second reflecting
本実施形態において、第2反射鏡5aは、反射面51と、その中心側の開口の背面側に形成した円筒台53を有し、この円筒台53をソケット部31に外接して光源ソケット3に固定される。反射面51は、前述と同様に、断面楕円の一部形状を有する。第2反射鏡5aの第1焦点と第2焦点は、それぞれ第1反射鏡4の第1焦点23と第2焦点71とに一致している。従って、第1反射鏡4と第2反射鏡5aとからの反射光は、第2焦点71に集光され、集束レンズ9で屈折されて、照射光となる。このとき、第2反射鏡5aの反射面51が第1反射鏡4の開口42に近いので、第2反射鏡5aからの反射光が第1反射鏡4の裏面で反射されることが殆どなく、第2反射鏡5aからの反射光を効率良くアパーチャー7側に反射することができる。
In the present embodiment, the second reflecting
第2反射鏡5aは、耐温度の点で通常の樹脂に銀コーティングして反射面を形成するのではなく、例えば、反射面51を形成する反射板を含む全体をアルミ部材で形成する。アルミ部材は、光の反射率が銀部材と比較して殆ど変わらず(例えば、銀反射率97%、アルミ反射率94%)、放熱性に優れている。従って、第2反射鏡5aは、第1反射鏡4の開口42を塞ぐことにより温度上昇があっても、放熱性が良いので、漏れ光の温度による影響を少なくして、漏れ光の反射量を高めることができ、上記の構成が可能となる。
The second reflecting
このように、本実施形態のスポットライト1aによれば、第2反射鏡5aを第1反射鏡4に接するように配設したことにより、第2反射鏡5aからの漏れ光26の反射光が第1反射鏡4の裏面で反射される光量を低減することができ、光効率を高めることができる。
As described above, according to the spotlight 1a of the present embodiment, the second reflecting
次に、本発明における第3の実施形態に係るスポットライトについて図3を参照して説明する。スポットライト1bは、第2反射鏡5bを第1反射鏡4の第1焦点23の近傍点を中心とする球面形状とした点が前記第1の実施形態と異なる。
Next, a spotlight according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
本実施形態において、第2反射鏡5bは、球面形状の反射面54を有する。反射面54は、第1焦点23を中心とする球面形状を成すので、第1反射鏡4の開口42からの漏れ光26は、反射面54で第1焦点23に向けて反射される。従って、光源2からの直接光である漏れ光26が第2反射鏡5bで反射された反射光は、直接光と略同じ光路で光源2のフィラメント22近傍に戻され、光源2の光と共に再放射され、第1反射鏡4で反射されてアパーチャー7の第2焦点71に集光され、集束レンズ9へ到達される。
In the present embodiment, the second reflecting
ここに、第2反射鏡5bの反射面54は第1焦点23から等距離の位置にある。従って、第2反射鏡5bからの反射光が、反射位置に関係なく略一様のレベルで第1反射鏡4の第1焦点23に位置する光源2近傍に集光される。
Here, the reflecting
これにより、第2反射鏡5bからの一様レベルの反射光に基づいて、照度分布の中心付近で低減される照度を低減範囲に亘って略同じ反射光量で上昇させることができ、図3の右側に示すように、照度分布特性20の中落ちを無くして照度レベルを一様にし、より滑らかにすることができる。また、例えば、光源2がフロストランプの場合は、光が拡散されるので、照射パターンの中心近傍から離れるに従ってなだらかに第2反射鏡5bからの反射光量を微増して、中落ちを無くし、照射パターンを滑らかにできる。
Thereby, based on the uniform reflected light from the second reflecting
なお、本発明は上記各種の実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。上記実施形態では、第1反射鏡と第2反射鏡の2つを用いたが、3つ以上の反射鏡を用いてもよい。また、反射鏡を金属部材で形成し、反射面の裏面側に凹凸を形成して放熱性を高めることもできる。また、反射鏡の楕円断面形状を1つの楕円曲線ではなく、複数の楕円曲線を結んだ曲線形状で形成し、又は、釣鐘形状とすることもできる。 In addition, this invention is not limited to the structure of said various embodiment, A various deformation | transformation is possible suitably in the range which does not change the meaning of invention. In the above embodiment, the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are used, but three or more reflecting mirrors may be used. Moreover, a reflective mirror can be formed with a metal member, and unevenness | corrugation can be formed in the back surface side of a reflective surface, and heat dissipation can also be improved. Moreover, the elliptical cross-sectional shape of the reflecting mirror can be formed not by a single elliptic curve but by a curved shape connecting a plurality of elliptic curves, or by a bell shape.
1、1a、1b スポットライト
2 光源
3 光源ソケット
4 第1反射鏡(反射鏡)
41 反射面
42、43 開口
5、5a、5b 第2反射鏡(反射鏡)
7 アパーチャー
23 第1焦点(焦点)
71 第2焦点(焦点)
1, 1a,
41 Reflecting
7
71 Second focus (focus)
Claims (3)
前記反射鏡は、第1反射鏡と第2反射鏡を有し、
前記第1反射鏡は、前記アパーチャーに臨む面と、前記光源ソケットに臨む面が開放され、光軸を軸とし、前記アパーチャー側に開口した断面略半楕円形の反射面を有し、
前記第2反射鏡は、前記光源ソケットに取り付けられていることを特徴とするスポットライト。 A light source held in a light source socket; a reflecting mirror that reflects light from the light source; an aperture that selects reflected light from the reflecting mirror; and an optical member that refracts the passing light output from the aperture. The light source, the reflector, the aperture, and the optical member are spotlights arranged on a common optical axis,
The reflecting mirror has a first reflecting mirror and a second reflecting mirror;
The first reflecting mirror has a reflective surface having a substantially semi-elliptical cross section that is open to the aperture side, with the surface facing the aperture and the surface facing the light source socket being open, with the optical axis as an axis,
The spotlight, wherein the second reflecting mirror is attached to the light source socket.
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