JP2013254672A

JP2013254672A - 照明装置

Info

Publication number: JP2013254672A
Application number: JP2012130347A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ikemoto; 哲也池本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-12-19

Abstract

【課題】光の散乱に関係なく、多色光を同心円状に作り出すことができる照明装置を提供することである。
【解決手段】照明装置１０は、円形に配置された複数の色成分を有する複数の光源１１と、少なくとも光源１１からの光が入射する入射部分の外径と、分光した光を出射する出射部分の外径とが光源１１から見てそれぞれ円形であるプリズム１２とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、同心円状の多色光を作り出す照明装置に関する。

近年、白熱灯や蛍光灯を用いていた照明装置に発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す）を用いるようになり、照明装置の構造が大きく変化している。例えば、直管型の蛍光灯をＬＥＤに置き換えたものとして、多数のＬＥＤを直列又は並列にＬＥＤ基板上に配置し、直管型のカバーで覆った照明装置や、導光体（導光棒）の端部にＬＥＤを配置した照明装置などがある。

また、スタジオでの写真撮影においても各種照明装置にＬＥＤが用いられるようになっている。スタジオ撮影で用いられる照明装置の一つにポートレート撮影用のリングライトがある。これは、被写体の目に映るキャッチライトを作り出すためのものであり、白色の他に虹色（多色）などが用いられる。

一般的に、照明装置で虹色光（多色光）を作り出すにはプリズムが用いられる。例えば、特許文献１には、作動されて光線出力を生じる半導体光源と、光源前に位置して光源からの光源出力を受け入れる入力側、及び光源の光源出力を異なる角度で放射させて複数のカラー成分に分ける出力側を具えた分光プリズムと、その結合した集束円錐の焦点が丁度該プリズムの出力側に位置付けられるようプリズムの出力側前方に設けられたレンズと、光源とプリズムの何れかを空間位置を該光源及び該プリズムの何れか他方に対して変えさせるための変位装置と、光源とプリズムの何れかの空間位置が変えられた際に、レンズの集束円錐の焦点をカラー成分の選択された何れかに照準させるように、光源を作動させる装置と、を有する多色半導体ランプが開示されている。

また例えば、異なる発光色のＬＥＤを複数配置して多色光を作り出す手法もある。

特開２００１−１１１１１３号公報

しかしながら、上述した虹色のキャッチライトのように、多色光を同心円状に作り出す場合、異なる発光色のＬＥＤを複数配置して発光させると、光の散乱現象により広範囲に混色し、きれいに混ざらない等の欠点がある。また、色を混じりにくくするために各ＬＥＤ間の距離を比較的大きくとる必要が生じ、装置が大掛かりになるという問題もある。

一方、特許文献１のようなプリズムを用いた場合、直線状に並んだ多色光は容易に作り出せるが、多色光を同心円状に作り出すことはできない。

本発明は、光の散乱に関係なく、多色光を同心円状に作り出すことができる照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の照明装置は、円形に配置された複数の色成分を有する複数の光源と、少なくとも前記光源からの光が入射する入射部分の外径と、分光した光を出射する出射部分の外径とが前記光源から見てそれぞれ円形であるプリズムと、を備える。

上記の照明装置において、光源からの散乱光を遮蔽する観点から、前記光源からの光の幅を規制するスリットを備えることが好ましい。

また上記の照明装置において、前記プリズムにおいて入射した光は円形の外側へ回折し、前記プリズムから出射した光を略平行光にする凸レンズを備えるようにしてもよい。

この構成によれば、プリズムにおいて入射した光が円形の外側へ回折することにより、同心円の内側から外側に向かって波長が短くなる多色光を同心円状に作り出すことができる。また、凸レンズにより散乱を抑えて略平行光にすることができる。

また上記の照明装置において、前記プリズムにおいて入射した光は円形の内側へ回折し、
前記プリズムから出射した光を略平行光にする凹レンズを備えるようにしてもよい。

この構成によれば、プリズムにおいて入射した光が円形の内側へ回折することにより、同心円の内側から外側に向かって波長が長くなる多色光を同心円状に作り出すことができる。また、凹レンズにより散乱を抑えて略平行光にすることができる。

また上記の照明装置において、例えば、前記光源が白色発光ダイオードであると、前記分光によって虹色光が得られる。

また上記の照明装置において、前記複数の光源に、異なる組み合わせの複数の色成分を有する光源が含まれるようにしてもよい。この構成によれば、複数種類の光源の光を混色させることにより所望の色成分を強調して出力することができる。

本発明によると、円形に配置された複数の色成分を有する複数の光源と、少なくとも光源からの光が入射する入射部分と、分光した光を出射する出射部分とがそれぞれ円形であるプリズムとを備えることにより、光の散乱に関係なく、多色光を同心円状に作り出すことができる。

本発明の第１実施形態の照明装置の概略を示す斜視図である。本発明の第２実施形態の照明装置の概略を示す断面図である。本発明の第３実施形態の照明装置の概略を示す断面図である。本発明の第４実施形態の照明装置の概略を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。その中で円形とは真円だけでなく、略円形や楕円形も含むものとしてもよい。なお、各実施形態は可能な範囲で組み合わせて実施することもできる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の照明装置の概略を示す斜視図である。照明装置１０は、光源１１と、プリズム１２とを備えている。

光源１１は、ＬＥＤ等の点光源を回路基板上などに円形に配置したものである。各点光源は複数の色成分を有する光を発する。複数の色成分は、二色以上の色成分を含んでいればその組み合わせには特に限定はなく、例えば、虹色の七色（赤、橙、黄、緑、青、藍、紫）とすることができ、この場合、点光源としては白色ＬＥＤを用いることができる。１種類の点光源を用いることにより、光の散乱現象により混色する際の混じり具合を心配する必要がない。なお、隣接する点光源の隙間は小さいほど、被写体に映し出される投射光が滑らかな円形になるので好ましい。

プリズム１２は、光線屈折機能を備えた水晶、ガラス、樹脂等の透明材料によって形成される。図１に示したプリズム１２は、三角形の断面を有するドーナツ型（リング型）である。プリズム１２は、光源１１からの光が入射する入射部分を含む入射面１２ａと、分光した光を出射する出射部分を含む出射面１２ｂとを備え、光源１１から見た場合、少なくとも光の入射部分と出射部分の外径がそれぞれ円形である。

そして、各点光源から入射部分までの距離が等しくなるように、入射面１２ａと光源１１とが対向配置されている。

なお、プリズム１２は光源１１の光を回折現象により複数の波長の光に分光できればその形状には特に限定はなく、図１のようなドーナツ型の他に、例えば、ドーナツ型の開口部分が埋まった円盤型などであってもよい。

光源１１から出射された円形の光Ｌ１は、プリズム１２の入射面１２ａからプリズム１２に入射し、プリズム１２内で分光され、出射面１２ｂから分光された光（各色成分光）Ｌ２として出射され、被写体に同心円状の多色光Ｌ３が投影される。

例えば、点光源に白色ＬＥＤを用いた場合、光源１１から出射された白色の円形の光Ｌ１は、プリズム１２の入射面１２ａからプリズム１２に入射し、プリズム１２内で波長順に虹色の七色の光に分光され、出射面１２ｂから分光された七色の光Ｌ２として出射され、被写体に同心円状の七色の光Ｌ３が投影され、虹模様が映し出される。

このように、照明装置１０は、円形に配置された複数の色成分を有する複数の光源１１と、少なくとも光源からの光が入射する入射部分と、分光した光を出射する出射部分とがそれぞれ円形であるプリズム１２とを備えることにより、光の散乱に関係なく、多色光を同心円状に作り出すことができる。

＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態の照明装置の概略を示す断面図である。本実施形態において第１実施形態と同じ構成については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。照明装置２０は、光源１１と、スリット２１と、プリズム２２と、凸レンズ２３とを備えている。

スリット２１は、光源１１とプリズム２２との間に設けられ、円形の細隙によって光源１１からの光の幅を所定の幅に規制する（絞る）ものである。円形の細隙は図２に示すように、光源１１と同程度の大きさで、光源１１に正対させることが好ましい。このように、スリット２１を設けることで、光源１１からの散乱光を遮蔽し、最終的に投射される光の散乱を抑制できる。

プリズム２２は、三角形の断面を有するドーナツ型（リング型）であり、光源１１からの光が入射する入射部分を含む入射面２２ａと、分光した光を出射する出射部分を含む出射面２２ｂとを備え、少なくとも入射部分と出射部分とがそれぞれ円形である。

また、入射面２２ａ及び出射面２２ｂの角度は、プリズム２２に入射した光がその円形の外側へ回折するように設計されている。例えば、図２に示すように、入射面２２ａはドーナツ型の光源１１側の内側の斜面であり、出射面２２ｂはドーナツ型の凸レンズ２３側の面である。

凸レンズ２３は、プリズム２２と被写体との間に設けられ、プリズム２２から出射した光を略平行光にするものである。凸レンズ２３により、散乱を抑えて波長の違う光どうしが混じることを防ぎつつ照明装置２０から略平行光が出射されるので、被写体に鮮明な同心円状の多色光を投影できる。

光源１１から出射された円形の光Ｌ４は、スリット２１で所定の幅の円形に絞られてプリズム２２の入射面２２ａからプリズム２２に入射し、プリズム２２内で分光され、出射面２２ｂから分光された光（各色成分光）Ｌ５として円形の外側へ向けて出射され、凸レンズ２３に入射し、略平行光Ｌ６に補正されて出射され、被写体に同心円状の多色光が投影される。

ここで、入射面２２ａがプリズム２２の内側の斜面であることから、分光された光Ｌ５及び略平行光Ｌ６は、同心円の多色光の内側から外側に向かって波長が短くなる。例えば、点光源に白色ＬＥＤを用いた場合、同心円の内側から順に、赤、橙、黄、緑、青、藍、紫となる。

このように、照明装置２０は、スリット２１により光源１１からの散乱光を遮蔽し、凸レンズ２３により散乱を抑えて略平行光とし、プリズム２２の入射面２２ａをドーナツ型の内側の斜面とすることにより同心円の内側から外側に向かって波長が短くなる多色光を同心円状に作り出すことができる。

＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態の照明装置の概略を示す断面図である。本実施形態において第１又は第２実施形態と同じ構成については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。照明装置３０は、光源１１と、スリット２１と、プリズム３２と、凹レンズ３３とを備えている。

プリズム３２は、三角形の断面を有するドーナツ型（リング型）であり、光源１１からの光が入射する入射部分を含む入射面３２ａと、分光した光を出射する出射部分を含む出射面３２ｂとを備え、少なくとも入射部分と出射部分とがそれぞれ円形である。

また、入射面３２ａ及び出射面３２ｂの角度は、プリズム３２に入射した光がその円形の内側へ回折するように設計されている。例えば、図３に示すように、入射面３２ａはドーナツ型の光源１１側の外側の斜面であり、出射面３２ｂはドーナツ型の凹レンズ３３側の面である。

凹レンズ３３は、プリズム３２と被写体との間に設けられ、プリズム３２から出射した光を略平行光にするものである。凹レンズ３３により、散乱を抑えて波長の違う光どうしが混じることを防ぎつつ照明装置３０から略平行光が出射されるので、被写体に鮮明な同心円状の多色光を投影できる。

光源１１から出射された円形の光Ｌ７は、スリット２１で所定の幅の円形に絞られてプリズム３２の入射面３２ａからプリズム３２に入射し、プリズム３２内で分光され、出射面３２ｂから分光された光（各色成分光）Ｌ８として円形の内側へ向けて出射され、凹レンズ３３に入射し、略平行光Ｌ９に補正されて出射され、被写体に同心円状の多色光が投影される。

ここで、入射面３２ａがプリズム３２の外側の斜面であることから、分光された光Ｌ８及び略平行光Ｌ９は、同心円の多色光の内側から外側に向かって波長が長くなる。例えば、点光源に白色ＬＥＤを用いた場合、同心円の内側から順に、紫、藍、青、緑、黄、橙、赤となる。

このように、照明装置３０は、スリット２１により光源１１からの散乱光を遮蔽し、凹レンズ３３により散乱を抑えて略平行光とし、プリズム３２の入射面３２ａをドーナツ型の外側の斜面とすることにより同心円の内側から外側に向かって波長が長くなる多色光を同心円状に作り出すことができる。

＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態の照明装置の概略を示す断面図である。本実施形態において第１又は第２実施形態と同じ構成については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。照明装置４０は、光源４１と、スリット２１と、プリズム１２とを備えている。なお、第２又は第３実施形態のように、凸レンズ又は凹レンズを設けてもよい。また、スリット２１は必ずしも必要ではない。

光源４１は、異なる組み合わせの複数の色成分を有する点光源を含んでいる。例えば、光源４１は白色ＬＥＤを主体として周期的に黄色ＬＥＤを配設するというようなものである。図４では、主体となる点光源の３つおきに異なる種類の点光源を１つ配設した例を示している。

光源１１から出射された円形の光Ｌ１０は、スリット２１で所定の幅の円形に絞られてプリズム１２の入射面１２ａからプリズム１２に入射し、プリズム１２内で分光され、出射面１２ｂから分光された光（各色成分光）Ｌ１１として円形の外側へ向けて出射され、被写体に同心円状の多色光が投影される。

例えば、点光源に白色ＬＥＤ及び黄色ＬＥＤを用いた場合、光源１１から出射された白色及び黄色の円形の光Ｌ１０は、スリット２１で混色されるとともに、所定の幅の円形に絞られてプリズム１２の入射面１２ａからプリズム１２に入射し、プリズム１２内で、白色光は波長順に虹色の七色の光に分光され、黄色光は赤及び緑に分光され、出射面１２ｂから分光された七色の光Ｌ２として出射され、被写体に同心円状の七色の光が投影され、虹模様が映し出される。このとき、黄色ＬＥＤが含まれていることによって赤及び緑の色成分が強くなるので、虹模様は赤及び緑が強調される。

このように、照明装置４０は、光の散乱に関係なく、多色光を同心円状に作り出すことができるとともに、複数種類の光源の光を混色させることにより所望の色成分を強調して出力することができる。これは、同心円状に投影される多色光の一部の色を強調したい場合に有効である。

本発明は、多色光を同心円状に作り出す各種照明装置に利用することができ、ポートレート撮影用のリングライト、電球等に好適に利用することができる。

１０、２０、３０、４０照明装置
１１、４１光源
１２、２２、３２プリズム
２１スリット
２３凸レンズ
３３凹レンズ

Claims

円形に配置された複数の色成分を有する複数の光源と、
少なくとも前記光源からの光が入射する入射部分の外径と、分光した光を出射する出射部分の外径とが前記光源から見てそれぞれ円形であるプリズムと、を備えた照明装置。
前記光源からの光の幅を規制するスリットを備えたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記プリズムにおいて入射した光は円形の外側へ回折し、
前記プリズムから出射した光を略平行光にする凸レンズを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
前記プリズムにおいて入射した光は円形の内側へ回折し、
前記プリズムから出射した光を略平行光にする凹レンズを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
前記光源が白色発光ダイオードであり、前記分光によって虹色光が得られることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の照明装置。
前記複数の光源に、異なる組み合わせの複数の色成分を有する光源が含まれることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の照明装置。