WO2021040026A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2021040026A1
WO2021040026A1 PCT/JP2020/032764 JP2020032764W WO2021040026A1 WO 2021040026 A1 WO2021040026 A1 WO 2021040026A1 JP 2020032764 W JP2020032764 W JP 2020032764W WO 2021040026 A1 WO2021040026 A1 WO 2021040026A1
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light
light source
optical element
incident
hole
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PCT/JP2020/032764
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元裕 土井
皓介 内田
Original Assignee
佐藤ライト工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Definitions

  • the present invention relates to a lighting device, and particularly to a vehicle lighting device installed at the lower inside of a vehicle door.
  • courtesy lamps have been used as lighting fixtures attached to the lower inside of vehicle doors.
  • the courtesy lamp informs the vehicle behind that the door is open and also serves as a footlight to illuminate the feet of passengers at night.
  • the courtesy lamp irradiates light in the front direction of the lamp (inward direction of the vehicle door).
  • a logo lamp is a lamp that projects an arbitrary logo on the ground or the like.
  • a logo lamp for a vehicle it is used by being incorporated inside a side mirror or a vehicle door.
  • courtesy logo lamps that can project a logo on the feet of passengers have also been devised and put on the market (Patent Document 1).
  • the structure of a general courtesy lamp is often a simple structure that only has a light source and an outer lens. Since it is preferable that the courtesy lamp emits light on the entire lens surface so that it can be easily seen from the rear vehicle, a lens cut or the like is applied to the inner surface of the outer lens in the conventional structure. As a result, the light from the light source can be diffused by the outer lens to cause surface emission.
  • LEDs which are often used as a light source, have strong directivity, so that it may be difficult to realize good surface emission with a conventional structure.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a lighting device capable of realizing good surface emission with a simple configuration.
  • the lighting device of the present invention includes a light source and an outer lens having a light emitting surface, and diffuses the light from the light source to irradiate the outside world with the diffused light.
  • the light source and the outer lens An optical element arranged so as to correspond to the shape of the light emitting surface is provided between the two, and the optical element includes an incident portion in which at least a part of the light from the light source is incident and the outer lens.
  • the incident portion has an exit portion that emits light toward the light source, and the incident portion is arranged so as to face the light source and is recessed toward the optical axis direction of the light source.
  • the outside world refers to the space outside the lighting device.
  • the optical element has a substantially rectangular plate shape arranged so as to correspond to the shape of the light emitting surface having a substantially rectangular shape, and at the incident portion, in the longitudinal direction of the optical element orthogonal to the optical axis direction of the light source.
  • the optical element is bent so as to expand, and the optical element has a substantially V-shaped groove formed along the optical axis direction of the light source at substantially the center in the longitudinal direction, and is orthogonal to the optical axis direction of the light source. It has at least one of the substantially V-shaped grooves formed along the lateral direction of the optical element, and the light incident from the incident portion is reflected inside the optical element at the bottom surface of the groove. It is a feature.
  • the optical element is characterized in that the incident portion is composed of an inner surface of the recess and an inner surface of the through hole, and the through hole and the recess communicate with each other.
  • the lighting device includes a logo lamp unit that irradiates an arbitrary design in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the irradiation direction of the diffused light by using the light of the light source.
  • a design film forming a secondary light source, a deflection element that receives light emitted from the light source and deflects it toward the design film side, and light emitted from the secondary light source are incident on the secondary light source. It has an optical lens having a focal point, the incident portion of the optical element is formed by the inner surface of the through hole, the deflection element is emitted from the light source, and the through hole is formed without being incident on the optical element. It is characterized in that it is arranged so that the passing light is incident.
  • the deflection element is a columnar member, and has an incident portion that incidents light from the light source and a reflective surface that reflects light traveling in a direction substantially parallel to the optical axis of the light source in the irradiation direction of the logo lamp unit. It has an emitting portion that emits the light reflected by the reflecting surface toward the design film, and the incident portion and the emitting portion are connected by the reflecting surface.
  • the incident portion and the emitting portion are columnar or polygonal, and the cross-sectional area of the effective light flux in the emitting portion is larger than the cross-sectional area of the effective light flux in the incident portion.
  • the incident portion of the deflection element is arranged outside the through hole of the optical element, and in the cross section in the optical axis direction, a straight line connecting the light source and the opening edge on the exit side of the through hole and the light.
  • ⁇ a the angle formed by the axes
  • ⁇ b the angle formed by the straight line connecting the light source and the point on the outer periphery of the effective luminous flux in the incident portion of the deflection element and the optical axis
  • the incident portion of the deflection element is arranged inside the through hole of the optical element, and in the cross section in the optical axis direction, a straight line connecting the light source and the opening edge on the exit side of the through hole and the light.
  • ⁇ a the angle formed by the axes
  • ⁇ b the angle formed by the straight line connecting the light source and the point on the outer periphery of the effective luminous flux in the incident portion of the deflection element and the optical axis
  • the design film, the deflection element, and the optical lens are an integrated assembly.
  • the lighting device has a lid member having a protrusion formed between the optical element and the outer lens, and the incident portion of the optical element is formed on the inner surface of the through hole, and the through hole is formed with the above.
  • the lighting device of the present invention is a lighting device that diffuses light from a light source and irradiates the outside world with diffused light, and is arranged between the light source and the outer lens so as to correspond to the shape of a light emitting surface. It has an optical element, and the optical element has an incident portion and an emitting portion, and the incident portion is arranged to face the light source and is formed on the inner surface of a recess recessed in the direction of the optical axis of the light source and the light source.
  • the optical element has a substantially rectangular plate shape arranged so as to correspond to the shape of a substantially rectangular light emitting surface, and is refracted at an incident portion so as to spread in the longitudinal direction of the optical element orthogonal to the optical axis direction of the light source. Therefore, it can be diffused to the longitudinal width of the light emitting surface of the outer lens. Further, the optical element is formed substantially in the center of the longitudinal direction along a substantially V-shaped groove formed along the optical axis direction of the light source and along the lateral direction of the optical element orthogonal to the optical axis direction of the light source.
  • the direction of the light emitted from the optical element can be limited. Efficient surface emission can be realized. Further, the direction of the emitted light emitted from the emitting portion of the optical element changes in various ways, so that the illuminance distribution on the entire surface can be easily made uniform.
  • the lighting device includes a logo lamp unit that uses the light of a light source to irradiate an arbitrary design in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the irradiation direction of the diffused light.
  • the logo lamp unit includes a design film and deflection. It has an element and an optical lens, and the incident part of the optical element is formed by the inner surface of the through hole, and the deflection element is emitted from a light source so that light passing through the through hole is incident without being incident on the optical element.
  • the incident portion of the deflection element is arranged outside or inside the through hole of the optical element, and the angle formed by the optical axis and the straight line connecting the light source and the opening edge on the exit side of the through hole in the cross section in the optical axis direction. It was a gamma a, and the line connecting the points on the periphery of the effective light beam at the incident portion of the light source and the deflection device, when the angle between the optical axis and the gamma b, the relation of ⁇ a ⁇ ⁇ b holds, It is possible to prevent the light emitted from the light source from leaking from the gap between the optical element and the deflection element, and it is possible to improve the efficiency of light utilization.
  • the design film, the deflection element, and the optical lens are an integrated assembly, it is possible to prevent deposits such as dust from adhering to the design film, and the film and the optical lens that require precision are assembled. , It is easy to set points for management at the time of assembly.
  • the illuminating device has a lid member having a protrusion formed between the optical element and the outer lens, and is emitted from a light source and incident on the optical element with the protrusion inserted in the through hole of the optical element. Since the light that passes through the through hole is reflected by the surface of the protrusion toward the inner surface of the through hole of the optical element, the direction of the emitted light emitted from the exit portion of the optical element changes in various ways, so that the entire surface is reflected. The illuminance distribution tends to be uniform. In addition, the courtesy logo lamp and the like can be easily switched to the function of the courtesy lamp only.
  • FIG. 1st Embodiment of the lighting apparatus of this invention It is an exploded perspective view of the 1st Embodiment of the lighting apparatus of this invention. It is a figure of the XY plane field of view of the optical element of the illuminating device of FIG. It is a figure which shows the modification of the optical element of the lighting apparatus of FIG. It is a figure which shows the modification of the optical element of the lighting apparatus of FIG. It is a figure which shows the modification of the optical element of the lighting apparatus of FIG. It is sectional drawing of the YZ plane of the lighting apparatus of FIG. It is explanatory drawing of the structure of a deflection element. It is explanatory drawing of the positional relationship of an optical element and a deflection element.
  • the lighting device 1 shown in FIG. 1 is a lighting device that irradiates the outside world with diffused light from the light emitting surface 3a and irradiates an arbitrary design in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the irradiation direction of the diffused light.
  • the lighting device 1 is a courtesy logo lamp in which the function of a logo lamp is added to the courtesy lamp.
  • the lighting device 1 is mounted on the lower inside of the vehicle door, for example.
  • the direction parallel to the optical axis of the light source is the Z-axis direction
  • the directions orthogonal to the optical axis of the light source are the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the Z-axis direction is also a direction substantially parallel to the irradiation direction of the diffused light.
  • the lighting device 1 of FIG. 1 includes an LED 5 as a light source, a substantially flat optical element 6, and a logo lamp unit 12 in the space of the housing 2, and an outer lens 3 is arranged in the opening of the housing 2. ing.
  • the outer surface of the outer lens 3 is exposed to the outside world.
  • a substantially rectangular light emitting surface 3a is formed on the outer lens 3, and the light emitting surface 3a emits light on the entire surface, so that the rear vehicle can easily recognize the opening of the vehicle door.
  • an optical element having a predetermined structure between the light source and the outer lens the light from the light source can reach the longitudinal width of the light emitting surface of the outer lens even if the light source has high directivity. It can be diffused.
  • the LED 5 is provided on the substrate 4.
  • a monochromatic LED such as blue, red, and green, or an RGB type LED including a blue LED, a red LED, and a green LED can be used.
  • An LD or a light bulb may be used instead of the LED.
  • the optical element 6 is a substantially rectangular plate-shaped member, and is formed of a transparent material such as polycarbonate, acrylic, or glass.
  • the optical element 6 is arranged so that the substantially rectangular XY plane is orthogonal to the optical axis of the LED 5 and the direction corresponds to the substantially rectangular shape of the light emitting surface 3a.
  • the substantially rectangle includes a trapezoid similar to a rectangle and a rectangle with rounded corners (for example, an ellipse) in addition to the rectangle.
  • the optical element 6 has an incident portion in which at least a part of the light from the LED 5 is incident, and an emitting portion that emits light toward the light emitting surface 3a of the outer lens 3.
  • the emitting portion is composed of an end surface 6c on the outer lens 3 side.
  • a through hole 6a is formed at substantially the center of the XY plane of the optical element 6 so as to face the LED 5 and penetrate coaxially with the optical axis of the LED 5.
  • substantially V-shaped grooves 6b and 6b formed along the optical axis direction of the LED 5 are formed at both ends in the lateral direction at substantially the center of the optical element 6 in the longitudinal direction.
  • FIG. 2 shows an explanatory diagram of the path of light incident on the optical element.
  • FIG. 2A shows an XZ plane field of view
  • FIG. 2B shows an XY plane field of view.
  • the longitudinal direction, the lateral direction, and the thickness direction of the optical element 6 correspond to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.
  • the incident portion of the optical element 6 is formed by the inner surface of the through hole 6a.
  • a part of the light emitted from the LED 5 is incident on the optical element 6 from the inner surface of the through hole 6a, and the rest travels in the Z-axis direction so as to pass through the through hole 6a.
  • the light incident on the optical element 6 is refracted on the inner surface of the through hole 6a, travels so as to spread in the longitudinal direction of the optical element 6, and is emitted from the exit surface 6c toward the outer lens side. Further, as shown in FIG. 2B, a part of the light incident on the optical element 6 (particularly the light traveling in the lateral direction) is reflected by the bottom surfaces of the grooves 6b and 6b in the longitudinal direction of the optical element 6. It proceeds so as to spread to, and is emitted from the exit surface 6c.
  • the light from the LED 5 can be diffused to the longitudinal width of the light emitting surface 3a of the outer lens 3. Further, by providing a reflecting surface like a substantially V-shaped groove, the direction of the emitted light emitted from the emitting surface 6c of the optical element 6 changes variously, and the illuminance distribution of the entire light emitting surface 3a is made uniform. It will be easier.
  • FIG. 3 shows a modified example of the optical element.
  • FIG. 3A shows an XZ plane field of view
  • FIG. 3B shows an XY plane field of view seen from the outer lens side.
  • the optical element 13 is formed with a substantially V-shaped groove 13b formed in a direction orthogonal to the optical axis direction of the LED 5 and along the lateral direction. As shown in FIG. 3A, a part of the light emitted from the LED 5 is incident on the optical element 13 from the inner surface of the through hole 13a, and the rest travels in the Z-axis direction so as to pass through the through hole 13a.
  • the light incident on the optical element 13 is refracted on the inner surface of the through hole 13a, travels so as to spread in the longitudinal direction of the optical element 13, and is emitted from the exit surface 13c toward the outer lens side. Further, a part of the light incident on the optical element 13 is reflected inside the optical element 13 by the bottom surface of the groove 13b, and the reflected light is reflected by the inner wall surface on the LED5 side and emitted from the exit surface 13c.
  • the groove 13b is formed substantially in the center of the end surface on the outer lens 3 side in the longitudinal direction. In the form of FIG. 3, the groove 13b is formed from one end to the other end in the lateral direction, except for the portion of the through hole 13a.
  • FIG. 4 shows another modified example of the optical element.
  • FIG. 4 shows the YZ plane field of view of the optical element 14.
  • the optical element 14 has a structure in which the corners on both sides in the lateral direction on the LED5 side are obliquely cut out.
  • a part of the light emitted from the LED 5 enters the optical element 14 from the inner surface of the through hole 14a, and the rest travels in the Z-axis direction so as to pass through the through hole 14a.
  • the light incident on the optical element 14 is refracted on the inner surface of the through hole 14a, then reflected by the notch surface 14b, and is emitted from the exit surface 14c toward the outer lens side.
  • the light rays traveling in the Y-axis direction are reflected, and the light rays traveling in the Z-axis direction are refracted or reflected.
  • the configurations of FIGS. 2 to 4 can be combined as appropriate.
  • the shape of the through hole is a columnar shape having a constant hole diameter, but the shape is not limited to this, and may be a columnar shape whose diameter is expanded or reduced along the optical axis direction. It may be an elliptical column or a polygonal column. As the polygonal column, a regular square column or a regular hexagonal column can be adopted. Further, the shape of the inner surface of the through hole in the YZ plane cross section and the XZ plane cross section may be a straight line or a curved line. Further, a blasting surface or the like can be provided on the incident side end surface or the exit side end surface of the optical element to give a diffusion shape.
  • FIGS. 2 to 4 show an example of a light guide body that propagates while repeating reflection after receiving light as an optical element
  • the optical element may be a refracting body that does not repeat reflection like a light guide body.
  • FIG. 5 shows an example in which the optical element is a refracting body.
  • 5 (a) is a perspective view of the optical element from the emitting portion side
  • FIG. 5 (b) is a perspective view of the optical element from the incident portion side
  • FIG. 5 (c) is a cross-sectional view in the XZ plane. is there.
  • a recess 15b is formed at substantially the center of the end face of the optical element 15 on the light source side in the longitudinal direction, which is arranged to face the light source and is recessed toward the optical axis of the light source.
  • the recess 15b is a dome-shaped recess, and is formed so that the depth of the recess becomes deeper from both edges of the recess 15b toward the center in the lateral direction of the optical element 15. Further, in the longitudinal direction of the optical element 15, the recesses are formed so that the depth of the recesses becomes deeper from both edges of the recesses 15b toward the center (see FIG. 5C).
  • a through hole 15a is formed in substantially the center of the XY plane of the optical element 15 to communicate the recess 15b and the end surface on the deflection element side.
  • the through hole 15a is arranged to face the light source and is formed coaxially with the optical axis of the light source.
  • part of the light emitted from the light source enters the optical element 15 from the inner surface of the recess 15b and the inner surface of the through hole 15a, and the rest travels in the Z-axis direction so as to pass through the through hole 15a.
  • the light incident on the optical element 15 is refracted on the inner surface of the recess 15b and the inner surface of the through hole 15a, and travels so as to spread in the longitudinal direction of the optical element 15. Further, the light emitted from the optical element 15 is refracted by the exit surface 15c and emitted toward the outer lens side.
  • the lighting device 1 includes a logo lamp unit 12 in addition to the courtesy lamp configuration described above.
  • the design film 8 forming the secondary light source
  • the deflection element 7 in which the light emitted from the LED 5 is incident and deflected to the design film 8 side, and the light emitted from the secondary light source are incident. It has a first optical lens 9 having a focus on a secondary light source, an aperture aperture 10, and a second optical lens 11 mounted on an outer lens 3.
  • the design film 8 has an opening that serves as a field diaphragm.
  • the design film 8 is composed of a light-shielding portion and a non-light-shielding portion, and the difference in the amount of light transmitted through the design film 8 appears as a pattern.
  • a known design film 8 can be used.
  • the first optical lens 9 is a lens that projects an irradiation image such as a logo on an irradiated surface, and has a focal point on a secondary light source.
  • the first optical lens 9 is formed of a transparent material such as polycarbonate, acrylic, or glass. In the illuminating device 1, only one optical lens may be used, but as shown in FIG. 1, it may be used in combination with the second optical lens 11.
  • the second optical lens 11 is also formed of a transparent material such as polycarbonate, acrylic, or glass.
  • the conventional courtesy logo lamp includes a substrate and a light source for the courtesy lamp and a substrate and a light source for the logo lamp. That is, since the irradiation direction of the courtesy lamp and the irradiation direction of the logo lamp are different, the functions of the two lamps are provided by using two substrates and two light sources. Therefore, the number of parts is large, the assembly man-hours are increased, and the cost tends to be high.
  • the lighting device 1 of FIG. 1 efficiently integrates the functions of two lamps having different irradiation directions, and realizes the configuration of a courtesy logo lamp on one substrate and with the same light source.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the YZ plane of the lighting device of the present invention.
  • the deflecting element 7 is arranged at a position where the incident portion 7a faces the LED 5 with a through hole 6a of the optical element 6 interposed therebetween.
  • the light incident from the LED 5 and passing through the through hole 6a without being incident on the optical element 6 is incident on the deflection element 7.
  • the design film 8, the deflection element 7, and the optical lens 9 are preferably an integrated assembly. By assembling, it is possible to prevent dust and the like from adhering to the design film 8, and since the film and the optical lens that require precision are assembled, it is easy to place a point on management at the time of assembly.
  • a means for forming the assembly for example, ultrasonic welding, heat caulking, or using a hook is used.
  • the assembly is attached to the outer lens 3.
  • the optical element 6 may be integrated with the deflection element 7 or may be a separate body. When they are separated, for example, by using the optical element 6 as a phosphor or by coloring the optical element 6, the color of the logo lamp and the courtesy lamp can be separated. For example, the lighting of the logo lamp can be set to cool white, and the lighting of the courtesy lamp can be set to warm white.
  • FIG. 7 shows a schematic view of the logo lamp unit 12 cut along the XZ plane including the optical axis.
  • the optical element 6 and the aperture diaphragm 10 are omitted.
  • Deflection element 7 is a columnar member having one end portion is bent, and the incident portion 7a incident light from LED5, the light traveling in the optical axis O p substantially parallel to the direction of LED5 logo lamp unit 12 It has a reflecting surface 7b that reflects in the irradiation direction, and an emitting portion 7c that emits the reflected light from the reflecting surface 7b toward the design film 8.
  • the incident portion 7a and the exit portion 7c are connected by a reflecting surface 7b.
  • Deflection element 7, the center axis of the cylindrical entrance portion 7a is disposed so as to coincide with the optical axis O p.
  • the end surface of the incident portion 7a facing the exit surface of the LED 5 is the incident surface, and the incident surface is formed of a curved surface or a flat surface.
  • the incident surface has a function of making the light incident from the LED 5 substantially parallel light.
  • substantially parallel includes not only a relationship in which they are parallel to each other, but also a relationship in which they deviate from the parallel relationship to some extent.
  • the reflecting surface 7b is from the optical axis O p, an inclined plane along a straight line inclined angle theta b toward the polarization direction with respect to the optical axis O p.
  • the angle ⁇ b is not particularly limited, but is preferably an angle of 1/3 to 2/3 of the angle ⁇ a formed by the optical axis Op and the deflection axis O q, and is preferably an angle of 1/2. More preferred.
  • the shape of the reflecting surface 7b viewed from the direction of the white arrow is elliptical.
  • the reflecting surface 7b may be a total reflection surface, a reflection surface formed by mirror deposition, or the like. Further, the shape of the reflecting surface 7b is not limited to the inclined plane, and may be formed by, for example, an inclined curved surface that is convex outward.
  • the relationship between the distance L a from the intersection P to the incident surface is preferably a L a ⁇ L b. That is, it is preferable that the shape of the incident surface is not chipped by the reflecting surface 7b. More preferably L a> L b.
  • the end surface of the exit portion 7c facing the design film 8 is the exit surface, and the exit surface is formed of a curved surface or a flat surface.
  • the emitting surface has a function of emitting the light reflected by the reflecting surface 7b toward the design film 8.
  • the central axis of the cylindrical exit portion 7c coincides with the deflection axis Oq.
  • the cross-sectional area of the effective light flux at the emitting portion 7c is preferably equal to or larger than the cross-sectional area of the effective light flux at the incident portion 7a, and more preferably larger than the cross-sectional area of the effective light flux at the incident portion 7a.
  • the cross-sectional area of the effective luminous flux of the emitting portion 7c is the area of the cross section of the effective luminous flux cut at the plane orthogonal to the deflection axis Oq (circular area in FIG. 7).
  • Sectional area of the effective light beam incident portion 7a is a cross-sectional area of the effective light beam taken along a plane perpendicular to the optical axis O p (circle area in Figure 7).
  • the shapes of the incident portion 7a and the outgoing portion 7c are not limited to the columnar shape, and may be a polygonal columnar shape.
  • the polygonal prism can be a regular tetrahedron or a regular hexagonal prism.
  • the light incident from the incident portion is reflected and propagated on a plurality of side wall surfaces constituting the polygon, so that there is an advantage that the distribution on the exit surface can be made uniform.
  • the light emitted from the second optical lens 11 is projected onto an irradiated surface such as the ground.
  • the irradiation diameter of the irradiation area IA of the projection destination is ID and the illuminance required in the irradiation area IA is I
  • the amount of light incident on the effective luminous flux diameter FD preferably satisfies the following formula. Amount of light incident on the effective luminous flux diameter FD> I ⁇ ⁇ (ID / 2) 2
  • FIGS. 8 and 9 show schematic cuts cut in the XZ plane including the optical axis.
  • the thickness of the optical element is, for example, 2 to 15 mm.
  • FIG. 8 shows a case where the incident portion 7a of the deflection element 7 is arranged outside the through hole 6a of the optical element 6, that is, a case where the incident portion 7a is not inserted into the through hole 6a.
  • the distance D a from the LED 5 to the effective luminous flux diameter FD of the incident portion 7 a is larger than the distance D b from the LED 5 to the exit side opening of the optical element 6 (D a > D b ).
  • the angle formed by the straight line connecting the LED 5 and the opening edge R on the exit side of the through hole 6a and the optical axis Op is ⁇ a
  • the effective luminous flux in the incident portion 7 a of the LED 5 and the deflection element 7 is defined as ⁇ a.
  • a straight line connecting a point S on the outer circumference when the angle between the optical axis O p was gamma b, it is preferable that the relation ⁇ a ⁇ ⁇ b holds.
  • FIG. 9 shows a case where the incident portion 7a of the deflection element 7 is arranged inside the through hole 6a of the optical element 6, that is, a case where the incident portion 7a is inserted into the through hole 6a.
  • the distance D a from the LED 5 to the effective luminous flux diameter FD of the incident portion 7 a is smaller than the distance D b from the LED 5 to the exit side opening of the optical element 6 (D a ⁇ D b ).
  • the relationship between the angle ⁇ a and the angle ⁇ b is preferably ⁇ a ⁇ ⁇ b.
  • the relationship between the angle ⁇ a and the angle ⁇ b is preferably ⁇ a ⁇ ⁇ b.
  • the lighting device 21 of FIG. 10 has only the function of a courtesy lamp.
  • the lighting device 21 does not have a logo lamp unit, but instead has a lid member 27.
  • the lid member 27 is arranged between the optical element 26 and the outer lens 23.
  • a through hole 26a is formed at substantially the center of the XY plane of the optical element 26 so as to face the LED 25 and penetrate coaxially with the optical axis of the LED 25.
  • the lid member 27 has a pillar portion 27a and a protrusion 27b formed on the end surface of the pillar portion 27a on the light source side.
  • the lid member 27 is attached so that the pillar portion 27a is arranged substantially in the center of the optical element 26 in the longitudinal direction along the lateral direction thereof, and the protrusion 27b closes the through hole 26a.
  • FIG. 11 shows a YZ plane field of view of the optical element 26 and the like.
  • the protrusion 27b of the lid member 27 is inserted into the through hole 26a of the optical element 26.
  • the protrusion 27b has a conical shape, and the central axis of the cone coincides with the optical axis of the LED 25.
  • the protrusion 27b is not limited to a conical shape, and may be a polygonal pyramid such as a regular square pyramid.
  • the optical element 26 has a structure in which the corners on both sides in the lateral direction on the LED 25 side are obliquely cut out.
  • a part of the light emitted from the LED 25 directly enters the optical element 26 from the inner surface of the through hole 26a, the rest is reflected on the surface of the protrusion 27b, and then the optical element 26 is reflected from the inner surface of the through hole 26a. Incident inside.
  • the light emitted from the LED 25 and passing through the through hole without being incident on the optical element 26 is transmitted to the inner surface of the through hole 26a of the optical element 26 on the surface of the protrusion 27b. It can be directed and reflected.
  • the light of the LED 25 is appropriately diffused, and the illuminance distribution on the entire surface is likely to be uniform.
  • the lid member 27 is made of a material (resin material, metal material, etc.) having a reflectance of 10% or more.
  • the protrusion height H of the protrusion 27b is equal to or less than the distance D b from the LED 25 to the exit side opening of the optical element 26 (H ⁇ D b ).
  • an optical element having a through hole formed it is possible to easily switch between a courtesy logo lamp and a courtesy lamp. That is, when used as a courtesy lamp, the lid member 27 is attached, and when used as a courtesy logo lamp, the function of the lamp can be easily switched by attaching the deflection element, the design film, and the assembly of the optical element. ..
  • FIG. 12 shows a modified example of the lighting device of the second embodiment.
  • the lighting device of FIG. 12 has the same configuration as the lighting device of FIG. 10 except that it has no lid member and the shape of the optical element is different.
  • a through hole is not formed on the end surface of the optical element 36 on the exit side. Therefore, unlike the lighting device of FIG. 10, a lid member for closing the through hole is not required.
  • the optical element 36 is a refracting body.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of the YZ plane of the lighting device 31, and FIG. 14 shows a perspective view of the optical element 36 and the like.
  • a recess 36b which is arranged to face the LED 35 and is recessed in the optical axis direction of the LED 35 is formed at substantially the center of the end face of the optical element 36 on the LED 35 side in the longitudinal direction.
  • the recess 36b is a dome-shaped recess and is formed so as to cover the exit surface of the LED 35.
  • the optical element 36 is formed so that the depth of the concave portion becomes deeper from both edges of the concave portion 36b toward the center in the lateral direction. Further, in the longitudinal direction of the optical element 36, the recesses are formed so that the depth of the recesses becomes deeper from both edges of the recesses 36b toward the center (see FIG. 14C).
  • the light emitted from the light source is incident on the optical element 36 from the inner surface of the recess 36b.
  • the light incident on the optical element 36 is refracted on the inner surface of the recess 36b and travels so as to spread in the longitudinal direction of the optical element 36.
  • the light emitted from the optical element 36 is refracted by the exit surface 36a and emitted toward the outer lens 33 side. Even with this configuration, highly directional light such as an LED can be diffused to the longitudinal width of the light emitting surface 33a of the outer lens 33.
  • the lighting device of the present invention is not limited to these configurations.
  • a substantially rectangular plate-shaped member having a substantially rectangular XY plane is used for the optical element, but the XY plane may correspond to the shape of the light emitting surface of the outer lens.
  • the optical element may have a square XY plane.
  • a circular plate-shaped member may be used.
  • the lighting device of the present invention can realize good surface light emission with a simple configuration, it is suitable for a lighting device that requires surface light emission, and is particularly suitable for a courtesy lamp. Further, the lighting device of the present invention is particularly suitable for a courtesy logo lamp or the like because it can have two irradiation functions having different irradiation directions by using the same light source.
  • Lighting device 2 Housing 3 Outer lens 4 Board 5 LED (light source) 6
  • Optical element 7 Deflection element 8
  • Design film 9 1st optical lens 10
  • Aperture aperture 11 2nd optical lens 12
  • Logo lamp unit 13 Optical element 14
  • Optical element 15 Optical element 21
  • Lighting device 22 Housing 23
  • Outer lens 24 Substrate 25
  • LED (light source) 26
  • Optical element 27 Lid member 31
  • Lighting device 32 Housing 33 Outer lens 34 Board 35 LED (light source) 36 optics

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Abstract

簡易な構成で良好な面発光を実現できる照明装置を提供する。照明装置（１）は、ＬＥＤ（５）と、略矩形状の発光面（３ａ）を有するアウターレンズ（３）とを備え、ＬＥＤ（５）からの光を拡散させて、外界に拡散光を照射する照明装置であって、ＬＥＤ（５）とアウターレンズ（３）との間に、発光面（３ａ）の形状と対応するように配置された略矩形板状の光学素子（６）を有しており、光学素子（６）は、ＬＥＤ（５）からの光の少なくとも一部が入射される入射部と、アウターレンズ（３）に向けて光を出射する出射部とを有し、入射部は、ＬＥＤ（５）に対向配置されＬＥＤ（５）の光軸と同軸に貫通した貫通孔（６ａ）の内面で構成され、入射部から入射する光を、貫通孔（６ａ）の内面で、ＬＥＤ（５）の光軸方向と直交する光学素子（６）の長手方向に拡がるように屈折させる。

Description

照明装置
　この発明は照明装置に関し、特に、車両ドアの内側下部に設置される車両用照明装置に関する。
　従来、車両ドアの内側下部に取付けられる灯具としてカーテシランプが用いられている。カーテシランプは、後方車両にドアが開いていることを知らせるとともに、夜間に乗降者の足元を照らす足元照明の役割を担っている。カーテシランプは、ドアが開いた際に、該ランプの正面方向（車両ドアの内側方向）に光を照射する。
　一方、ロゴランプは、任意のロゴを地面などに映し出す灯具である。車両用のロゴランプとしては、サイドミラーや車両ドアの内側に組み込まれて使用される。近年では、カーテシランプの付加価値向上のため、乗降者の足元にロゴを投影できるようにしたカーテシロゴランプも考案され、市場投入されている（特許文献１）。
実用新案登録第３１６８０８３号公報
　ところで、一般的なカーテシランプの構造は、光源とアウターレンズを備えるだけのシンプルな構造が多い。カーテシランプは、後方車両から見て分かりやすいようにレンズ面全体で発光させることが好ましいため、従来の構造ではアウターレンズの内面にレンズカットなどが施されている。これにより、光源からの光がアウターレンズで拡散されて面発光させることができる。一方で、近年、光源として多用されているＬＥＤは指向性が強いため、従来の構造では、良好な面発光を実現することが困難な場合がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で良好な面発光を実現できる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、発光面を有するアウターレンズとを備え、上記光源からの光を拡散させて、外界に拡散光を照射する照明装置であって、上記光源と上記アウターレンズとの間に、上記発光面の形状と対応するように配置された光学素子を有しており、上記光学素子は、上記光源からの光の少なくとも一部が入射される入射部と、上記アウターレンズに向けて光を出射する出射部とを有し、上記入射部は、上記光源に対向配置され上記光源の光軸方向へ向かって凹んだ凹部の内面、および、上記光源に対向配置され上記光源の光軸と同軸に貫通した貫通孔の内面のうち少なくとも一方で構成され、上記入射部で、該入射部から入射する光を、上記光源の光軸方向と直交する方向に拡がるように屈折させることを特徴とする。なお、外界とは、照明装置の外側の空間のことをいう。
　上記光学素子は、略矩形状の上記発光面の形状と対応するように配置された略矩形板状であり、上記入射部で、上記光源の光軸方向と直交する上記光学素子の長手方向に拡がるように屈折させるものであり、上記光学素子は、長手方向略中央に、上記光源の光軸方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝、および、上記光源の光軸方向と直交する上記光学素子の短手方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝の少なくとも一方の溝を有し、該溝の底面で上記入射部から入射した光を上記光学素子内部へ反射させることを特徴とする。
　上記光学素子は、上記入射部が上記凹部の内面および上記貫通孔の内面で構成されており、上記貫通孔と上記凹部とが連通していることを特徴とする。
　上記照明装置は、上記光源の光を利用して、上記拡散光の照射方向に対して所定角度傾斜した方向へ任意のデザインを照射するロゴランプユニットを備えており、上記ロゴランプユニットは、二次光源を形成するデザインフィルムと、上記光源から出射された光が入射され、上記デザインフィルム側に偏向させる偏向素子と、上記二次光源から出射された光が入射され、上記二次光源上に焦点を有する光学レンズとを有し、上記光学素子の上記入射部が上記貫通孔の内面で構成され、上記偏向素子は、上記光源から出射され、上記光学素子に入射されずに上記貫通孔を通る光が入射されるように配置されていることを特徴とする。
　上記偏向素子は、柱状部材であり、上記光源からの光を入射する入射部と、上記光源の光軸と略平行な方向へ進行する光を上記ロゴランプユニットの照射方向に反射する反射面と、上記反射面による反射光を上記デザインフィルムに向けて出射する出射部とを有しており、上記入射部と上記出射部は上記反射面で接続されていることを特徴とする。
　上記偏向素子において、上記入射部および上記出射部は円柱状または多角柱状であり、上記出射部における有効光束の断面積は、上記入射部における有効光束の断面積よりも大きいことを特徴とする。
　上記偏向素子の上記入射部は、上記光学素子の上記貫通孔の外側に配置されており、光軸方向断面において、上記光源と上記貫通孔の出射側の開口縁とを結ぶ直線と、上記光軸とがなす角度をγａとし、上記光源と上記偏向素子の上記入射部における有効光束の外周上の点とを結ぶ直線と、上記光軸とがなす角度をγｂとした時、γａ≦γｂの関係が成り立つことを特徴とする。
　上記偏向素子の上記入射部は、上記光学素子の上記貫通孔の内側に配置されており、光軸方向断面において、上記光源と上記貫通孔の出射側の開口縁とを結ぶ直線と、上記光軸とがなす角度をγａとし、上記光源と上記偏向素子の上記入射部における有効光束の外周上の点とを結ぶ直線と、上記光軸とがなす角度をγｂとした時、γａ≦γｂの関係が成り立つことを特徴とする。
　上記デザインフィルムと上記偏向素子と上記光学レンズは、一体化されたアッセンブリであることを特徴とする。
　上記照明装置は、上記光学素子と上記アウターレンズとの間に、突起が形成された蓋部材を有し、上記光学素子の上記入射部が上記貫通孔の内面で構成され、上記貫通孔に上記突起が挿入された状態で、上記光源から出射され、上記光学素子に入射されずに上記貫通孔を通る光を上記突起の表面で上記光学素子の上記貫通孔の内面に向けて反射させることを特徴とする。
　本発明の照明装置は、光源からの光を拡散させて、外界に拡散光を照射する照明装置であって、光源とアウターレンズとの間に、発光面の形状と対応するように配置された光学素子を有しており、光学素子は、入射部と、出射部とを有し、入射部は、光源に対向配置され光源の光軸方向へ向かって凹んだ凹部の内面、および、光源に対向配置され光源の光軸と同軸に貫通した貫通孔の内面のうち少なくとも一方で構成され、上記入射部で、該入射部から入射する光を、光源の光軸方向と直交する方向に拡がるように屈折させるので、ＬＥＤなどの指向性の高い光であっても、光学素子を介在させることで、アウターレンズの発光面の形状に合わせて拡散できる。その結果、簡易な構成で良好な面発光を実現できる照明装置が得られる。
　光学素子は、略矩形状の発光面の形状と対応するように配置された略矩形板状であり、入射部で、光源の光軸方向と直交する光学素子の長手方向に拡がるように屈折させるので、アウターレンズの発光面の長手幅まで拡散できる。また、光学素子は、長手方向略中央に、光源の光軸方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝、および、光源の光軸方向と直交する光学素子の短手方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝の少なくとも一方の溝を有し、該溝の底面で入射部から入射した光を光学素子内部へ反射させるので、光学素子から出射される光の向きを制限でき、効率的な面発光を実現できる。さらに、光学素子の出射部から出射される出射光の向きが多様に変化することで、面全体の照度分布が均一化されやすい。
　照明装置は、光源の光を利用して、拡散光の照射方向に対して所定角度傾斜した方向へ任意のデザインを照射するロゴランプユニットを備えており、ロゴランプユニットは、デザインフィルムと、偏向素子と、光学レンズとを有し、光学素子の入射部が貫通孔の内面で構成され、偏向素子は、光源から出射され、光学素子に入射されずに貫通孔を通る光が入射されるように配置されているので、光源から出射された光の一部は、光学素子の貫通孔の内面から入射して、拡散光として外界に照射される一方、光源から出射された光の残りは、偏向素子に入射して任意のデザインとして外界に照射される。これにより、同一の光源を利用して、照射方向が異なる２つの照射機能を持たせることができる。その結果、部品点数や組み付け工数を削減でき、低コスト化が可能になる。
　偏向素子の入射部は、光学素子の貫通孔の外側または内側に配置されており、光軸方向断面において、光源と貫通孔の出射側の開口縁とを結ぶ直線と、光軸とがなす角度をγａとし、光源と偏向素子の入射部における有効光束の外周上の点とを結ぶ直線と、光軸とがなす角度をγｂとした時、γａ≦γｂの関係が成り立つので、光源から発せられた光が、光学素子と偏向素子との隙間から漏れることを防止でき、光の利用効率を向上させることができる。
　デザインフィルムと偏向素子と光学レンズは、一体化されたアッセンブリであるので、デザインフィルムに埃などの付着物が付着することを防止でき、かつ精度の必要なフィルムと光学レンズがアッセンブリされているため、組み付け時の管理にもポイントをおきやすい。
　上記照明装置は、光学素子とアウターレンズとの間に、突起が形成された蓋部材を有し、光学素子の貫通孔に突起が挿入された状態で、光源から出射され、光学素子に入射されずに貫通孔を通る光を突起の表面で光学素子の貫通孔の内面に向けて反射させるので、光学素子の出射部から出射される出射光の向きが多様に変化することで、面全体の照度分布が均一化されやすい。また、カーテシロゴランプなどをカーテシランプのみの機能に容易に切り替えることができる。
本発明の照明装置の第１実施形態の分解斜視図である。 図１の照明装置の光学素子のＸＹ平面視野の図などである。 図１の照明装置の光学素子の変形例を示す図である。 図１の照明装置の光学素子の変形例を示す図である。 図１の照明装置の光学素子の変形例を示す図である。 図１の照明装置のＹＺ平面の断面図である。 偏向素子の構成の説明図である。 光学素子と偏向素子の位置関係の説明図である。 光学素子と偏向素子の位置関係の説明図である。 本発明の照明装置の第２実施形態の分解斜視図である。 図１０の照明装置の光学素子などのＹＺ平面視野の図である。 第２実施形態の照明装置の変形例の分解斜視図である。 図１２の照明装置のＹＺ平面の断面図である。 図１２の照明装置の光学素子の斜視図などである。
　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に示す照明装置１は、発光面３ａから外界に拡散光を照射するとともに、拡散光の照射方向に対して所定の角度傾斜した方向へ任意のデザインを照射する照明装置である。具体的には、照明装置１は、カーテシランプにロゴランプの機能を付加したカーテシロゴランプである。照明装置１は、例えば車両ドアの内側下部に搭載される。図１において、光源の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、光源の光軸に直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とする。Ｚ軸方向は、拡散光の照射方向と略平行な方向でもある。
　図１の照明装置１は、ハウジング２の空間内に、光源としてのＬＥＤ５と、略平板状の光学素子６と、ロゴランプユニット１２とを備え、ハウジング２の開口部にアウターレンズ３が配置されている。アウターレンズ３の外面は、外界に露出している。アウターレンズ３には略矩形状の発光面３ａが形成されており、この発光面３ａが面全体で発光することで後方車両に車両ドアの開放が認識されやすくなる。本発明では、所定の構造を有する光学素子を光源とアウターレンズとの間に配置することで、指向性の高い光源などであっても、光源からの光をアウターレンズの発光面の長手幅まで拡散させることができる。
　以下には、まず、カーテシランプの構成について説明する。
　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。
　光学素子６は、略矩形板状部材であり、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６は、略矩形状のＸＹ平面がＬＥＤ５の光軸に直交する向きで、かつ、発光面３ａの略矩形状に対応する向きで配置されている。本発明において、略矩形とは、長方形以外にも、長方形に類似した台形や、角の丸い矩形（例えば楕円）を含むものである。光学素子６は、ＬＥＤ５からの光の少なくとも一部が入射される入射部と、アウターレンズ３の発光面３ａに向けて光を出射する出射部とを有する。出射部は、アウターレンズ３側の端面６ｃで構成される。光学素子６のＸＹ平面の略中央には、ＬＥＤ５に対向配置され、ＬＥＤ５の光軸と同軸に貫通した貫通孔６ａが形成されている。また、光学素子６の長手方向略中央には、ＬＥＤ５の光軸方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝６ｂ、６ｂが短手方向の両端部にそれぞれ形成されている。
　図２には、光学素子に入射した光の経路の説明図を示す。図２（ａ）はＸＺ平面視野を示しており、図２（ｂ）はＸＹ平面視野を示している。光学素子６の長手方向、短手方向、厚み方向が、それぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相当する。図２の形態では、光学素子６の入射部は貫通孔６ａの内面で構成される。図２（ａ）に示すように、ＬＥＤ５から発せられた光は、一部が貫通孔６ａの内面から光学素子６内に入射され、残りが貫通孔６ａを通り抜けるようにＺ軸方向に進む。光学素子６に入射する光は、貫通孔６ａの内面で屈折して、光学素子６の長手方向へ拡がるように進み、出射面６ｃからアウターレンズ側に向けて出射される。また、図２（ｂ）に示すように、光学素子６に入射した光の一部（特に短手方向に進む光）は、溝６ｂ、６ｂの底面で反射されて、光学素子６の長手方向へ拡がるように進み、出射面６ｃから出射される。
　図２の構成によれば、ＬＥＤ５からの光をアウターレンズ３の発光面３ａの長手幅まで拡散させることができる。また、略Ｖ字状の溝のような反射面を設けることで、光学素子６の出射面６ｃから出射される出射光の向きが多様に変化し、発光面３ａ全体の照度分布を均一化させやすくなる。
　図３には、光学素子の変形例を示す。図３（ａ）はＸＺ平面視野を示しており、図３（ｂ）はアウターレンズ側から見たＸＹ平面視野を示している。光学素子１３には、ＬＥＤ５の光軸方向と直交する向きで且つ短手方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝１３ｂが形成されている。図３（ａ）に示すように、ＬＥＤ５から発せられた光は、一部が貫通孔１３ａの内面から光学素子１３内に入射され、残りが貫通孔１３ａを通り抜けるようにＺ軸方向に進む。光学素子１３に入射する光は、貫通孔１３ａの内面で屈折して、光学素子１３の長手方向へ拡がるように進み、出射面１３ｃからアウターレンズ側に向けて出射される。また、光学素子１３に入射した光の一部は、溝１３ｂの底面によって光学素子１３内部へ反射され、その反射光がＬＥＤ５側の内壁面で反射されて出射面１３ｃから出射される。溝１３ｂは、アウターレンズ３側の端面の長手方向略中央に形成されている。図３の形態では、貫通孔１３ａの部分を除いて、溝１３ｂは短手方向の一端から他端にかけて形成されている。
　図４には、光学素子の別の変形例を示す。図４は、光学素子１４のＹＺ平面視野を示している。図４に示すように、光学素子１４は、ＬＥＤ５側の短手方向両側の角部が斜めに切り欠かれた構造となっている。図４に示すように、ＬＥＤ５から発せられた光は、一部が貫通孔１４ａの内面から光学素子１４内に入射し、残りが貫通孔１４ａを通り抜けるようにＺ軸方向に進む。光学素子１４に入射する光は、貫通孔１４ａの内面で屈折した後、切り欠き面１４ｂによって反射されて、出射面１４ｃからアウターレンズ側に向けて出射される。
　図２～図４の構成では、Ｙ軸方向へ進む光線は反射させ、Ｚ軸方向へ進む光線は屈折または反射させている。図２～図４の構成は、適宜組み合わせることができる。光学素子に略Ｖ字状の溝や切り欠き面といった反射面を設けることで、光学素子の長手方向に効率的に光が行き渡るようにすることができる。その結果、アウターレンズの発光面の形状に対応した拡散光を形成できる。
　図２～図４の構成では、貫通孔の形状を孔径が一定の円柱状としたが、これに限定されず、光軸方向に沿って拡径または縮径する円柱状としてもよく、また、楕円柱状や、多角柱状としてもよい。多角柱状としては、正四角柱状や正六角柱状などが採用できる。また、ＹＺ平面断面、ＸＺ平面断面での貫通孔の内面の形状は直線でも曲線でもよい。また、光学素子の入射側端面や出射側端面にブラスト処理面などを設けて、拡散形状を施すことができる。
　図２～図４には光学素子として、入光後に反射を繰り返しながら伝搬する導光体の例を示したが、光学素子は導光体のように反射を繰り返さない屈折体であってもよい。図５には、光学素子が屈折体の例を示す。図５（ａ）は光学素子の出射部側からの斜視図であり、図５（ｂ）は光学素子の入射部側からの斜視図であり、図５（ｃ）はＸＺ平面における断面図である。光学素子１５の光源側の端面の長手方向略中央には、光源に対向配置され光源の光軸方向へ向かって凹んだ凹部１５ｂが形成されている。凹部１５ｂはドーム状の凹部であり、光学素子１５の短手方向において、凹部１５ｂの両縁から中央に向けて凹部の深さが深くなるように形成されている。また、光学素子１５の長手方向において、凹部１５ｂの両縁から中央に向けて凹部の深さが深くなるように形成されている（図５（ｃ）参照）。さらに、光学素子１５のＸＹ平面の略中央には、凹部１５ｂと偏向素子側の端面とを連通する貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａは光源に対向配置され光源の光軸と同軸に形成されている。
　光学素子１５において、光源から発せられた光は、一部が凹部１５ｂの内面および貫通孔１５ａの内面から光学素子１５内に入射し、残りが貫通孔１５ａを通り抜けるようにＺ軸方向に進む。光学素子１５に入射する光は、凹部１５ｂの内面および貫通孔１５ａの内面で屈折して、光学素子１５の長手方向へ拡がるように進む。また、光学素子１５から出射する光は、出射面１５ｃで屈折して、アウターレンズ側に向けて出射される。
　次に、ロゴランプの構成について説明する。
　図１に戻り、照明装置１は、上述したカーテシランプの構成に加えて、ロゴランプユニット１２を備える。ロゴランプユニット１２は、二次光源を形成するデザインフィルム８と、ＬＥＤ５から出射された光が入射され、デザインフィルム８側に偏向させる偏向素子７と、二次光源から出射された光が入射され、二次光源上に焦点を有する第１光学レンズ９と、開口絞り１０と、アウターレンズ３に装着されている第２光学レンズ１１とを有する。
　デザインフィルム８は、視野絞りとなる開口部を有する。デザインフィルム８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８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８には、公知のものを用いることができる。
　第１光学レンズ９は、ロゴなどの照射像を被照射面に映すレンズであって、二次光源上に焦点を有している。第１光学レンズ９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、光学レンズは１つだけを用いてもよいが、図１に示すように、第２光学レンズ１１と組み合わせて用いてもよい。第２光学レンズ１１も、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。
　ところで、従来のカーテシロゴランプは、カーテシランプ用の基板および光源と、ロゴランプ用の基板および光源とを備えている。つまり、カーテシランプの照射方向とロゴランプの照射方向が異なるため、２つの基板と２つの光源を用いて２つのランプの機能を持たせていた。そのため、部品点数も多く、組み付け工数も増加し、コストが高くなる傾向があった。これに対して、図１の照明装置１は、照射方向が異なる２つのランプの機能を効率良く一体化して、１つの基板で且つ同一の光源でカーテシロゴランプの構成を実現している。
　図６には、本発明の照明装置のＹＺ平面の断面図を示す。図６に示すように、偏向素子７は、その入射部７ａが、光学素子６の貫通孔６ａを隔ててＬＥＤ５に対向する位置に配置されている。この構成によれば、ＬＥＤ５から入射され、光学素子６に入射されずに貫通孔６ａを通る光が、偏向素子７に入射される。照明装置１において、デザインフィルム８と偏向素子７と光学レンズ９は、一体化されたアッセンブリであることが好ましい。アッセンブリとすることで、デザインフィルム８に埃などが付着することを防止でき、かつ精度の必要なフィルムと光学レンズがアッセンブリ化されているため、組み付け時の管理にもポイントをおきやすい。なお、アッセンブリを形成する手段としては、例えば、超音波溶着や、熱かしめ、フックを用いることなどで行われる。アッセンブリは、アウターレンズ３に取り付けられる。
　なお、光学素子６は、偏向素子７と一体としてもよく、別体としてもよい。別体とした場合、例えば、光学素子６を蛍光体とするか、または光学素子６に着色などを施すことで、ロゴランプとカーテシランプとで色目を分けることができる。例えば、ロゴランプの照明をクールホワイトとし、カーテシランプの照明をウォームホワイトとすることができる。
　偏向素子７の構成について図７を用いて説明する。図７は、ロゴランプユニット１２を光軸を含むＸＺ平面で切断した概略図を示している。なお、図７では、光学素子６、開口絞り１０を省略している。偏向素子７は、一方の端部が屈曲した柱状部材であり、ＬＥＤ５からの光を入射する入射部７ａと、ＬＥＤ５の光軸Ｏｐと略平行な方向へ進行する光をロゴランプユニット１２の照射方向へ向けて反射する反射面７ｂと、反射面７ｂによる反射光をデザインフィルム８に向けて出射する出射部７ｃを有する。入射部７ａと出射部７ｃは反射面７ｂで接続されている。偏向素子７は、円柱状の入射部７ａの中心軸が光軸Ｏｐと一致するように配置されている。
　ＬＥＤ５の出射面と対向する入射部７ａの端面が入射面であり、入射面は曲面または平面で構成されている。入射面は、ＬＥＤ５から入射した光を略平行光とする機能を有する。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。
　反射面７ｂは、光軸Ｏｐ上から、その光軸Ｏｐに対して偏向方向へ向けて角度θｂ傾けた直線で切断した傾斜平面である。角度θｂは、特に限定されないが、光軸Ｏｐと偏向軸Ｏｑとがなす角度θａの１／３～２／３の角度であることが好ましく、１／２の角度であることがより好ましい。反射面７ｂを白矢印方向から見た形状は楕円状である。なお、反射面７ｂ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。また、反射面７ｂ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。
　偏向素子７において、光軸Ｏｐと偏向軸Ｏｑとの交点をＰ、反射面７ｂの入射側最端部をＱ、入射部７ａの有効光束径をＦＤとした時、交点ＰからＱまでのＺ軸方向の距離Ｌｂと、交点Ｐから入射面までの距離Ｌａとの関係は、Ｌａ≧Ｌｂであることが好ましい。つまり、入射面の形状が、反射面７ｂによって欠けないことが好ましい。より好ましくは、Ｌａ＞Ｌｂである。なお、距離Ｌｂは、下記の式で表される。この時、θｂ＝θａ／２である。
距離Ｌｂ＝（ＦＤ／２）ｔａｎθｂ
　デザインフィルム８と対向する出射部７ｃの端面が出射面であり、出射面は曲面または平面で構成されている。出射面は、反射面７ｂによる反射光をデザインフィルム８に向けて出射する機能を有する。円柱状の出射部７ｃの中心軸は偏向軸Ｏｑと一致している。
　偏向素子７において、出射部７ｃにおける有効光束の断面積は、入射部７ａにおける有効光束の断面積以上であることが好ましく、入射部７ａにおける有効光束の断面積よりも大きいことがより好ましい。出射部７ｃの有効光束の断面積は、偏向軸Ｏｑに対して直交する面で切断した有効光束の断面の面積（図７では円面積）である。入射部７ａの有効光束の断面積は、光軸Ｏｐに対して直交する面で切断した有効光束の断面の面積（図７では円面積）である。なお、入射部７ａおよび出射部７ｃの形状は、それぞれ円柱状に限らず、多角柱状であってもよい。多角柱としては、正四角柱や正六角柱とすることができる。多角柱の場合、入射部から入射された光は、多角形を構成する複数の側壁面で反射伝搬されることで出射面上の分布を均一にできるメリットがある。
　第２光学レンズ１１から出射された光が地面などの被照射面に投影される。ここで、投影先の照射エリアＩＡの照射径をＩＤ、その照射エリアＩＡで必要な照度をＩとした時、有効光束径ＦＤに入射する光量は、下記の式を満たすことが好ましい。
有効光束径ＦＤに入射する光量＞Ｉ×π（ＩＤ／２）２
　続いて、偏向素子と光学素子との位置関係について、図８および図９を用いて説明する。図８および図９は、光軸を含むＸＺ平面で切断した概略切断図を示している。光学素子の厚みは、例えば２～１５ｍｍである。
　図８には、偏向素子７の入射部７ａが光学素子６の貫通孔６ａの外側に配置されている場合、つまり入射部７ａが貫通孔６ａに挿入されていない場合を示す。この場合、ＬＥＤ５から入射部７ａの有効光束径ＦＤまでの距離Ｄａは、ＬＥＤ５から光学素子６の出射側開口までの距離Ｄｂよりも大きくなっている（Ｄａ＞Ｄｂ）。
　図８の構成において、ＬＥＤ５と貫通孔６ａの出射側の開口縁Ｒとを結ぶ直線と、光軸Ｏｐとがなす角度をγａとし、ＬＥＤ５と偏向素子７の入射部７ａにおける有効光束の外周上の点Ｓとを結ぶ直線と、光軸Ｏｐとがなす角度をγｂとした時、γａ≦γｂの関係が成り立つことが好ましい。この関係が成り立つことで、ＬＥＤ５から発せられた光が、光学素子６と偏向素子７との隙間から漏れることを防止でき、光の利用効率を向上させることができる。
　図９には、偏向素子７の入射部７ａが光学素子６の貫通孔６ａの内側に配置されている場合、つまり入射部７ａが貫通孔６ａに挿入されている場合を示す。この場合、ＬＥＤ５から入射部７ａの有効光束径ＦＤまでの距離Ｄａは、ＬＥＤ５から光学素子６の出射側開口までの距離Ｄｂよりも小さくなっている（Ｄａ＜Ｄｂ）。
　図９の構成において、角度γａと角度γｂの関係は、γａ≦γｂであることが好ましい。この関係が成り立つことで、ＬＥＤ５から発せられた光が、光学素子６と偏向素子７との隙間から漏れることを防止でき、光の利用効率を向上させることができる。
　一方、上述したＤａとＤｂが等しい場合（Ｄａ＝Ｄｂ）は、角度γａと角度γｂの関係は、γａ≧γｂであることが好ましい。
　本発明の照明装置の第２実施形態を図１０に基づいて説明する。図１０の照明装置２１は、カーテシランプの機能のみを有している。図１の照明装置と比べて、照明装置２１は、ロゴランプユニットを有しておらず、代わりに蓋部材２７を有している。蓋部材２７は、光学素子２６とアウターレンズ２３との間に配置される。光学素子２６のＸＹ平面の略中央には、ＬＥＤ２５に対向配置され、ＬＥＤ２５の光軸と同軸に貫通した貫通孔２６ａが形成されている。蓋部材２７は柱部２７ａと、柱部２７ａの光源側端面に形成された突起２７ｂを有する。蓋部材２７は、柱部２７ａが光学素子２６の長手方向略中央に、その短手方向に沿って配置され、突起２７ｂが貫通孔２６ａを塞ぐように取り付けられる。
　図１１には、光学素子２６などのＹＺ平面視野を示している。図１１に示すように、蓋部材２７の突起２７ｂが光学素子２６の貫通孔２６ａに挿入されている。突起２７ｂは円錐状であり、該円錐の中心軸はＬＥＤ２５の光軸と一致している。なお、突起２７ｂは円錐状に限らず、正四角錐などの多角錐であってもよい。光学素子２６は、図４の光学素子１４のように、ＬＥＤ２５側の短手方向両側の角部が斜めに切り欠かれた構造となっている。
　図１１において、ＬＥＤ２５から発せられた光は、一部が貫通孔２６ａの内面から光学素子２６内に直接入射し、残りが突起２７ｂの表面に反射した後、貫通孔２６ａの内面から光学素子２６内に入射する。蓋部材２７の突起２７ｂによって貫通孔２６ａを塞ぐことで、ＬＥＤ２５から出射され、光学素子２６に入射されずに貫通孔を通る光を、突起２７ｂの表面で光学素子２６の貫通孔２６ａの内面に向けて反射させることができる。その結果、ＬＥＤ２５の光が適度に拡散され、面全体の照度分布が均一化されやすい。
　蓋部材２７は、反射率１０％以上の材質（樹脂材や金属材など）で形成されている。突起２７ｂの突起高さＨは、ＬＥＤ２５から光学素子２６の出射側開口までの距離Ｄｂ以下となっている（Ｈ≦Ｄｂ）。
　また、貫通孔が形成された光学素子を用いることで、カーテシロゴランプとカーテシランプとを容易に切り替えることができる。つまり、カーテシランプとして使用する場合は、蓋部材２７を取り付け、カーテシロゴランプとして使用する場合は、偏向素子とデザインフィルムと光学素子のアッセンブリを取り付けることで、ランプの機能を容易に切り替えることができる。
　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１０の照明装置と比べて、蓋部材がなく、光学素子の形状が異なること以外は同様の構成である。光学素子３６の出射側の端面には、図１０の光学素子２６のように貫通孔が形成されていない。そのため、図１０の照明装置のように、貫通孔を塞ぐための蓋部材が必要とならない。図１２の照明装置３１において、光学素子３６は屈折体である。
　図１３には、照明装置３１のＹＺ平面の断面図を示し、図１４には、光学素子３６の斜視図などを示す。図１３および図１４に示すように、光学素子３６のＬＥＤ３５側の端面の長手方向略中央には、ＬＥＤ３５に対向配置されＬＥＤ３５の光軸方向へ向かって凹んだ凹部３６ｂが形成されている。凹部３６ｂはドーム状の凹部であり、ＬＥＤ３５の出射面を覆うように形成されている。光学素子３６の短手方向において、凹部３６ｂの両縁から中央に向けて凹部の深さが深くなるように形成されている。また、光学素子３６の長手方向において、凹部３６ｂの両縁から中央に向けて凹部の深さが深くなるように形成されている（図１４（ｃ）参照）。
　光学素子３６において、光源から発せられた光は、凹部３６ｂの内面から光学素子３６内に入射する。光学素子３６に入射する光は、凹部３６ｂの内面で屈折して、光学素子３６の長手方向へ拡がるように進む。また、光学素子３６から出射する光は、出射面３６ａで屈折して、アウターレンズ３３側に向けて出射される。この構成によっても、ＬＥＤなどの指向性の高い光をアウターレンズ３３の発光面３３ａの長手幅まで拡散できる。
　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れない。上記では、光学素子にＸＹ平面が略矩形の略矩形板状部材を用いたが、ＸＹ平面がアウターレンズの発光面の形状と対応していればよく、例えば、光学素子にＸＹ平面が正方形や円形の板状部材を用いてもよい。
　本発明の照明装置は、簡易な構成で良好な面発光を実現できるので、面発光が要求される照明装置に適しており、特に、カーテシランプに適している。さらに、本発明の照明装置は、同一の光源を利用して、照射方向が異なる２つの照射機能を持たせることができるので、カーテシロゴランプなどに特に適している。
　　１　　照明装置
　　２　　ハウジング
　　３　　アウターレンズ
　　４　　基板
　　５　　ＬＥＤ（光源）
　　６　　光学素子
　　７　　偏向素子
　　８　　デザインフィルム
　　９　　第１光学レンズ
　　１０　開口絞り
　　１１　第２光学レンズ
　　１２　ロゴランプユニット
　　１３　光学素子
　　１４　光学素子
　　１５　光学素子
　　２１　照明装置
　　２２　ハウジング
　　２３　アウターレンズ
　　２４　基板
　　２５　ＬＥＤ（光源）
　　２６　光学素子
　　２７　蓋部材
　　３１　照明装置
　　３２　ハウジング
　　３３　アウターレンズ
　　３４　基板
　　３５　ＬＥＤ（光源）
　　３６　光学素子

Claims (10)

  1. 　光源と、発光面を有するアウターレンズとを備え、前記光源からの光を拡散させて、外界に拡散光を照射する照明装置であって、
    　前記光源と前記アウターレンズとの間に、前記発光面の形状と対応するように配置された光学素子を有しており、前記光学素子は、前記光源からの光の少なくとも一部が入射される入射部と、前記アウターレンズに向けて光を出射する出射部とを有し、
    　前記入射部は、前記光源に対向配置され前記光源の光軸方向へ向かって凹んだ凹部の内面、および、前記光源に対向配置され前記光源の光軸と同軸に貫通した貫通孔の内面のうち少なくとも一方で構成され、前記入射部で、該入射部から入射する光を、前記光源の光軸方向と直交する方向に拡がるように屈折させることを特徴とする照明装置。
  2. 　前記光学素子は、略矩形状の前記発光面の形状と対応するように配置された略矩形板状であり、前記入射部で、前記光源の光軸方向と直交する前記光学素子の長手方向に拡がるように屈折させるものであり、
    　前記光学素子は、長手方向略中央に、前記光源の光軸方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝、および、前記光源の光軸方向と直交する前記光学素子の短手方向に沿って形成された略Ｖ字状の溝の少なくとも一方の溝を有し、
    　該溝の底面で前記入射部から入射した光を前記光学素子内部へ反射させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
  3. 　前記光学素子は、前記入射部が前記凹部の内面および前記貫通孔の内面で構成されており、前記貫通孔と前記凹部とが連通していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
  4. 　前記照明装置は、前記光源の光を利用して、前記拡散光の照射方向に対して所定角度傾斜した方向へ任意のデザインを照射するロゴランプユニットを備えており、
    　前記ロゴランプユニットは、二次光源を形成するデザインフィルムと、前記光源から出射された光が入射され、前記デザインフィルム側に偏向させる偏向素子と、前記二次光源から出射された光が入射され、前記二次光源上に焦点を有する光学レンズとを有し、
    　前記光学素子の前記入射部が前記貫通孔の内面で構成され、前記偏向素子は、前記光源から出射され、前記光学素子に入射されずに前記貫通孔を通る光が入射されるように配置されていることを特徴とする請求項１項記載の照明装置。
  5. 　前記偏向素子は、柱状部材であり、前記光源からの光を入射する入射部と、前記光源の光軸と略平行な方向へ進行する光を前記ロゴランプユニットの照射方向に反射する反射面と、前記反射面による反射光を前記デザインフィルムに向けて出射する出射部とを有しており、前記入射部と前記出射部は前記反射面で接続されていることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
  6. 　前記偏向素子において、前記入射部および前記出射部は円柱状または多角柱状であり、前記出射部における有効光束の断面積は、前記入射部における有効光束の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項５記載の照明装置。
  7. 　前記偏向素子の前記入射部は、前記光学素子の前記貫通孔の外側に配置されており、光軸方向断面において、前記光源と前記貫通孔の出射側の開口縁とを結ぶ直線と、前記光軸とがなす角度をγａとし、前記光源と前記偏向素子の前記入射部における有効光束の外周上の点とを結ぶ直線と、前記光軸とがなす角度をγｂとした時、γａ≦γｂの関係が成り立つことを特徴とする請求項５記載の照明装置。
  8. 　前記偏向素子の前記入射部は、前記光学素子の前記貫通孔の内側に配置されており、光軸方向断面において、前記光源と前記貫通孔の出射側の開口縁とを結ぶ直線と、前記光軸とがなす角度をγａとし、前記光源と前記偏向素子の前記入射部における有効光束の外周上の点とを結ぶ直線と、前記光軸とがなす角度をγｂとした時、γａ≦γｂの関係が成り立つことを特徴とする請求項５記載の照明装置。
  9. 　前記デザインフィルムと前記偏向素子と前記光学レンズは、一体化されたアッセンブリであることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
  10. 　前記照明装置は、前記光学素子と前記アウターレンズとの間に、突起が形成された蓋部材を有し、
    　前記光学素子の前記入射部が前記貫通孔の内面で構成され、前記貫通孔に前記突起が挿入された状態で、前記光源から出射され、前記光学素子に入射されずに前記貫通孔を通る光を前記突起の表面で前記光学素子の前記貫通孔の内面に向けて反射させることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
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