JPS6084708A - 灯具用反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は照明灯共用の反射鏡に係り、特に、その焦点を
光源位置に一致せしめて設置し、該光源から出射した光
束の一部を前方に向けて反射するために用いられる反射
鏡に関するものである。

第１図はこの種の従来の反射鏡１を備えた照明灯の、光
軸２−２を含む断面図である。従来一般に、上記の反射
鏡１は回転放物面状に構成され、その焦点Ｆに設けられ
た光源２から出射した光束の１部を、光軸２−２と平行
に反射する。

上記のようにして反射された平行光束を調光して所望の
配光パターンを得るため、反射鏡１の前方開口部を覆っ
てレンズ３が取り付けられる。第２図は上記レンズ３の
部分的正面図である。

第１図には、光源２から出射して反射鏡２で反射された
光を矢印イ９ロ〜ト及びイ′９ロ′〜ト′で示しである
。図示を省略したが上記矢印の他に、光源２から直接前
方（図の左方）に出射する光もある。

前記のレンズ３として、一般に多数の凹形球面を形成し
た球面プリズム、若しくは多数の凹形円柱面を形成した
カマボッ形プリズムが用いられる。

第１図に示した矢印チ〜ヲは、光軸ｚ−２に平行に反射
された光束がプリズム面３ａで散光される状態を示して
いる。

第３図は、球面プリズムを形成したレンズを用いた場合
、光軸２−２と垂直にスクリーン（図示せず）を置いた
ときの配光パターンを示し、Ｈ−Ｈは水平軸、Ｖ−Ｖは
垂直軸である。

上記の水平軸Ｈ−Ｈ上における光度分布は第４図に示す
とと〈中央部で最大光度となり、周辺へ近づくにつれて
光度が減少する。こうした傾向は従来一般に用いられて
いるこの種の照明灯に共通しているが、この光度分布カ
ーブを設計的意図に基づいて所望の如く制御することは
困難である。

第５図はカマボッ形プリズムを形成したレンズを用いた
場合の配光パターンを示す。カマボッ形プリズムを用い
た場合も、その光度分布カーブを所望の如く制御するこ
とは困難である。

従来、この種の照明灯の配光を所望のパターンに近づけ
るため、レンズ３に設けるプリズムの設計に関して種々
の工夫が試みられているが、肉厚のプリズムや複雑な形
状のプリズムは製造コストが高く、また、プリズム形状
によって配光パターンを意のままに制御することは不可
能である。

更に、従来この種の照明灯は第１図に示すように奥行寸
法りが大きいため設置所要容積が太きく、設置に関して
制約を受け易いという不具合もある。

こうした不具合を解消するため、実線で示したレンズ３
を仮想線で示した３′の位置まで後退させると、レンズ
の発光面積が減少するという不具合を生じる。

本発明は上述の事情に鑑み、従来装置の欠点を解消すべ
く為されたもので、その目的とするところは配光特性を
任意に設定することができ、しかもレンズ構成が簡単で
発光面積を広く設定することができ、その上、照明灯の
奥行を浅く構成し得る灯具用反射鏡を提供しようとする
ものである。

上記の目的を達成するため、本発明の灯具用反射鏡は、
光源から反射面に向けて入射する光の光軸に対する角度
θと、光源の光度層０と、反射光の光軸に対する角度ａ
とを ［０（ＸＩ！＋θ＝Ａｓｉｎ’−（Ｂ＋Ａα）魚α＋Ｃ
・−曲−（１）なる関係に保つと共に、光源から出射し
た光が光軸に対して角度θで入射する点の座標（ｘｌ、
ｚｔ）と、同じく角度θ十Δθで入射する点の座標（Ｘ
２　、　ｚｚ　）との関係が、 Ｋよって表わされる連続曲線を２軸の回りに回転せしめ
てなる曲面を有し、かつ、前記の角度θをθ≧０、角度
αをα≧０に設定すると共に、角度θの増加に伴って角
度ａが増加するように設定したことを特徴とする。

第６図は上記の数式に示された角度θおよび角度αの説
明図である。

光源位置Ｆから矢印ワの如く反射鏡面Ｍに入射する光に
ついて考察する。点力は入射点であり、１点鎖線で示し
た２′は入射点力を通って光軸２−２に平行な線である
。矢印ヨは、入射点力における反射光を示す。この場合
、光源から反射面に向けて入射する光（矢印ワ）の光軸
に対する角度をθとし、反射光（矢印ヨ）の光軸に対す
る角度をａとする。

上記の角度θが更に微小角Δθだけ増加すると、入射光
は矢印夕とな妙、入射点しで矢印ソの如く反射される。

ｆは入射点しを通って光軸２−２に平行な線である。

仮想線矢印ヨ′は、説明の便宜上付記したもので、入射
点しを通って前記の反射光矢印ヨに平行に描いた仮想の
線であって、線２／／に対して角ｄを為している。

前記の如く、反射面Ｍに入射する光が矢印ワから同夕に
変化し、これに伴って光軸と為す角がθからθ＋Δθに
増加したとき、反射光矢印ヨが光軸に対して為す角αに
比して、反射光矢印ンが光軸に対して為す角はα＋Δａ
となり、ΔＯだけ変化する。本発明の反射鏡において、
角θ、角αは、光軸２−２に対して外向き方向を正とし
、内向き方向を負として表わすものとする。本発明の構
成において、角度θの増加に伴って角度ａが増加すると
は、第６図においてΔａの値が正でおることを意味して
いる。即ち、矢印ヨと同ンとは完全に平行とならず、僅
かに拡散方向になる。

なお、一般に、凹面鏡における焦点とは、入射した平行
光束が収束して交わる点を言うが、本発明の反射面Ｍは
上述のように構成しであるため、平行光束が入射しても
完全に１点に集光しない。

従って本発明の反射鏡において焦点Ｆとは、光軸方向に
平行に入射した光束が収束されて最大密度になる点を言
うものとする。

次に、本発明の１実施例を第６図乃至第狛図について説
明する。第１図に示すように、角度θの入射点力の座標
（ｘｌ　、　ｚｌ）とし、角度θ＋Δθの入射点しの座
標を（ｘｚ、ｚｌ）とする。これらの座標の関係な前掲
の（２）式、（３）式に示すように保って解析数学的手
法を用いて曲線Ｍをめ、上記の曲線Ｍを光軸ｚ−２の回
りに回転させて軌跡曲面をめ、この曲面の全部若しくは
一部を反射面とする反射鏡４（第７図）を構成する。５
は上記の反射鏡４の前面に装着したレンズで、第８図は
その一部正面図である。

そして、第９図に示したように所望の配光曲線を設定す
る。第ｐ図はその配光パターンでめる。

これらの図表に示したような所望の配光特性を得るだめ
には、前記の曲線Ｍを次のようにして勢、出する。

第７図に示したａ、ｂ−ｅの各点は、それぞれ光源２か
ら出射した光の入射点である。矢印−〜動は上記各入射
点における反射光を示す。

上記の反射光Ｒａ−Ｒｅが光軸ｚ−２に対して為す角度
をそれぞれ（Ｉａ−Ｑｅとする。

第９図の横軸に上記の反射角ａａ−ａｅを取り、中央に
おける最大光度工０と、周辺部の光度Ｉ　ｅｎｄとを設
定する。中央部と周辺部とを結ぶラインは１　＝　ｆ（
ａ）　＝　Ａ（１＋Ｂで表わされる。本式においてＡは
光度の勾配を意味し、Ａ＝　Ｉｏ　Ｉｅｎｄ　である。

’ｏ　’ｅｎｄ Ｂは周辺における最小光度を意味し、Ｂ＝ＬＯ−Ａ（１
゜である。

前掲の第（１）式におけるＩｌｏは光源光度を表わして
いる。開式（すのＣは、 ｃ＝Ｉｌ（Ｉａｌｌｓθｏ−Ａｍ（Ｘ（１＋（Ｂ＋Ａα
ｏ）ｃｏｓａｏによって得られる。ただしθ０は角度θ
の初期値、Ｑｏはその時の反射角（即ち反射角の初期値
）である。

上述のようにして構成した反射鏡４を用いて照明灯を構
成すると、第７図に示した反射光矢印Ｒａ＋Ｒｂ、〜軽
のごとく、中央から周辺に向かうにつれて反射角ａａ、
ａｂ、〜０６が太きくなっている。即ち、投射光束の中
央部はほとんど平行光束とな塾、周辺部に近づくにつれ
て拡散傾向となる。この結果、第９図に例示した所望の
光度分布が得られる。

実際問題においては、第９図に示した反射光の光度分布
と、光源から直接前方に投射される光の光度分布とが重
複することになる。従って、本発明を実施する場合に、
所望の反射光分布特性を設定する段階で直接投射光を考
慮に入れておくことが望ましい。

上述の計算に基づいて本発明の反射鏡を構成した具体例
について、第Ｕ図を参照しつつ次に述べる。

第Ｕ図は本発明の反射鏡の設計計算を説明するための図
表で、２−２は光軸となる座標軸、Ｘ−Ｘは上記のＺ−
Ｚ＠に直角な座標軸、Ｄは反射鏡開口部の半径、Ｆは焦
点である。

図示の区間Ｖは光源用パルプを挿入する孔を設けるため
反射面を構成しない部分である。

焦点Ｆの座標を（０，０＞とする。この焦点Ｆに光源を
置いた場合、反射面Ｍに入射する光の光軸に対する角度
θの最小値を００．最大値をθｅｎｄとする。θ０のと
きの反射角（反射光が光軸に対して為す角）をａｏとし
、θｅｎｄのときの反射角を’ｅｎｄとする。

光源光度１ｏ＝　４　ｃｄ、　ａｏ力方向目標光度Ｉｏ
＝　’７Ｑｃｄ、’ｅｎｄ方向の目標光度■ｅｎｄ　＝
　２０　ｃｄ　、開口部半径Ｄ＝　１００　ｗａｍ　、
Ｑｏ　＝　０°、Ｑｅｎｄ　＝　３０°、θｏ＝４０’
　とし、（ＸＯ，ＺＯ）の値を（１４，５５９，−１７
，３５１）と設定する。光源位置から反射面頂点までの
距離ｆを２０藺と仮定して前記（すｌ　（２）＋　（３
１弐による計算を行なう。

本例においては上記の諸条件を電算機に入力して、Ｑ　
＝＝　ＱｏからＱ＝２ｆ）′までの間、１°ごとに（ｘ
。

２）の値、およびθの値を算出させた。その結果は次表
のごとくである。

α　θ　ｘ　ｚ Ｏ，０００４０，０００１４，５５９−１７，３５１１
，０００４０，２３３１４，６５１−１７，３１７２，
０００４０，９１１１４，９２３−１７，２２０３，０
００４１，９９５１５，３６２−１７，０６５４，００
０４３，４３８１５，９５９−１６，８５４５，０００
４５，１９２１６，７００−１６，５８８６，０００４
７，２１１１７，５７４−１６，２６８７，０００４９
，４５１１８，５７５−１５，８９２８，０００５１，
８７７１９，６９６−１５，４５６９，０００５４，４
５４２０，９３４−１，４，９５８１０，０００５７，
１５６２２，２９０−１４，３９０１１，０００５９，
９５９２３，７６７−１３，７４５１２，０００６２，
８４４２５，３７２−１３，０１，５１３，０００６５
，７９６２７，１１２−１２，１８７１４，０００６８
，８００２９，００２−１１，，２４９１５，０００７
１，８４７３１，０５８−１０，１８３１６，０００７
４，９２６３３，３０２−８，９６９１７，０００７８
，０２９３５，７５８−７，５８２１８，０００８１，
１５０３８，４６１−５，９８８１９，０００８４，２
８２４１，４５２−４，１５１２０，０００８７，４２
０４４，７８１−２，０１８２１，０００９０，５５７
４８，５１３０，４７２２２，０００９３，６９０５２
，７３０３，４００２３，０００９６，８１２５７，５
３７６，８７３２４，０００９９，９１８６３，０７０
１１，Ｑ２８２５．０００　１０３．００３　６９．５
０９　１６．０５２２６．０００　１０６．０６１　７
７．０９５　２２．１９５２７．０００　１０９．０８
３　８６．１５５　２９．８０６２８．０００　１１２
．０６３　９７．１４５　３９．３７３２８．２３０　
１１２．７４０　０００　４１．９１１この計算結果に
より、前述の諸条件全部を完全に満たす解は得られてい
ないが、ａの最大値として２８．２３０°までが得られ
ており請求めていた’ｅｎｄ＝３０°の近似値として実
用上満足し得ると判断される。

上記計算結果に基づいて（ｘ、ｚ）の座標にそれぞれの
値を代入すると曲線Ｍが得られ、この曲線Ｍを光軸ｚ−
２の回りに回転させるとめる曲面が得られる。

上記と異なる実施例として、Ｑｅｎｄ　＝　３０°を完
全に満足させる反射面を必要とする場合は、前掲の諸条
件のうち”、６　＊　Ｉｅｎｄの値を若干減少させて再
計算すれば良い。

本発明を実施する場合、上記のようにしてめた曲面全部
を含む反射面を構成せず、上記曲面の一部を含む反射面
を構成してもよい。

本実施例においては、上述のようにして反射鏡４（第７
図）による反射光がほぼ所望の配光パターンと為し得る
ので、レンズ５による調光の必要度が低い。このため本
実施例のレンズ５は素通しの平面レンズで構成しである
。本発明の反射鏡に併−用するレンズとしてプリズムレ
ンズを用いることを妨げるものではないが、プリズムレ
ンズを用いるとしても厚肉のレンズや複雑な形状のプリ
ズムを用いる必要が無い。

また、第７図から容易に理解されるように、本実施例の
反射鏡４は周辺部における反射角ａを大きくした形状で
あるため、周辺部においても平行光束を作るように構成
した従来の回転放物面鏡に比して凹面形状が浅くなり、
照明灯の奥行寸法Ｌ′を短縮することができ、しかもレ
ンズの発光面積を大きく設定できる。

以上詳述したように、本発明の灯具用反射鏡は、反射光
の配光特性を任意所望の如く設定することができ、しか
もレンズ構成を簡単ならしめて発光面積を太きく取るこ
とができ、その上、照明灯の奥行寸法を短縮し得るとい
う優れた実用的効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は従来の照明灯の１例を示し、第１図
は断面図、第２図は部分的正面図、第３図は球面プリズ
ムを用いた場合の配光パターンを示す図表、第４図は同
じく光度分布を示す図表である。第５図は従来の照明灯
にカマボッ形プリズムを用いた場合の配光パターンの１
例を示す図表である。第６図乃至第■図は本発明の灯具
用反射鏡の１実施例を示し、第６図は曲面設定の説明図
、第７図は断面図、第８図は部分的正面図、第９図は光
度分布を示す図表、第１０図は配光パターンを示す図表
、第■図は引算を説明するための図表である。 ■・・・従来の反射鏡、２・・・光源、３・・・レンズ
、３ａ・・・レンズのプリズム面、４・・・反射鏡、５
・・・レンズ。 特許出願人　市光工業株式会社 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第１図 第３図 υ 尤度 第６図 第７図 第９図 光 度 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 照明灯の光源の位置に焦点をほぼ一致せしめて設置し、
   該光源から出射した光束の一部を前方に向けて反射する
   ための灯具用反射鏡において、光源から反射面に向けて
   入射する光の光軸に対する角度θと、光源の光度ＮＯと
   、反射光の光軸に対する角度Ｏとを ｌ０ＣＯＳθ＝Ａｄｎ’−（Ｂ＋ＡＯ）（Ｘ）ＳＱ＋Ｃ
   なる関係に保つと共に、光源から出射した光が光軸に対
   して角度θで入射する点の座標（Ｘ＋、Ｚｔ）と、同じ
   く角度θ＋Δθで入射する点の座標（ｘ＊＋ｚ＊）との
   関係が、 によって表わされる連続曲線を２軸の回りに回転せしめ
   てなる曲面を有し、かつ、前記の角度θをθ≧ＯＫ、角
   度Ｑをｄ≧０に設定すると共に、角度θの増加に伴って
   角度ａが増加するように設定したことを特徴とする灯具
   用反射鏡。ただし、前記のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ反射光
   の配光特性な決定するため設計的に選択し得る定数であ
   る。