JP7059052B2 - 照明用レンズ - Google Patents

Description

本発明は、光源からレンズ本体に入射した光を予め定めた方向ないし範囲に配光する照明用レンズに関し、特に、座席に設けられた読書灯を構成するものである。

従来の照明用レンズは、例えば、鉄道車両用の座席の背凭れに設ける読書灯を構成するものが知られている。一般に読書灯は、スポット光を乗客の手元に照射するものであり、光源であるＬＥＤと、所望のスポット光を配光するレンズが、それぞれ球形の灯体に収められ、灯体はハウジング内に回転可能に支持されて、スポット光の照射方向を調整できるように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

このような読書灯を構成するレンズは、特許文献１の図２にも示されたように、通常はＬＥＤに底頂部が対向する椀状に形成されている。かかるレンズは、ＬＥＤからの光を底頂部に凹設した入射面から内部に取り込み、レンズ外周内側の全域における全反射を利用して集光し、出射面より所定の配光で出射するものである。
しかしながら、乗客がレンズの真正面のみならず、レンズの中心軸と交差する斜め方向から読書灯を見ただけでも、レンズ内部の外周内側である全反射面が覗けてしまうため、不快な眩しさ（グレア）を感じるという問題があった。

そこで、この種の１個のレンズを前提とした灯具において、不快な眩しさを低減するための技術として、レンズの出射面の前方に筒状のフードを備え、フードの内周面にグレアを抑制する突条を並列状に設けた照明器具も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、フード前端となる照射口からレンズ内側の全反射面を覗くことができない程度の深さを稼ぐと共に、フードの内周面における前方への反射を抑えたものであった。

特開２００５－１２９３５４号公報 特開２０１７－１５２３２０号公報

しかしながら、前述した特許文献２に記載の従来技術では、レンズにフードを付加することで、部品点数が多くなり取り付け工数も増大し、コストアップの要因となるという問題があった。しかも、読書灯全体の大型化を招くため、その実質的な配置スペースが大きくなり、座席背凭れ内の限られたスペースにおける取り付け性にも問題があった。

本発明は、以上のような従来技術が有する問題点に着目してなされたものであり、余計な部品を付加することなく不快な眩しさを抑えることができ、照明全体の大型化を招くことなくコンパクトに構成することができ、限られたスペースにおける取り付け性も良くすることができる照明用レンズを提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］光源（４１）からレンズ本体（５１）に入射した光を予め定めた方向ないし範囲に配光する照明用レンズ（５０）において、
前記レンズ本体（５１）の底頂部に凹設され、その内側に配置された光源（４１）からの光が入射する入射面（５１０）と、前記レンズ本体（５１）の外周内側で前記入射面（５１０）から到達した光が全反射する反射面（５２０）と、前記レンズ本体（５１）の上端で前記入射面（５１０）および前記反射面（５２０）から到達した光が外部に出射する出射面（５３０）とを備え、
前記レンズ本体（５１）の外周外側に、該レンズ本体（５１）を取り付ける取付部位に位置決めするための被取付部（５２）が設けられ、該被取付部（５２）は、前記レンズ本体（５１）の底頂部から前記反射面（５２０）の上端に至る高さ方向で、底頂部から２／３位の高さ位置にあり、
前記入射面（５１０）は、前記反射面（５２０）に向かわせる光を、該反射面（５２０）のうち、前記被取付部（５２）よりも底頂部側に位置する下側部分である所定範囲（５２１）に配光し、かつ前記被取付部（５２）のある高さ位置を含めて前記出射面（５３０）側に位置する上側部分（５２２）には配光しない形状であることを特徴とする照明用レンズ。

［２］前記レンズ本体（５１Ａ）の外周は、底頂部から少なくとも前記所定範囲（５２１）の途中にかけて、軸心と直交する横断面形状が多角形をなす複数の側面（５２３）を備え、各側面（５２３）内側の前記反射面（５２０Ａ）により全反射された光は、前記出射面（５３０）から前記多角形を外郭とする照射範囲に出射されることを特徴とする前記［１］に記載の照明用レンズ（５０Ａ）。

［３］前記入射面（５１０）は、光源（４１）の光軸を中心とする底面をなす第１入射面（５１１）と、該第１入射面（５１１）を囲む側面をなす第２入射面（５１２）とからなり、
前記第１入射面（５１１）より入射した光は、前記反射面（５２０）よりも内側を通り、前記出射面（５３０）のうち中心寄りの内側領域（５３１）から外部に出射され、
前記第２入射面（５１２）より入射した光は、前記反射面（５２０）のうち前記所定範囲（５２１）で全反射され、前記出射面（５３０）のうち前記内側領域（５３１）の周囲の外側領域（５３２）から外部に出射されることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の照明用レンズ（５０）。

［４］前記レンズ本体（５１）は、座席（１）に設けられた読書灯（１０）を構成するものであることを特徴とする前記［１］，［２］または［３］に記載の照明用レンズ（５０）。

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の照明用レンズ（５０）によれば、レンズ本体（５１）によって、光源（４１）から入射した光を予め定めた方向ないし範囲に配光する。光源（４１）からの光は、レンズ本体（５１）の底頂部に凹設された入射面（５１０）から効率良くレンズ本体（５１）内部に取り込まれる。ここで光源（４１）からの光は、入射面（５１０）に対する角度に応じて直進あるいは屈曲して、レンズ本体（５１）内部を通過する。

レンズ本体（５１）内部を通過する光の一部は、レンズ本体（５１）の外周内側である反射面（５２０）に到達することなく、その内側を通ってレンズ本体（５１）の上端である出射面（５３０）より外部に出射される。また、出射面（５３０）に直接向かわない光は、反射面（５２０）に到達して全反射されることにより、出射面（５３０）に向かって集光された後、出射面（５３０）より外部に出射される。
また、レンズ本体（５１）の外周外側に、該レンズ本体（５１）を取り付ける取付部位に位置決めするための被取付部（５２）を設ける。ここで被取付部（５２）は、レンズ本体（５１）の底頂部から反射面（５２０）の上端に至る高さ方向で、底頂部から２／３位の高さ位置にある。これにより、照明用レンズ（５０）を、これを構成する読書灯（１０）等の灯体において容易に取り付けることが可能となる。

このようなレンズ本体（５１）の配光において、特に入射面（５１０）は反射面（５２０）に向かわせる光を、該反射面（５２０）のうち、被取付部（５２）よりも底頂部側に位置する下側部分である所定範囲（５２１）に配光し、かつ被取付部（５２）のある高さ位置を含めて出射面（５３０）側に位置する上側部分（５２２）には配光しない。これにより、看者がレンズ本体（５１）の出射面（５３０）を斜めから見たとしても、意図的に深く奥まで覗き込まない限りは、反射面（５２０）の最奥側にある所定範囲（５２１）が目に入ることはない。よって、レンズ本体（５１）の全反射面（５２０）のうち、通常の視界に入るのは光を反射させない上側だけとなり、不快な眩しさを抑えることができる。
以上の照明用レンズ（５０）は、前記［４］に記載したように、座席（１）に設けられた読書灯（１０）を構成するものとして適している。

前記［２］に記載の照明用レンズ（５０Ａ）によれば、レンズ本体（５１Ａ）の外周は、底頂部から少なくとも前記所定範囲（５２１）の途中にかけて横断面形状が多角形をなす複数の側面（５２３）を備える。この各側面（５２３）の内側である反射面（５２０Ａ）により全反射された光は、出射面（５３０）から前記多角形を外郭とする照射範囲に出射される。このようなレンズ本体（５１Ａ）によれば、例えば、底頂部から所定範囲（５２１）の途中にかけて四角錐となる形状にして、四角形の照射範囲となる配光制御を行うことができる。

前記［３］に記載の照明用レンズ（５０）によれば、レンズ本体（５１）の入射面（５１０）は、光源（４１）の光軸を中心とする底面をなす第１入射面（５１１）と、該第１入射面（５１１）を囲む側面をなす第２入射面（５１２）とからなる。第１入射面（５１１）より入射した光は、レンズ本体（５１）内で反射面（５２０）よりも内側を通り、出射面（５３０）のうち中心寄りの内側領域（５３１）から外部に出射される。

また、第２入射面（５１２）より入射した光は、レンズ本体（５１）内で反射面（５２０）のうち前記所定範囲（５２１）で全反射され、出射面（５３０）のうち前記内側領域（５３１）の周囲の外側領域（５３２）から外部に出射される。このようなレンズ本体（５１）によれば、光源（４１）からの光を効率良く利用することができる。

本発明に係る照明用レンズによれば、余計な部品を付加することなく不快な眩しさを抑えることができ、照明全体の大型化を招くことなくコンパクトに構成することができ、限られたスペースにおける取り付け性も良くすることができる。

本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体内における照明用レンズの配光制御を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明用レンズを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明用レンズを示す正面図である。なお、便宜上レンズの出射面を上方に向けた状態を正面とする。 図３のIV－IV線断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明用レンズを示す右側面図である。 図５のVI－VI線断面図である。 本発明の実施の形態に係る照明用レンズを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る照明用レンズを示す底面図である。 本発明の実施の形態に係る別の照明用レンズを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る別の照明用レンズを示す正面図である。なお、便宜上レンズの出射面を左側に向けた状態を正面とする。 本発明の実施の形態に係る別の照明用レンズを示す左側面図である。 図１１のXII－XII線断面図である。 本発明の実施の形態に係る別の照明用レンズを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る別の照明用レンズを示す底面図である。 本発明の実施の形態に係る別の照明用レンズを示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を分解して後方から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を分解して前方から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を前方から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を後方から示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を示す背面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を示す右側面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯の灯体を示す底面図である。 図２０のX－X線断面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す背面図である。 図２７のXXIX－XXIX線断面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す左側面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す右側面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯のブラケットを示す底面図である。 本発明の実施の形態に係る読書灯を設けた座席を示す斜視図である。

以下、図面に基づき本発明を代表する実施の形態を説明する。
図１～図８は、本発明の一実施の形態を示している。
本実施の形態に係る照明用レンズ５０は、光源から入射した光を予め定めた方向ないし範囲に配光するレンズ本体５１を備えている。本実施の形態では、レンズ本体５１だけで照明用レンズ５０を構成しているが、照明用レンズ５０は、その構成の一部としてレンズ本体５１を備えるものでも良い。

＜レンズ５０の構成＞
図１～図８に示すように、照明用レンズ５０そのものであるレンズ本体５１は、図示した中実の椀状であり、例えば、アクリルやポリカーボネート等の透明材質により一体に形成されている。レンズ本体５１は、底頂部に凹設され、その内側に対向して配置される光源であるＬＥＤ４１（図８参照）からの光が入射する入射面５１０と、外周内側で入射面５１０より到達した光が全反射する反射面５２０と、入射面５１０と対向する上端で入射面５１０および反射面５２０より到達した光が外部に出射する出射面５３０とを備えている。

図１に示すように、レンズ本体５１において、椀状の底頂部にある入射面５１０は、ＬＥＤ４１の光軸Ｌを中心とする底面をなす第１入射面５１１と、該第１入射面５１１を囲む側面をなす第２入射面５１２とからなる。第１入射面５１１は、ＬＥＤ４１の光軸Ｌを中心とする同心円状でＬＥＤ４１側に凸となるアール断面状に形成されている。第１入射面５１１は、ＬＥＤ４１からの光を、レンズ本体５１内にて直進あるいは屈曲させて反射面５２０よりも内側を通過させ、出射面５３０のうち中心寄りの内側領域５３１に向かわせる。

第２入射面５１２は、ＬＥＤ４１の出射側を取り囲むように配置され、底頂部の凹部開口が前記第１入射面５１１の外周より若干広くなるテーパー断面状に形成されている。第２入射面５１２は、ＬＥＤ４１からの光を、反射面５２０に向けて屈折させるが、かかる光を、次述する反射面５２０のうち出射面５３０に続く上端側（上側部分５２２）を除いた底頂部寄りの所定範囲５２１に限り配光するように形成されている。このような配光制御は、第２入射面５１２におけるテーパー角度によって予め設定されるものである。

反射面５２０は、レンズ本体５１の外周内側が、前記第２入射面５１２から入射した光を、出射面５３０のうち外側寄りの外側領域５３２に向けて全反射させる臨界反射面となったものである。ただし、前述したように第２入射面５１２から入射した光は、反射面５２０の全域に到達することはなく、反射面５２０のうち底頂部寄りの所定範囲５２１に対して限定的に到達する。ここで所定範囲５２１とは、具体的には例えば、レンズ本体５１の全高のうち底頂部から２／３位までの高さ位置に相当する反射面５２０が該当する。

反射面５２０は、一連の傾斜曲面をなしているが、所定範囲５２１の湾曲形状や傾斜角度の具体的な設計によって、全反射させた光を所望の方向や配光特性で出射面５３０より照射することができる。本実施の形態では、図８に示すように、反射面５２０の所定範囲５２１は、反射光をＬＥＤ４１の光軸Ｌとほぼ平行な方向に集光させる傾斜曲面に形成されている。なお、図３，図５，図８において、反射面５２０の所定範囲５２１とその上側部分５２２は、左右の一方だけに符号を付したが、全周に亘る部位であり、符号を付していない左右の反対側も該当する。

出射面５３０は、ＬＥＤ４１の光軸Ｌを中心とする同心円状で僅かに膨らむ湾曲断面状に形成されているが、このような形状に限らず平坦面としても良い。出射面５３０は、配光制御において中心寄りの内側領域５３１と、その周囲の外側領域５３２とに区画されているが、かかる区画は視認可能に分けられたものではない。内側領域５３１は、第１入射面５１１より入射した光を外部に直接出射する領域である。外側領域５３２は、第２入射面５１２より入射した光であって、反射面５２０の所定範囲５２１で全反射された光を外部に出射する領域である。

後述する読書灯１０の灯体１１においては、図１６，図２５に示すように、照明用レンズ５０は、ホルダー５３を介してＬＥＤ４１の前方に配置される。ここでホルダー５３は、照明用レンズ５０を保持する部材であり、全体的には円筒形で後端開口にフランジ５４を備えており、例えば、プラスチック等の合成樹脂から金型により一体に形成されている。ホルダー５３は、位置決め手段によって後述のＬＥＤ基板４０と共に位置決めされる。すなわち、図１６に示すように、ホルダー５３のフランジ５４には、ベース２０にある各突起２７が合致して嵌る孔部５５が設けられている。

レンズ本体５１の外周外側には、ホルダー５３の前端開口の縁（取付部位）に位置決めする段部（被取付部）５２が設けられている。レンズ本体５１の外周内側の反射面５２０のうち、この段部５２よりも底頂部側に位置する下側部分が前記所定範囲５２１となる。なお、厳密に言えば反射面５２０であっても、段部５２が連なる部分では全反射を維持することはできない。

レンズ本体５１の外周のうち段部５２を含む上側部分５２２は、後述するカバー３０の開口部３１の内周前方に嵌合して、段部５２の上面が開口部３１の内周にある段部３２に係合する。また、レンズ本体５１は、段部５２の下面がホルダー５３の前端開口の縁に係合する。このような状態でレンズ本体５１は、ホルダー５３と開口部３１との間に保持される。なお、レンズ本体５１は、段部５２とその上側に位置する外周以外の箇所では、ホルダー５３やカバー３０とは接触していない。

また、照明用レンズ５０において、後述するベース２０に対して組み付ける向きが予め定められている場合、照明用レンズ５０およびホルダー５３には、互いに組み付ける向きを規制する手段５２ａ，５６を設けると良い。すなわち、図１６に示すように、照明用レンズ５０の段部５２における１箇所には切欠５２ａが設けられている。一方、ホルダー５３の開口端には、前記切欠５２ａが対応すべき向きとなる１箇所に、該切欠５２ａに合致する突起５６が設けられている。

切欠５２ａに突起５６が合致しない向きでは、突起５６が照明用レンズ５０の段部５２に干渉することにより、照明用レンズ５０をホルダー５３に組み合わせることができない。本実施の形態に係る照明用レンズ５０では、レンズ本体５１の全周に亘って段部５２を除き同一形状であり、特に向きは定められていないが、次述する照明用レンズ５０Ａに関しては、照明用レンズ５０Ａの向きを容易に定めることが可能となり、間違った向きでの組み付けを未然に防止することができる。

＜別の照明用レンズ５０Ａの構成＞
図９～図１５は、前記照明用レンズ５０と基本的な形状や大きさは共通するが、前記反射面５２０とは異なる反射面５２０Ａを備えた変形例に係る照明用レンズ５０Ａを示している。なお、前記照明用レンズ５０と同種の部位については同一符号を付して、重複した説明は省略する。本変形例に係る照明用レンズ５０Ａも、同じホルダー５３を介してＬＥＤ４１の前方に配置され、灯体１１内に保持されるものである。

照明用レンズ５０Ａのレンズ本体５１Ａは、その外周のうち底頂部から少なくとも前記所定範囲５２１の途中にかけて、軸心と直交する横断面形状が多角形をなす複数の側面５２３を備えている。そして、各側面５２３の内側である反射面５２０Ａによって全反射された光は、前記出射面５３０から前記多角形を外郭とする照射範囲に出射されるように構成されている。

詳しく言えば、レンズ本体５１Ａの外周は、その底頂部（頂点）から４方向に等角に傾斜する４つの側面５２３を有するように形成されている。このような各側面５２３の内側となる反射面５２０Ａによれば、前記入射面５１０の第２入射面５１２から到達した光を、四角形（正方形）に集光することが可能となり、前記出射面５３０からの配光を四角形（正方形）とすることができる。

なお、本変形例では、照明用レンズ５０Ａの構成として、その外周のうち底頂部から４方向に等角に傾斜する４つの側面５２３を有する構成としたが、照明用レンズ５０の具体的な構成は、本変形例に係る照明用レンズ５０Ａに限らず、他に例えば、レンズ本体５１の横断面形状を、三角形や五角形以上に設定しても良い。

＜読書灯１０について＞
次に、図１６～図３４に示すように、前述した照明用レンズ５０，５０Ａを部品として含む読書灯１０について説明する。
本実施の形態に係る読書灯１０は、照明用レンズ５０，５０Ａや光源を含む灯体１１を備え、該灯体１１がブラケット６０を介して座席１に取り付けられる照明具である。以下、読書灯１０を、鉄道車両用の座席１に設けた場合を例に説明する。

＜灯体１１の構成＞
図１６，図１７に示すように、読書灯１０の主要部をなす灯体１１は、光源を表側に配置するベース２０と、該ベース２０の表側前方で光源をその照射範囲を除いて取り囲むカバー３０とを組み合わせてなる。灯体１１には、光源の出射側とは反対側に突出して後述のブラケット６０にある受部６５（図２９参照）に先端が係合する脚部２２が設けられている。灯体１１は、脚部２２の先端を支点として、光源の照射方向（光軸の角度）を調整可能にブラケット６０に支持される。

ベース２０は、全体的には円盤状であり、例えば、アルミニウム合金等の金属からダイカスト等によって一体に形成されている。ベース２０は、熱伝導性に優れた金属から形成することで、光源の熱を放熱するヒートシンクを兼ねている。ベース２０は、詳しくは、円盤状の表側が取付面２１をなし、その裏側が開口する底浅な皿状であり、取付面２１の裏側の中心に前記脚部２２が設けられている。

脚部２２は、軸状に形成され、その先端は半球形であり、取付面２１に対して垂直に裏側へ突出している。脚部２２の先端は、取付面２１の裏側を囲む周壁２３の端縁（ベース２０の裏側の基準面）よりも、側面視において周壁２３と同程度の高さ分だけ外側に飛び出ている。また、周壁２３の端縁には、側方に延出するフランジ２４が設けられている。

ベース２０の裏側には、脚部２２を中心として四方に延出し周壁２３の内側に連なるリブ２５が放射状に設けられている。各リブ２５は、脚部２２や周壁２３の補強のみならず、放熱フィンとしての機能を担っている。図１６において、隣り合う２つのリブ２５の間の一区画では、周壁２３とフランジ２４が切り欠かれており、例えば、電流回路や光源制御回路等の関連部品を配置する取付スペースとなっている。この取付スペースに対向するフランジ２４の一端側には、側方に突出する位置決めピン２４ａが設けられている。

また、ベース２０には、後述のカバー３０に対してスナップフィット係合するための被係合部２６が設けられている。被係合部２６は、フランジ２４の外周縁に沿って、前記リブ２５が連なる位置ごとに配されている。本実施の形態では、４つのリブ２５に対応して、同じく４つの被係合部２６が配されている。被係合部２６は、詳しくは図２５に示すように、フランジ２４の外周縁に、後述するカバー３０側の係合部３４である係合爪の先端が合致する被係合溝として設けられている。

次に、カバー３０は、全体的には半球形の椀状であり、例えば、プラスチック等の合成樹脂から金型により一体に形成されている。カバー３０は、弾性変形が可能な合成樹脂から形成することで、後述する係合部３４を弾発的に変形させることができる。カバー３０の外周の頂部には、光源の照射範囲に合致した照射用の開口部３１が筒状に突出して設けられている。図２５に示すように、開口部３１の内周側には、先端に向かって一段縮径する段部３２が形成されている。

カバー３０は、ベース２０の表側に被さるように組み合わされる。すなわち、カバー３０の最外周である開口縁３３が、ベース２０のフランジ２４の外周縁に合わさる状態に組み合わされ、何れか一方に設けられた係合部３４が、他方に設けられた被係合部２６にスナップフィット係合することで互いに固定される。よって、カバー３０の開口縁３３の内径は、ベース２０のフランジ２４の外径に密に合わさる大きさに設計されている。

カバー３０には、ベース２０に対してスナップフィット係合するための係合部３４が設けられている。係合部３４は、開口縁３３に沿って、前記被係合部２６に合致する位置に複数並ぶように配されている。本実施の形態では、４つの被係合部２６に対応して、同じく４つの係合部３４が配されている。係合部３４は、詳しくは図２５に示すように、開口縁３３に沿って、前記被係合部２６である被係合溝に嵌合する係合爪として設けられている。

係合部３４である係合爪は、図１６に示すように、開口縁３３より内周側に爪先が突出する形状となっている。ここで爪先の背側は、前記被係合部２６である被係合溝に弾発的に乗り上げるようにテーパー形状となっている。また、係合部３４の両側には一対のスリットが切り欠かれており、係合部３４を含む外周の一部が外側に弾性変形できるようになっている。

＜光源の構成＞
次に、灯体１１内において、ベース２０の表側に配置される光源について説明する。光源は、ＬＥＤ基板４０上に実装された半導体発光素子である１つのＬＥＤ４１である。ＬＥＤ基板４０は、ベース２０の取付面２１の内側に収まる大きさの四角形に形成されている。ＬＥＤ４１は、例えば、表面実装型のＬＥＤチップが適している。ＬＥＤチップは一般的であるので詳細な説明は省略するが、ＬＥＤ基板４０に対して直交する光軸を中心に所定角度の照射範囲で光を出射するタイプのものである。なお、発光色は灯具の用途や種類に応じて任意に選択できるものであるが、読書灯の場合は白色が適している。

ＬＥＤ４１は、灯体１１内にてベース２０の表側の定位置に保持する必要がある。そこで、ベース２０の取付面２１には、ＬＥＤ基板４０を配置する際に位置決めするための位置決め手段が設けられている。すなわち、図１７に示すように、取付面２１には３つの突起２７が設けられている。一方、ＬＥＤ基板４０の周囲には、前記各突起２７が合致して嵌る孔部４２が設けられている。なお、ベース２０には、ＬＥＤ基板４０に対して外部の電源から給電するための配線を通す挿通孔２８（図１７参照）も設けられている。

ベース２０の取付面２１とＬＥＤ基板４０との間には、リング状のパッキン４３が介装され、パッキン４３を介して互いに密着している。パッキン４３は、例えば、非導電性シリコンゴム等の弾性材から一体的に形成される。パッキン４３は、緩衝材としてＬＥＤ基板４１上の回路を保護したり、ベース２０とＬＥＤ基板４０の密着性を高めて放熱性能を上げるための部材である。

＜ブラケット６０の全体構成＞
前述した読書灯１０の主要部をなす灯体１１は、ブラケット６０を介して座席１に取り付けられる。ここで座席１は、例えば図３４に示すように、２人分の座部２と背凭れ３が左右に並設された鉄道車両用の２人掛けであり、各背凭れ３の上端側の両側部のうち、それぞれ座席外側に位置する方の側部に読書灯１０は設けられている。読書灯１０は、その開口部３１とその周囲を背凭れ３の表皮の外側に表出させた状態で、背凭れ３の内部のフレームに取り付けられている。

図２６～図３３に示すように、ブラケット６０は、灯体１１を変位可能に保持するものであり、灯体１１を内側に収めるハウジング部６１と、背凭れ３内部のフレームに固定する取付部６６，６７とを有している。ハウジング部６１は、灯体１１の照射面である開口部３１を除き灯体１１全体に囲む略円筒形であり、例えば、金属材によって形成されている。

ハウジング部６１は、略円筒形の外周壁６２と、外周壁６２の正面側開口を覆う正面壁６３と、外周壁６２の後面側開口を囲む背面壁６４からなる。外周壁６２の内径は、前記灯体１１が変位可能な状態に収まる大きさに設定されている。正面壁６３は、その内側にカバー３０の外周が摺動可能に当接するように形成され、開口部３１が移動可能に挿通するガイド口６３ａが設けられている。

ガイド口６３ａは上下方向に延びており、ガイド口６３ａの上下端の内径および横幅は、開口部３１の外径より若干大きく形成されている。また、ガイド口６３ａの周縁は、金属ではなく合成樹脂製の別パーツとして構成しても良い。さらに、ガイド口６３ａの周縁の内側には、カバー３０の外周に弾発的に当接させる押さえ用のモケット等を設けても良い。なお、灯体１１をハウジング部６１内に収めるときは、正面壁６３を後から取り付ければ良い。

背面壁６４は、灯体１１のベース２０の裏側を囲むものであるが、全体が円板形ではなく、中央部分より放射状に複数の支持板が延びる形状となっている。この背面壁６４の中央部分に、ベース２０の裏側にある脚部２２の先端が係合する受部６５が設けられている。図２９に示すように、受部６５は、丸孔を穿設した箇所に樹脂製のグロメットを嵌め込んで形成されている。ただし、受部６５の構成はこれに限るものではなく、脚部２２の先端が係合して支点になり得るものであれば、他の構造でもかまわない。

ハウジング部６１に収められた灯体１１は、受部６５に係合している脚部２２の先端を支点として、ＬＥＤ４１の照射方向を調整することができる。ここで灯体１１は、脚部２２の先端を回転中心として、開口部３１の向きを上下左右斜め方向と様々な方向に変位できるが、本実施の形態では、開口部３１は上下に延びるガイド口６３ａ内を案内される。よって、灯体１１の変位は、脚部２２の先端を回転中心とした上下方向への揺動に規制され、ＬＥＤ４１の照射方向を上下に調整可能となっている。

以上のようにハウジング部６１の内部では、正面壁６３の内側に対して、灯体１１のカバー３０の外周が摺動可能に当接しており、また、外周壁６２によって灯体１１全体の外周は囲まれ、さらに、背面壁６４の受部６５に、灯体１１のベース２０より突出した脚部２２の先端が係合している。このように灯体１１は、ブラケット６０の正面壁６３と背面壁６４の間で、脚部２２の先端を支点として変位可能に支持され、支持状態における摩擦力によって姿勢が保持される。

また、灯体１１の開口部３１が、ブラケット６０のガイド口６３ａ内を案内されるのとは別に、ベース２０にある位置決めピン２４ａも、後述する取付部６６等にある長孔６６ａ（図２６参照）に案内されている。ただし、位置決めピン２４ａの長孔６６ａによる案内は必ずしも必要ではなく、主に灯体１１の上下位置を容易に認識するための役割を果たしている。

ブラケット６０の取付部６６，６７は、背凭れ３内部のフレームに固定するためのものであり、ハウジング部６１とは別体として構成され後付けされている。取付部６６，６７は、背凭れ３内部で取り付けるフレームの位置や形状に応じて、様々な大きさや形状に金属材で加工されたものである。取付部６６，６７の数も、２つに限定されることはない。なお、取付部６６，６７ではないが、附帯的な構造として、ハウジング部６１の正面壁６３側には庇部６８が設けられている。この庇部６８は、読書灯１０を配置する背凭れ３表面の形状に応じて取付箇所に生じる隙間を隠すための部位である。

＜照明用レンズ５０，５０Ａの配光制御＞
次に、照明用レンズ５０の光学特性について説明する。図８に示すように、本照明用レンズ５０によれば、レンズ本体５１によって、ＬＥＤ４１から入射した光を予め定めた方向ないし範囲に配光する。ＬＥＤ４１からの光は、レンズ本体５１の底頂部に凹設された入射面５１０から効率良くレンズ本体５１内部に取り込まれる。ここでＬＥＤ４１からの光は、入射面５１０に対する角度に応じて直進あるいは屈曲して、レンズ本体５１内部を通過する。

詳しく言えば、入射面５１０は、凹部の底面をなす第１入射面５１１と、凹部の側面をなす第２入射面５１２とからなり、それぞれ配光特性が異なる。これにより、ＬＥＤ４１からの光を効率良く利用することができる。第１入射面５１１より入射した光は、レンズ本体５１内で反射面５２０よりも内側を通るように直進あるいは屈曲して、出射面５３０の内側領域５３１から外部に出射する。

また、第２入射面５１２より入射した光は、レンズ本体５１内で反射面５２０のうち底頂部寄りの所定範囲５２１に向かって直進あるいは屈曲する。そして、反射面５２０の所定範囲５２１によって全反射された光は、ＬＥＤ４１の光軸Ｌとほぼ平行な方向に集光されて、出射面５３０の外側領域５３２から外部に出射する。

このように第２入射面５１２は、ＬＥＤ４１からの光を反射面５２０に向けて屈折させるが、反射面５２０の全域ではなく底頂部寄りの所定範囲５２１に限って配光する。かかる配光制御によれば、乗客が開口部３１を塞ぐ出射面５３０を斜めから見たとしても、意図的に正面から深く奥まで覗き込まない限りは、反射面５２０の最奥側にある所定範囲５２１まで目に入ることはない。よって、レンズ本体５１の全反射面５２０のうち、通常の視界に入るのは光を反射させない上側部分５２２だけとなり、不快な眩しさを抑えることができる。

ところで、読書灯１０による光の照射範囲は、着座者の読む雑誌や座席テーブルの形に合わせた四角形で足りるが、従来一般の読書灯においては、四角形を網羅する円形の配光がなされていた。このような円形の配光である場合、円形に内接する四角形の各辺外側にて弦と弧の間の弓形部分での配光が余分なものとなる。

このような余分な配光は、特に鉄道車両用の座席１に適用される読書灯１０においては、座席１の横の通路や前方座席の乗客に向かってしまう等の問題があった。そこで、余分な光を遮る方法ではなく、前述したように、照明用レンズ５０Ａ自体の工夫により、照射範囲を元から四角形に配光することにより、ＬＥＤ４１からの光を無駄にすることなく効率良く利用することができる。

詳しく言えば、レンズ本体５１Ａの外周は、その底頂部（頂点）から４方向に等角に傾斜する４つの側面５２３を有している。このような各側面５２３の内側である反射面５２０Ａによれば、前記入射面５１０の第２入射面５１２から到達した光を、四角形（正方形）に集光することが可能となり、前記出射面５３０から四角形（正方形）の配光を実現することができる。

＜読書灯１０の特徴的な作用＞
次に、本実施の形態に係る読書灯１０における特徴的な作用についても説明する。
図２９に示すように、灯体１１のベース２０の裏側には脚部２２が突出しており、この脚部２２の先端は、ハウジング部６１にある受部６５に係合している。灯体１１は、脚部２２の先端を支点として、ハウジング部６１内で揺動可能であり、ＬＥＤ４１の照射方向を調整することができる。このような灯体１１によれば、その全体形状を従来技術のような球形とする必要はない。

図２５に示すように、灯体１１のベース２０に関しては、基本的には表側にＬＥＤ４１を配置できる円盤状の簡単な形状で良く、その裏側の基準面より局所的に脚部２２だけを突出させれば足りる。よって、灯体１１を嵩張らないコンパクトな形状にすることが可能となり、灯体１１を支持するブラケット６０も小型化することができる。なお、ベース２０の表側に組み合わされたカバー３０によって、灯体１１の内部空間は確保される。

図２９に示すように、ブラケット６０の正面壁６３は、その内側にカバー３０の外周が摺動可能に当接するように形成されており、灯体１１の正面側をなすカバー３０を確実に保持することができる。カバー３０の外周の頂部には、照射用の開口部３１が筒状に突出しており、開口部３１は、正面壁６３にある上下方向にガイド口６３ａに移動可能に挿通している。

よって、灯体１１の揺動は、脚部２２の先端を回転中心とした上下方向に規制され、ＬＥＤ４１の照射方向は上下方向にのみ調整することができる。灯体１１の開口部３１は、正面壁６３のガイド口６３ａより外部に突出しており、この開口部３１が、そのまま灯体１１を手で動かすための操作部となる。ここでベース２０の傾き中心となる脚部２２の先端が、そのままＬＥＤ４１の光軸の回転中心となるため、ＬＥＤ４１の照射方向の調整が直感的に分かりやすい。

また、ベース２０は金属により一体に形成され、ヒートシンクを兼ねている。これにより、発光により加熱するＬＥＤ４１とＬＥＤ基板４０の放熱を効率良く行うことが可能となり、ＬＥＤ４１とＬＥＤ基板４０の温度上昇を抑えることができる。ベース２０の表側の中心に配されたＬＥＤ４１と、ベース２０の裏側で特に放熱フィンの役目を果たす脚部２２とは、ベース２０の表裏で互いに位置が一致しており、しかも、脚部２２の周囲には複数のリブ２５が放射状に連なっているため、よりいっそう放熱性を高めることができる。

＜読書灯１０の組み立て＞
次に、本実施の形態に係る読書灯１０の組み立てについて説明する。
読書灯１０の主要部をなす灯体１１を組み立てるには、図１６，図１７に示すように、ベース２０の取付面２１に、先ずはＬＥＤ基板４０を配置する。取付面２１には、位置決め手段としての突起２７がある。この突起２７に対して、ＬＥＤ基板４０の孔部４２が嵌るように合わせれば、ＬＥＤ基板４０上のＬＥＤ４１を容易に位置決めすることができる。このとき、ベース２０の取付面２１とＬＥＤ基板４０との間には、パッキン４３を介装させる。

続いて、ベース２０の取付面２１上で、照明用レンズ５０を保持したホルダー５３を、ＬＥＤ基板４０の上から重ね合わせるように配置する。ホルダー５３にも、各突起２７が嵌る孔部５５があるため、ホルダー５３および照明用レンズ５０も容易に位置決めすることができる。このとき、ホルダー５３をＬＥＤ基板４０上に接着したり、照明用レンズ５０をホルダー５３に接着しておく必要はない。

最後に、カバー３０を、照明用レンズ５０のホルダー５３の上からベース２０に被せるように組み合わせる。ここでカバー３０の開口縁３３を、ベース２０のフランジ２４の外周縁に合致させるが、カバー３０にある係合部３４がベース２０にある被係合部２６にスナップフィット係合することで互いに固定される。よって、灯体１１の組み立てに際しては、接着剤やネジ等の固着手段を用いる必要がなく、ベース２０とカバー３０のそれぞれの構造だけで容易に組み合わせることができる。

スナップフィット係合については、詳しくは図２５に示すように、カバー３０の係合部３４である係合爪は、その爪先がベース２０のフランジ２４の外周縁に乗り上がるように弾性変形しつつ拡開する。そして、係合部３４の爪先が、被係合部２６である被係合溝に至ると、係合爪は元の状態に復帰しつつ被係合溝に嵌入することで、スナップフィット係合する。

このように、単にベース２０上にカバー３０を被せるように合わせる動作だけで、係合部３４を工具等で別途変形させる等の余計な作業を行うことなく、前記動作に伴って自然とスナップフィット係合も完了する。しかも、ホルダー５３内の照明用レンズ５０は、その外周の段部５２より上側の部分が、カバー３０の開口部３１の内周に嵌合し、段部５２の上面が開口部３１の内周の段部３２に係合する。このような状態でレンズ本体５１は、ホルダー５３と開口部３１との間に保持される。

組み合わされた灯体１１内では、照明用レンズ５０およびホルダー５３だけでなく、ＬＥＤ基板４０やパッキン４３も互いに係合して位置決めされた状態で保持される。これにより、ベース２０とカバー３０を組み合わせるだけで、その内部の構成部品もそれぞれの定位置で互いに係合し合う押圧力により固定することができる。また、照明用レンズ５０の出射面５３０は、開口部３１に合致してこれを塞ぐものであり、開口部３１を覆う透明な保護カバー等を別途用意する必要はない。

＜読書灯１０の使用＞
以上のように組み立てられた灯体１１は、前述したようにブラケット６０のハウジング部６１に収納されることで読書灯１０が完成する。このように、灯体１１はブラケット６０と共に、読書灯１０の一ユニットとして扱われる。そして、読書灯１０は、ブラケット６０の取付部６６，６７を介して、座席１の背凭れ３内のフレームに固定されることにより、着座者の使用に供されることになる。

読書灯１０を使用する場合、光源であるＬＥＤ４１を図示省略したスイッチによって点灯させる。そして、ＬＥＤ４１の照射方向を調整するには、ハウジング部６１の外部に突出している開口部３１に指を掛けて、灯体１１を静止状態に保持している前述の摩擦力に勝る操作力で押せば良い。このとき、灯体１１は、ベース２０の脚部２２の先端を回転中心として上下方向へ揺動するため、所望の照射方向に揺動した時点で、開口部３１から手を離すことにより、当該位置に停止させることができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、照明用レンズ５０，５０Ａは、その全体形状のほか、入射面５１０、反射面５２０，５２０Ａとその所定範囲５２１、それに出射面５３０の具体的な形状や構成は、図示したものに限定されることはなく、適宜変更が可能である。

また、照明用レンズ５０，５０Ａは、読書灯１０に限らず他の様々な照明装置の光学部品として利用することができる。また、照明用レンズ５０，５０Ａを含む読書灯１０を設ける座席１は、鉄道車両用に限定されることはなく、航空機や船舶等の他の乗物用に座席であっても良い。また、座席１に直接設けることなく、座席１に対応するように付近の天井や側壁等に設けても良い。

また、読書灯１０を構成する灯体１１やブラケット６０等の具体的な形状は、図示したものに限定されることはない。また、灯体１１に含まれるＬＥＤ４１とその基板４０に関しても、他にも様々に形状のものを採用することができる。また、光源の照射方向の調整は、上下方向に限られることなく必要に応じて左右方向にしたり、あるいは３６０度の全周方向に調整できるように構成しても良い。

さらに、灯体１１においては、カバー３０に係合部３４を設け、ベース２０に被係合部２６を設けたが、逆の態様として、カバー３０に被係合部２６を設け、ベース２０に係合部３４を設けるように構成してもかまわない。ここで、係合部３４は爪状のものに限られることはなく、また、被係合部２６も前記爪が嵌入する溝状のものに限られることはない。

本発明は、読書灯に限らず様々な照明の光学部品として幅広く適用することができる。

５０，５０Ａ…レンズ
５１，５１Ａ…レンズ本体
５１０…入射面
５１１…第１入射面
５１２…第２入射面
５２０，５２０Ａ…反射面
５２１…所定範囲
５２２…上側部分
５２３…側面
５３０…出射面
５３１…内側領域
５３２…外側領域
５２…段部
５３…ホルダー
１…座席
２…座部
３…背凭れ
１０…読書灯
１１…灯体
２０…ベース
２１…取付面
２２…脚部
２６…被係合部
３０…カバー
３１…開口部
３２…段部
３３…開口縁
３４…係合部
４０…ＬＥＤ基板
４１…ＬＥＤ
６０…ブラケット
６１…ハウジング部
６２…外周壁
６３…正面壁
６４…背面壁
６５…受け部
６６，６７…取付部

Claims (4)

1. 光源からレンズ本体に入射した光を予め定めた方向ないし範囲に配光する照明用レンズにおいて、
   前記レンズ本体の底頂部に凹設され、その内側に配置された光源からの光が入射する入射面と、前記レンズ本体の外周内側で前記入射面から到達した光が全反射する反射面と、前記レンズ本体の上端で前記入射面および前記反射面から到達した光が外部に出射する出射面とを備え、
   前記レンズ本体の外周外側に、該レンズ本体を取り付ける取付部位に位置決めするための被取付部が設けられ、該被取付部は、前記レンズ本体の底頂部から前記反射面の上端に至る高さ方向で、底頂部から２／３位の高さ位置にあり、
   前記入射面は、前記反射面に向かわせる光を、該反射面のうち、前記被取付部よりも底頂部側に位置する下側部分である所定範囲に配光し、かつ前記被取付部のある高さ位置を含めて前記出射面側に位置する上側部分には配光しない形状であることを特徴とする照明用レンズ。
2. 前記レンズ本体の外周は、底頂部から少なくとも前記所定範囲の途中にかけて、軸心と直交する横断面形状が多角形をなす複数の側面を備え、各側面内側の前記反射面により全反射された光は、前記出射面から前記多角形を外郭とする照射範囲に出射されることを特徴とする請求項１に記載の照明用レンズ。
3. 前記入射面は、光源の光軸を中心とする底面をなす第１入射面と、該第１入射面を囲む側面をなす第２入射面とからなり、
   前記第１入射面より入射した光は、前記反射面よりも内側を通り、前記出射面のうち中心寄りの内側領域から外部に出射され、
   前記第２入射面より入射した光は、前記反射面のうち前記所定範囲で全反射され、前記出射面のうち前記内側領域の周囲の外側領域から外部に出射されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明用レンズ。
4. 前記レンズ本体は、座席に設けられた読書灯を構成するものであることを特徴とする請求項１，２または３に記載の照明用レンズ。

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