JP2003288635A - 商品見本照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】照明光を有効に使用して商品見本の明るさを向
上させ、省エネルギーにも寄与する商品見本照明装置を
提供する。 【解決手段】商品見本１００の内側に照射される光を商
品見本１００の前方（顧客側）に偏向させる透過型回折
格子構造１０２を形成した商品見本照明装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動販売機などで
商品見本を展示する商品見本照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動販売機では、販売する商品見
本を商品展示室内に多数展示し、かつそれらの商品見本
を上方あるいは下方から蛍光灯などの照明灯によって照
明し、顧客に提示するように構成されている。この商品
見本を具体的に説明する。例えば、缶飲料用自動販売器
の商品見本は、光透過性材料であるポリカーボネートま
たはアクリルなど透明樹脂により成形した缶型の商品見
本形に商品の外観（写真・商品を模した図等）が印刷さ
れているもの、または、透明樹脂により透明に成形した
商品見本形に商品の外観を印刷した商品外観表示シート
を巻きつけたもの、などである。

【０００３】商品見本形の外側に直接印刷されている商
品見本では、光拡散性物質を配合した塗料を用いて商品
見本形に外観を印刷している。商品外観表示シートを用
いる商品見本では、透明フィルムに上記の光拡散性物質
を配合した塗料を用いて商品の外観を印刷した商品外観
表示シートが用いられている。

【０００４】また、光拡散性物質を表面に塗布したフィ
ルム、あるいは、透明樹脂に光拡散性物質を混入して形
成したフィルム、の何れかに商品外観である写真・商品
を模した図を印刷した商品外観表示シートも用いられて
いる。上記した光拡散性物質としては硫酸バリウム、二
酸化チタン、酸化アンモニウム、シリコン系ゴムなどが
使用される。

【０００５】このような商品見本照明装置の従来技術の
例としては、特許第２６２０６８４号公報に記載された
特許発明が知られている。この特許第２６２０６８４号
公報により開示され、現在広く実施されている従来技術
を図１８を用いて説明する。図１８は、従来技術の商品
見本照明装置の構成断面図である。図１８における商品
見本は、具体的には、缶飲料の見本缶である。

【０００６】この商品見本照明装置は、商品見本１１
と、商品見本１１を固定する棚１２と、商品見本１１を
照明する蛍光灯１３，１４とを備えている。商品見本１
１は、商品見本の形状を現す透明樹脂製の商品見本形１
１ａと商品外観を現すために商品見本形１１ａに巻きつ
けられた商品外観表示シート１１ｂから構成される。

【０００７】商品外観表示シート１１ｂは、光拡散性物
質を塗布した透明フィルム、または、光拡散性物質を混
合した透明樹脂により形成されている透明フィルムを用
い、この透明フィルムの表面に、商品の写真・商品を模
した図柄等による外観が印刷されている。このような構
成を備える従来技術の商品見本照明装置では、図１８で
示すように、蛍光灯１３，１４から照射される照明光
が、透明樹脂製である照明見本１１の内部および外部を
照明する。

【０００８】特に、商品見本１１の内側へ照射される照
明光は、商品見本形１１ａを経由して商品外観表示シー
ト１１ｂを照明する。この際、商品外観表示シート１１
ｂの光拡散性物質に蛍光灯１３，１４からの照明光が照
射されることによって光が拡散され商品見本１１が明る
く輝く。このような構成を採用することにより、特に、
商品見本１１の内側へ照明された光によって商品見本１
１が立体的に見えるなどの効果を奏する。

【０００９】特許第２６２０６８４号公報に開示された
従来技術はこのようなものである。また、商品見本の明
るさを向上するよう工夫された他の従来技術として、例
えば、特開平９−２１２７３７号公報、特開平１１−２
１３２３０号公報、特開２０００−６７３１５号公報、
特開２０００−１０５８５２号公報などが出願公開され
ている。これら公開特許公報により開示された従来技術
は、何れも光源と商品見本の間に反射板を配置して明る
さを向上させるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した特許第２６２
０６８４号公報に開示された従来技術において、光を拡
散する光拡散性物質を採用しているが、この光拡散性物
質は以下のような問題点を有する。この点を図を参照し
つつ説明する。図１９，図２０は従来技術の商品見本照
明装置の問題点を説明する説明図である。

【００１１】従来技術では、図１９（ａ）で示すように
商品見本１１の内側から入射した光は商品見本形１１ａ
を経由して商品外観表示シート１１ｂを内部から照明す
る。商品外観表示シート１１ｂに入射した光は、図１９
（ｂ）に示すように光拡散性物質によって多方向へ拡散
される。この場合、商品を購入しようとする顧客側のみ
ならず、顧客側と反対側、すなわち、内側にも拡散す
る。

【００１２】内側に拡散した光は顧客側の照明には寄与
しない。また、光拡散性物質は光を拡散する性質を持つ
ものの一部の光は吸収してしまう。このように、裏面へ
の反射光および吸収により、前面すなわち商品を購入す
る顧客に向かう照明光は減衰するという問題点があっ
た。また、照明光が商品見本１１の内側を照らす場合の
みならず、照明光が商品見本１１の外側を照らす場合に
も同様の問題を有していた。図２０（ａ），（ｂ）に示
すように、商品見本１１への外部からの入射光は、商品
外観表示シート１１ｂの光拡散性物質によって多方向へ
拡散される。この場合も、商品を購入しようとする顧客
側のみならず、顧客と反対側、すなわち、内側にも拡散
する。

【００１３】このように、外部からの光も裏面への反射
光および吸収により、前面すなわち商品を購入する顧客
に向かう照明光は減衰するという問題点があった。な
お、この例では商品見本１１として商品見本形１１ａに
商品外観表示シート１１ｂを巻きつけた例であるが、透
明な商品見本形に商品の外観を現す写真・図が直接印刷
された商品見本でも、光拡散性物質を採用しているため
同様の問題点を有していた。

【００１４】また、特開平９−２１２７３７、特開平１
１−２１３２３０、特開２０００−６７３１５、特開２
０００−１０５８５２などで開示された従来技術のよう
に、反射板を用いて光源の光を前面に向くよう制御する
方法においては、明るさは向上できるものの、反射板を
新たに設ける必要があり、製造コストの上昇のため採用
できないという問題点があった。

【００１５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、新たに部材を追加すること
なく、照射された光の照明効率を高める商品見本照明装
置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の商品見本照明装置によれば、光透過
性材料により形成された中空状の商品見本と、商品見本
を固定する固定手段と、商品見本を少なくとも内側から
照明するため光を照射する光源と、商品見本の内面また
は外面に形成され、商品見本の内側に照射される光を商
品見本の前方（顧客側）に偏向させる透過型光偏向手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１７】また、請求項２記載の商品見本照明装置に
よれば、光透過性材料により形成された中空状の商品見
本形と、光透過性材料により形成され、商品見本形の外
側に配設されて商品見本を成す商品外観表示シートと、
商品見本形を固定する固定手段と、商品見本形を少なく
とも内側から照明するため光を照射する光源と、商品外
観表示シートに形成され、商品見本形を透過して商品外
観表示シートの内側に照射される光を商品外観表示シー
トの前方（顧客側）に偏向させる透過型光偏向手段と、
を備えることを特徴とする。

【００１８】また、請求項３記載の商品見本照明装置に
よれば、商品見本と、商品見本を固定する固定手段と、
商品見本を少なくとも外側から照明するため光を照射す
る光源と、商品見本の外面、または、光透過性材料によ
り形成された商品見本の内面に形成され、商品見本の外
側に照射される光を商品見本の前方（顧客側）に偏向さ
せる反射型光偏向手段と、を備えることを特徴とする。

【００１９】また、請求項４記載の商品見本照明装置に
よれば、商品見本形と、商品見本形の外側に配設されて
商品見本を成す商品外観表示シートと、商品見本形を固
定する固定手段と、商品見本形および商品外観表示シー
トを少なくとも外側から照明する光源と、商品外観表示
シートの表面、または、光透過性材料により形成された
商品外観表示シートの裏面に形成され、商品外観表示シ
ートの外側に照射される光を商品外観表示シートの前方
（顧客側）に偏向させる反射型光偏向手段と、を備える
ことを特徴とする。

【００２０】また、請求項５記載の商品見本照明装置に
よれば、請求項１または請求項２の商品見本照明装置に
おいて、前記透過型光偏光手段は、透過型回折格子構造
であることを特徴とする。また、請求項６記載の商品見
本照明装置によれば、請求項３または請求項４の商品見
本照明装置において、前記反射型光偏光手段は、反射型
回折格子構造であることを特徴とする。

【００２１】また、請求項７記載の商品見本照明装置に
よれば、請求項５または請求項６に記載の商品見本照明
装置において、前記透過型回折格子構造または前記反射
型回折格子構造は光分岐器であることを特徴とする。ま
た、請求項８記載の商品見本照明装置によれば、請求項
５〜請求項７の何れか一項に記載の商品見本照明装置に
おいて、前記透過型回折格子構造または前記反射型回折
格子構造は断面が矩形形状、台形形状、三角形状、また
は、正弦波状形状の何れかであることを特徴とする。

【００２２】また、請求項９記載の商品見本照明装置に
よれば、請求項５、７の何れか一項に記載の商品見本照
明装置において、前記透過型回折格子構造は、ひとつの
入射光を複数の出射光に分岐する回折型光学素子であっ
て、その入射光をｉ番目の出射光に変換する機能を表す
位相差分布をＰi(ｘ)とし、以下の数式

【００２３】

【数５】 で表される位相差分布Ｐ(ｘ)を有する回折型光学素子で
あることを特徴とする商品見本照明装置。

【００２４】また、請求項１０記載の商品見本照明装置
によれば、請求項５、７、９の何れか一項に記載の商品
見本照明装置において、前記透過型回折格子構造は、透
過型の回折型光学素子の位相差分布が前記Ｐ(ｘ)となる
ように、回折型光学素子の表面形状Ｄ(ｘ)が、以下の数
式

【００２５】

【数６】 で表される回折型光学素子であることを特徴とする商品
見本照明装置。

【００２６】また、請求項１１記載の商品見本照明装置
によれば、請求項６、７、９の何れか一項に記載の商品
見本照明装置において、前記反射型回折格子構造は、反
射型の回折型光学素子の位相差分布が前記Ｐ(ｘ)となる
ように、回折型光学素子の表面形状Ｄ'(ｘ)が、以下の
数式

【００２７】

【数７】 で表される回折型光学素子であることを特徴とする商品
見本照明装置。また、請求項１２記載の商品見本照明装
置によれば、請求項５、７、８の何れか一項に記載の商
品見本照明装置において、前記透過型回折格子構造は、
一様な厚さｔを有する回折型光学素子の位相差分布が前
記Ｐ(ｘ)となるように、回折型光学素子の屈折率分布ｎ
(ｘ)が、以下の数式

【００２８】

【数８】 で表される回折型光学素子であることを特徴とする商品
見本照明装置。本発明によれば、このような構成とする
ことにより、商品見本の表面またはその内部に設置され
た透過型または反射型の光偏向手段（好ましくは回折格
子構造）は、上下両方向の光源から照射された光を偏向
させることによって、商品見本の前方（顧客側）へ放射
される光量を増加させることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態の商
品見本照明装置について図を参照しつつ説明する。な
お、説明の明瞭化のため、特に缶飲料の自動販売機の商
品見本に適用した例について説明する。図１は本実施形
態の商品見本照明装置の構成断面図、図２，図３は透過
型回折格子構造の機能を説明する説明図、図４，図５は
透過型回折格子構造の格子形状を説明する説明図、図６
は商品見本の内側からの照明光の拡散を説明する説明
図、図７，図８は回折格子構造の格子形状を説明する説
明図である。

【００３０】本実施形態の商品見本照明装置は、商品見
本１００と、固定手段の一具体例である棚１２と、光源
の一具体例である蛍光灯１３，１４とを備えている。こ
こに従来技術との相違点は商品見本１００の構成であ
り、ポリカーボネートなどの光透過性材料を用いて中空
状に形成され、印刷等による商品外観表示層（図示せ
ず）を備える外観表示型商品見本形１０１であって、さ
らにこの外観表示型商品見本形１０１の内面または外面
に透過型光偏向手段の一具体例である透過型回折格子構
造１０２を形成したものを商品見本１００としている点
である。透過型回折格子構造１０２によって商品見本１
００の内側に照射された照明光を前方、すなわち、商品
を購入しようとする顧客側へ偏向させるものである。

【００３１】続いて、透過型回折格子構造１０２の具体
例を説明する。透過型回折格子構造１０２の一例である
矩形断面形状を有する透過型回折格子構造１０２を図
２，図３に示す。ここに例示した透過型回折格子構造１
０２は、断面が矩形である回折格子である。ここで透過
型回折格子構造１０２の機能について概略説明する。格
子ピッチｐを有する透過型回折格子構造１０２に入射し
た波長λの入射光線は回折されて、ｓｉｎθｍ＝±ｍλ
／ｐ（但し、θは回折角度、λは光の波長、ｐは格子ピ
ッチ、整数ｍは回折の次数）を満たす回折光となる。

【００３２】図２には０次、＋１次，−１次の回折光の
み図示したが、一般に回折格子は複数の次数の回折光を
発生する。図３に透過型回折格子構造１０２に対して斜
め方向から光が入射した例を示す。このように斜め方向
から光が入射した場合でも前方に出射回折光が放射され
ており、従来技術のように散乱により後方に向かう光を
低減でき、照明の効率を向上できる。

【００３３】透過型回折格子構造１０２の形状は、この
他に図４に示す正弦波形状、図５（ａ）に示す三角形
状、図５（ｂ）に示す鋸歯形状、図５（ｃ）に示す台形
形状であっても同様な効果を得ることができる。また透
過型回折格子構造１０２に入射する光は、透過型回折格
子構造１０２の表面側から入射する場合でも、裏面側か
ら入射する場合でも、ともに同様な効果がある。

【００３４】本実施形態では上述した透明型回折格子構
造１０２の機能を利用したものである。商品見本１００
の中空透明形状である外観表示型商品見本形１０１の内
面または外面に、透過型偏向手段として、上記したよう
な透過型回折格子構造１０２を形成するものである。図
６に示すように、商品見本１００の外観表示型商品見本
形１０１の内側に入射した光は外観表示型商品見本形１
０１の内面または外面に形成された透過型回折格子構造
１０２で回折されて前方に拡散される。そして、図１に
示すように顧客の方向に照明光が拡散される。従来技術
のように後方に拡散される光が発生せず、また、吸収さ
れる光も少ないため明るい照明効果が得られ、照明効率
が向上する。

【００３５】なお、一般に回折格子は光を分光する作用
があるが、商品見本１００の外観表示型商品見本形１０
１の表面には多数の方向から光が入射するため、分光さ
れた光も多数の光線が混ざりあって白色光となり、虹の
発生はない。また、商品見本１００を外側から照明する
光は、透過型回折格子構造１０２の回折格子面で透過拡
散され外観表示型商品見本形１０１の内側に入射する
が、対向する面に入射する際前方に拡散され有効に照明
に寄与する。

【００３６】さらに、透過型回折格子構造１０２として
光分岐器の構成を用いることができる。光分岐器の構成
はDammannの方法として知られているものが適用でき
る。また、特に特願２００１−２５３９２０号（発明の
名称：「回折型光学素子」）に係る発明の回折格子構造
を、本実施形態の透過型回折格子構造１０２として用い
ることで効率良く前方に光を集中できる。

【００３７】このようにして形成された透過型回折格子
構造１０２は、例えば図７，図８で示すようになる。図
８に示す回折光学素子は、図７に示す回折光学素子の設
計例を具体的に製作したものを拡大した上面図である。
また、透過型回折格子構造１０２について、図２に例示
する回折格子の場合、格子深さｄは、ｄ＝−λ／（１−
ｎ）を満たす値の近傍ｎ値を採用することで、特に効率
を良くすることができ、±１次回折光の光量は入射光量
の８０％に達する。ここにｎは透過型回折格子構造１０
２を形成した材料の照明光の波長λの領域における屈折
率である。

【００３８】以上に述べた透過型回折格子構造１０２
は、外観表示型商品見本形１０１の成形時に同時に成形
することができる。このため、本発明の商品見本照明装
置では新規な部材を追加することなく明るさの向上が達
成できる。続いて本発明の第２実施形態の商品見本照明
装置について説明する。図９は本実施形態の商品見本照
明装置の構成断面図である。

【００３９】先に述べた第１実施形態では、透明樹脂製
の外観表示型商品見本形１０１の内面あるいは外面に透
過型回折格子構造１０２を配置した商品見本１００を述
べたが、本実施形態では、図９に示すように、光透過性
材料により中空に形成された透過型商品見本形１１１、
および、光透過性材料により形成され、印刷等による商
品外観表示層（図示せず）を備える商品外観表示シート
１１２により商品見本１１０を構成する。そして、この
透過型商品見本形１１１に巻きつける商品外観表示シー
ト１１２の内面または外面に透過型偏向手段の一具体例
である透過型回折格子構造１１３を配置したものであ
る。

【００４０】透明フィルムである商品外観表示シート１
１２に対し、ロール転写などの方法で透過型回折格子構
造１１３を形成することができ、さらにコストが低い構
成とすることができる。商品外観表示シート１１２は従
来行われていた光拡散性物質を用いることなく、透過型
回折格子構造１１３を形成した面と反対の面に商品外観
表示層を設けることで第１実施形態と同様の効果を得る
ことができる。

【００４１】このように従来用いられている部材を利用
した方法であり、新規に部材を必要とせず、大きなコス
ト上昇なく明るさの向上を実現できるものである。続い
て本発明の第３実施形態について図を参照しつつ説明す
る。図１０は本実施形態の商品見本照明装置の構成断面
図、図１１は外観表示型商品見本形の断面構造図、図１
２，図１３，図１４は反射型回折格子構造の機能を説明
する説明図、図１５は商品見本の外側から照明光の拡散
を説明する説明図である。

【００４２】本実施形態の商品見本照明装置は、図１０
で示すように、商品見本１２０と、固定手段の一具体例
である棚１２と、光源の一具体例である蛍光灯１３とを
備えている。この商品見本１２０は、図１１で示すよう
に、外観表示型商品見本形１２１に反射型光偏向手段の
一具体例である反射型回折格子構造１２２および反射膜
１２３を形成している。このような構成を有する商品見
本１２０は、外部から反射型回折格子構造１２２へ照射
される光を顧客側へ反射させるように構成する。

【００４３】反射型回折格子構造１２２の構成は各種あ
り、例えば、図１１（ａ）に示すように透明樹脂で成形
された外観表示型商品見本形１２１の内側に形成した反
射型回折格子構造１２２にアルミニウムなどの反射膜１
２３を形成したもの、図１１（ｂ）に示すように外観表
示型商品見本形１２１の外側に形成した反射型回折格子
構造１２２にアルミニウムなどの反射膜１２３を形成し
たもの、図１１（ｃ）に示すように、外観表示型商品見
本形１２１の外側に反射型回折格子構造１２２が形成し
てあり、内側にアルミニウムなどの反射膜１２３を形成
した分離構造を有するものである。

【００４４】これらのように形成することで外側から入
射する照明光は、図１２、図１３に示すように、前方の
顧客側に反射偏向される。反射型回折格子構造１２２は
図１３に示す矩形であっても良いし、図１４に示す正弦
波形状であっても良いし、また、先の説明で用いた図５
のような、三角形状、鋸歯形状、台形形状であっても良
い。これら反射型回折格子構造１２２の場合、格子深さ
ｄは、ｄ＝λ／２を満たす値の近傍の値とすると特に効
率を向上させることができる。

【００４５】なお、図１１（ｃ）は、反射型回折格子構
造１２２の表面で反射偏向が生ずるものではないが、外
側から入射した照明光は、反射型回折格子構造１２２に
より透過偏向された後反射膜１２３で再度回折格子に至
り、前方に偏向された光を放射する。このように作用す
るため実質的に反射型の回折格子として機能する。この
ような反射型回折格子構造１２２を有する商品見本１２
０では、図１５で示すように、入射光が拡散光として出
射するため、商品見本１２０が明るく見える。

【００４６】以上に述べた反射型回折格子構造１２２
は、外観表示型商品見本形１２１の成形時に同時に形成
することができる。このため、本実施形態の商品見本照
明装置では新規な部材を追加することなく明るさの向上
が達成できる。続いて本発明の第４実施形態について図
を参照しつつ説明する。図１６は本実施形態の商品見本
照明装置の構成正面図、図１７は商品外観表示シートの
断面構造図である。

【００４７】本実施形態の商品見本照明装置は、図１６
で示すように、商品見本１３０と、固定手段の一具体例
である棚１２と、光源の一具体例である蛍光灯１３とを
備えている。この商品見本１３０は、さらに透過型商品
見本形１３１と商品外観表示シート１３２を備えてい
る。この商品外観表示シート１３２は、図１７で示すよ
うに、反射型偏向手段の一具体例である反射型回折格子
構造１３３および反射膜１３４を備えている。このよう
な構成を有する商品見本１３０は、外部から反射型回折
格子構造１３３へ照射される光を顧客側へ反射させる。

【００４８】第３実施形態では外観表示型商品見本形１
２１に反射型回折格子構造１２２を形成した実施形態で
あったが本実施形態では同様な考え方であり、商品外観
表示シート１３２に反射型回折格子構造１３３および反
射膜１３４を形成しても同様な効果が得られる。製造
は、樹脂成形、表示シート状の場合はロール転写など低
コストな方法で製造することができる。

【００４９】次に、本発明において用いられる回折格子
構造の具体的な実施形態として、特願２００１−２５３
９２０号に記載されている回折型光学素子を図２１〜２
５により説明する。図２１に示す回折型光学素子１は、
平面状であり、直交座標系のｘｙ平面上に置かれる。ま
た、透過型であり、下式の数９に示すＰ₁₀(ｘ,ｙ)で表
される位相差分布を持つ。

【００５０】

【数９】 但し、上式におけるＰ₁₁(ｘ,ｙ)，Ｐ₁₂(ｘ,ｙ) は下式
の数１０に示すように与えられる。なお、入射光および
出射光の波長をλとする。

【００５１】

【数１０】 回折型光学素子１の作用の説明に先立ち、ブレーズ化さ
れた位相差分布が一般的に備える性質について述べる。
まず、従来技術の説明でも触れたように、ブレーズ化さ
れた位相差分布は、入射光に対してブレーズ化される前
の位相差分布と同等に作用する。また、ブレーズ化され
た位相差分布の位相差の大きさを一定の比率で縮小した
位相差分布を用いると、元の縮小していない位相差分布
による回折光と同じ波面を持つ出射光と同時に回折され
ずに通過する光すなわち０次回折光も得られる。この位
相差を縮減する割合をａ（０≦ａ≦１）とすると、入射
光の強度を基準として、元の位相差分布に由来する回折
光の相対強度Ｉ₁と０次回折光の相対強度Ｉ₀は、原理的
に下式の数１１に示す値となる。

【００５２】

【数１１】 そして、位相差分布Ｐ₁₀(ｘ,ｙ)内に現れるＰ₁₁(ｘ,ｙ)
とＰ₁₂(ｘ,ｙ)は、特願２００１−２５３９２０号にお
いて数５（Ｐ_o(ｘ,ｙ)＝ −sinθ (ｘ cosφ ＋ｙ sin
φ )・２π／λ）で表される位相差分布Ｐ_o(ｘ,ｙ)と同
様に、入射光を偏向して出射する機能の位相差分布を表
す。すなわち、Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)は、ｚ軸の方向に進む平面
波１０が回折型光学素子１に入射すると、これを偏向し
て平面波１１に変換して出射させる位相差分布を表す。
平面波１１の進行方向はｚｘ面となす角がφ₁の面内に
あってｚ軸となす角がθ₁となる方向である。また、Ｐ
₁₂(ｘ,ｙ)は、ｚ軸の方向に進む平面波１０が回折型光
学素子１に入射すると、これを偏向して平面波１２に変
換して出射させる位相差分布を表す。平面波１２の進行
方向はｚｘ面となす角がφ₂の面内にあってｚ軸となす
角がθ₂となる方向である。

【００５３】回折型光学素子１の位相差分布Ｐ₁₀(ｘ,
ｙ)は、全体として次のように作用する。まず、位相差分
布−Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)は、下式の数１２のように表され、数
１０に示したＰ₁₁(ｘ,ｙ)との対比から明らかなよう
に、ｚ軸の方向に進む平面波１０が入射すると、これを
位相差分布Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)による偏向とｚ軸に関して対称
な方向に偏向して平面波１１'（図示せず）に変換して
出射させる機能を表している。

【００５４】

【数１２】 よって、数９の式中の一部分 mod［Ｐ₁₂(ｘ,ｙ)−Ｐ
₁₁(ｘ,ｙ),２π］は、位相差分布Ｐ₁₂(ｘ,ｙ)による偏
向と位相差分布−Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)による偏向を同時に作用
させる位相差分布をブレーズ化した分布を表している。
そして、この部分を含む数９の式中の第一の部分 ａ₁₂
・mod［Ｐ₁₂(ｘ,ｙ)−Ｐ₁₁(ｘ,ｙ),２π］は、ｚ軸の方
向に進む平面波１０が入射した場合に上述の位相差分布
に従う回折光と０次回折光に分岐してそれぞれを出射す
る作用をもつ位相差分布を表している。先に説明したよ
うに、それらの出射光の相対強度はａ₁₂の値に応じて決
まる。また、数９の式中の第二の部分 mod［Ｐ₁₁(ｘ,
ｙ),２π］は、位相差分布Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)をブレーズ化し
た分布を表している。

【００５５】従って、数９で示される位相差分布Ｐ
₁₀(ｘ,ｙ)は、上述の第一の部分で表される分岐および
偏向と第二の部分で表される偏向とを同時に作用させる
位相差分布をブレーズ化した分布となっている。ｚ軸の
方向に進む平面波１０がこの位相差分布を持つ回折型光
学素子１に入射すると、まず、第一の部分における０次
回折光に対して第二の部分の作用が加わることにより、
位相差分布Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)に従って偏向された出射光が得
られる。また、第一の部分における本来の回折光に対し
て第二の部分が作用すると、第一の部分に含まれる位相
差分布−Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)の偏向作用と第二の部分に含まれ
る位相差分布Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)の偏向作用は相殺し、第一の
部分に含まれる位相差分布Ｐ₁₂(ｘ,ｙ)に従って偏向さ
れた出射光が得られる。以上の結果として、位相差分布
Ｐ₁₀(ｘ,ｙ)の作用は、位相差分布Ｐ₁₁(ｘ,ｙ)による偏
向と位相差分布Ｐ₁₂(ｘ,ｙ)による偏向を同時に行うも
のであり、それらの出射光の強度の分岐比は係数ａ₁₂に
より定まる。

【００５６】入射光１０の強度を基準とする出射光１１
の相対強度Ｉ₁₁と出射光１２の相対強度Ｉ₁₂は、先に数
１１に示した場合と同様に、下式の数１３に示す値とな
る。

【００５７】

【数１３】 位相差分布Ｐ₁₀(ｘ,ｙ)は、下式の数１４に示したｚ軸
方向の厚み分布Ｄ₁₀で表される表面形状を持ち、屈折率
ｎの材質からなる回折型光学素子１により実現すること
ができる。なお、回折型光学素子１の周囲の媒質の屈折
率をｎsとする。

【００５８】

【数１４】 回折型光学素子１の周囲の媒質の屈折率を空気のように
１とみなせる場合には、この表面形状は下式の数１５に
示したｚ軸方向の厚み分布Ｄ_10aで表される。

【００５９】

【数１５】 この形状の例を図２２に示す。この例は、上式において
ｎ＝１．５、λ＝５２３ｎｍ、θ1＝８．５°、φ1＝１
３５°、θ2＝８．５°、φ2＝４５°の場合である。回
折型光学素子の入射側はｘｙ面に平行な平面であり、出
射側に図示した形状の表面が設けられる。図には５μｍ
角の範囲を示してあるが、回折型光学素子の出射側の表
面はこれと同じ形状をｘ軸方向とｙ軸方向に繰返し設け
たものとなる。

【００６０】図２２に示した表面形状は光の波長程度の
寸法を持つため、現在の加工技術ではこの形状をそのま
ま精度良く実現するのは困難な場合が多い。そこで、集
積回路の製造技術を適用し、このような表面形状を階段
状に近似して製作する方法が用いられる。この方法を図
２２に示した表面形状に適用した例を図２３に示す。こ
の例では、表面形状を等間隔に４段階の深さを持つ階段
形状により近似している。この方法で作られる回折型光
学素子はバイナリーオプティクスと呼ばれる。

【００６１】また、表面形状を変えなくても、回折光学
素子内部の屈折率分布を変えることによっても同じ作用
を達成することができる。屈折率分布を変える場合、位
相差分布Ｐ₁₀(ｘ,ｙ)は、一様な厚さｔを有し下式の数
１６に示した屈折率分布ｎ(ｘ,ｙ)を持つ回折型光学素
子１によって実現することができる。

【００６２】

【数１６】 本発明に係る回折型光学素子の実施形態の他の例を図２
４により説明する。

【００６３】図２４に示す回折型光学素子１は、平面状
であり、直交座標系のｘｙ平面上に置かれる。また、透
過型であり、下式の数１７に示すＰ₂₀(ｘ)で表される位
相差分布を持つ。

【００６４】

【数１７】 但し、上式におけるＰ₂₁(ｘ)，Ｐ₂₂(ｘ)，Ｐ₂₃(ｘ) は
下式の数１８に示すように与えられる。なお、λは入射
光および出射光の波長であり、ｘ0 は回折型光学素子１
上に設けた基準位置を示す位置ベクトルである。ｘ₂₀，
ｘ₂₁，ｘ₂₂，ｘ₂₃は、順に図２４中の点Ｓ2，Ｕ2，Ｖ
2，Ｗ2 のそれぞれの位置ベクトルである。点Ｓ2は図中
のｚ軸の負側に、点Ｕ2，Ｖ2，Ｗ2はｚ軸の正側に、そ
れぞれ位置する。

【００６５】

【数１８】 Ｐ₂₁(ｘ)に関して、｜ｘ₂₁−ｘ｜＋｜ｘ−ｘ₂₀｜は点Ｓ
2から回折型光学素子１上の点ｘを通って点Ｕ2に至る光
路長を、｜ｘ₂₁−ｘ₀｜＋｜ｘ−ｘ₂₀｜は点Ｓ2から回折
型光学素子１の基準位置ｘ0を通って点Ｕ2に至る光路長
を、それぞれ表している。よってＰ₂₁(ｘ)は、点Ｓ2を
通り発散して回折型光学素子１に入射光する波長λの光
を偏向し、点Ｕ2に向かって収束する出射光を与える位
相差分布を表す。同様に、Ｐ₂₂(ｘ)は点Ｓ2からの入射
光を点Ｖ2に向かう出射光に偏向する位相差分布を表
し、Ｐ₂₃(ｘ)は点Ｓ2からの入射光を点Ｗ2に向かう出射
光に偏向する位相差分布を表している。

【００６６】そして、位相差分布Ｐ₂₀(ｘ)を表す数１７
に示した式は先に述べた位相差分布Ｐ₁₀(ｘ,ｙ)と同様
の構造を持っている。よって、位相差分布Ｐ₂₀(ｘ)を持
つ回折型光学素子１の作用は、数１７に示した式に含ま
れる各位相差分布の作用を同時に行うものとなってい
る。すなわち、位相差分布Ｐ₂₁(ｘ)による偏向と位相差
分布Ｐ₂₂(ｘ)による偏向と位相差分布Ｐ₂₃(ｘ)による偏
向が同時に引き起こされるので、点Ｓ2を通り発散する
波長λの入射光２０が回折型光学素子１に入射すると、
分岐、偏向されて、点Ｕ2に向かい収束する出射光２１
と点Ｖ2に向かい収束する出射光２２と点Ｗ2に向かい収
束する出射光２３が出射される。

【００６７】各出射光の強度比は、数１７に示した式中
のａ₂₂とａ₂₃の値に応じた比率となる。ａ₂₂＞ａ₂₃のと
きは出射光２２の強度が出射光２３の強度より大きく、
逆にａ₂₂＜ａ₂₃ならば出射光２３の強度が出射光２２の
強度より大きい。また、ａ₂₂＋ａ₂₃が０に近い値ならば
出射光２１の強度が他の出射光に較べて大きく、逆にａ
₂₂＋ａ₂₃が２に近い値のときは出射光２１の強度が他の
出射光に較べて小さい。

【００６８】位相差分布Ｐ₂₀(ｘ,ｙ)は、下式の数１９
に示したｚ軸方向の厚み分布Ｄ_20aで表される表面形状
を持ち、屈折率ｎの材質からなる回折型光学素子１によ
り実現することができる。なお、回折型光学素子１の周
囲の媒質の屈折率を１とする。

【００６９】

【数１９】 回折型光学素子１の実施形態の他の例を図２５により説
明する。図２５に示す回折型光学素子１は、平面状であ
り、直交座標系のｘｙ平面上に置かれる。また、反射型
であり、下式の数２０に示すＰ₃₀(ｘ)で表される位相差
分布を持つ。

【００７０】

【数２０】 但し、上式におけるＰ₃₁(ｘ)，Ｐ₃₂(ｘ)，Ｐ₃₃(ｘ) は
下式の数２１に示すように与えられる。なお、λは入射
光および出射光の波長であり、ｘ0 は回折型光学素子１
上に設けた基準位置を示す位置ベクトルである。ｘ₃₀，
ｘ₃₁，ｘ₃₂，ｘ ₃₃は、順に図２５中の点Ｓ2，Ｕ2，Ｖ
2，Ｗ2 のそれぞれの位置ベクトルである。この４点は
何れもｚ軸の負側に位置する。

【００７１】

【数２１】 位相差分布Ｐ３０(ｘ)を表す数２０に示した式は位相差
分布Ｐ２０(ｘ)の場合とまったく同じ構成を持つので、
位相差分布Ｐ３０(ｘ)と位相差分布Ｐ３１(ｘ)，Ｐ３２
(ｘ)，Ｐ３３(ｘ)との関係も位相差分布Ｐ２０(ｘ)の場
合と同様である。従って、位相差分布Ｐ３０(ｘ)を持つ
回折型光学素子１は、位相差分布Ｐ３１(ｘ)による偏向
と位相差分布Ｐ３２(ｘ)による偏向と位相差分布Ｐ３３
(ｘ)による偏向を同時に引き起こす作用を有する。つま
り、点Ｓ３を通り発散する波長λの入射光３０が回折型
光学素子１に入射すると、分岐、偏向されて、点Ｕ３に
向かい収束する出射光３１と点Ｖ３に向かい収束する出
射光３２と点Ｗ３に向かい収束する出射光３３が出射さ
れる。さらに、各出射光の強度比は数１９に示した式中
のａ３２とａ３３の値に応じた比率となる点について
も、位相差分布Ｐ２０(ｘ)の場合と同様である。

【００７２】位相差分布Ｐ３０(ｘ,ｙ)は、下式の数２
２に示したｚ軸方向の形状分布Ｄ’３０ａで表される表
面を持つ回折型光学素子１により実現することができ
る。ここでは、回折型光学素子１の周囲の媒質の屈折率
は１である。

【００７３】

【数２２】

【００７４】

【発明の効果】このように本発明では、従来技術では照
明に寄与していなかった光を有効に照明に使われるよう
にしたため、光源の光利用効率を向上させており、同じ
明るさの光源に対して、より明るく商品見本を照明させ
ることができる。また、商品見本を照明する明るさを変
えずに、照明に必要な消費電力を低減させ、省エネルギ
ーにも寄与できる。

【００７５】総じて、新たに部材を追加することなく、
照射された光の照明効率を高める商品見本照明装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の商品見本照明装置の構
成断面図である。

【図２】透過型回折格子構造の機能を説明する説明図で
ある。

【図３】透過型回折格子構造の機能を説明する説明図で
ある。

【図４】透過型回折格子構造の格子形状を説明する説明
図である。

【図５】透過型回折格子構造の格子形状を説明する説明
図である。

【図６】商品見本の内側から照明光の拡散を説明する説
明図である。

【図７】回折格子構造の格子形状を説明する説明図であ
る。

【図８】回折格子構造の格子形状を説明する説明図であ
る。

【図９】本発明の第２実施形態の商品見本照明装置の構
成断面図である。

【図１０】本発明の第３実施形態の商品見本照明装置の
構成断面図である。

【図１１】外観表示型商品見本形の断面構造図である。

【図１２】反射型回折格子構造の機能を説明する説明図
である。

【図１３】反射型回折格子構造の機能を説明する説明図
である。

【図１４】反射型回折格子構造の機能を説明する説明図
である。

【図１５】商品見本の外側から照明光の拡散を説明する
説明図である。

【図１６】本発明の第４実施形態の商品見本照明装置の
構成正面図である。

【図１７】商品外観表示シートの断面構造図である。

【図１８】従来技術の商品見本照明装置の構成断面図で
ある。

【図１９】従来技術の商品見本照明装置の問題点を説明
する説明図である。

【図２０】従来技術の商品見本照明装置の問題点を説明
する説明図である。

【図２１】本発明に用いられる第1の実施形態の回折型
光学素子の光学系を示す図である。

【図２２】本発明に用いられる第1の実施形態の回折型
光学素子の表面形状の例を示す図である。

【図２３】本発明に用いられる第1の実施形態の回折型
光学素子の表面形状の他の例を示す図である。

【図２４】本発明に用いられる第２の実施形態の回折型
光学素子の光学系を示す図である。

【図２５】本発明に用いられる第３の実施形態の回折型
光学素子の光学系を示す図である。

【符号の説明】

１００ 商品見本 １０１ 外観表示型商品見本形 １０２ 透過型回折格子構造 １１０ 商品見本 １１１ 透過型商品見本形 １１２ 商品外観表示シート １１３ 透過型回折格子構造 １２０ 商品見本 １２１ 外観表示型商品見本形 １２２ 反射型回折格子構造 １２３ 反射膜 １３０ 商品見本 １３１ 透過型商品見本形 １３２ 商品外観表示シート １３３ 反射型回折格子構造 １３４ 反射膜 １２ 棚 １３ 蛍光灯 １４ 蛍光灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA07 AA60 AA63 3E044 AA01 EA12 EB01 EB06 FB02 FB03

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性材料により形成された中空状の商
   品見本と、 商品見本を固定する固定手段と、 商品見本を少なくとも内側から照明するため光を照射す
   る光源と、 商品見本の内面または外面に形成され、商品見本の内側
   に照射される光を商品見本の前方に偏向させる透過型光
   偏向手段と、 を備えることを特徴とする商品見本照明装置。
2. 【請求項２】光透過性材料により形成された中空状の商
   品見本形と、 光透過性材料により形成され、商品見本形の外側に配設
   されて商品見本を成す商品外観表示シートと、 商品見本形を固定する固定手段と、 商品見本形を少なくとも内側から照明するため光を照射
   する光源と、 商品外観表示シートに形成され、商品見本形を透過して
   商品外観表示シートの内側に照射される光を商品外観表
   示シートの前方に偏向させる透過型光偏向手段と、 を備えることを特徴とする商品見本照明装置。
3. 【請求項３】商品見本と、 商品見本を固定する固定手段と、 商品見本を少なくとも外側から照明するため光を照射す
   る光源と、 商品見本の外面、または、光透過性材料により形成され
   た商品見本の内面に形成され、商品見本の外側に照射さ
   れる光を商品見本の前方に偏向させる反射型光偏向手段
   と、 を備えることを特徴とする商品見本照明装置。
4. 【請求項４】商品見本形と、 商品見本形の外側に配設されて商品見本を成す商品外観
   表示シートと、 商品見本形を固定する固定手段と、 商品見本形および商品外観表示シートを少なくとも外側
   から照明する光源と、 商品外観表示シートの表面、または、光透過性材料によ
   り形成された商品外観表示シートの裏面に形成され、商
   品外観表示シートの外側に照射される光を商品外観表示
   シートの前方に偏向させる反射型光偏向手段と、 を備えることを特徴とする商品見本照明装置。
5. 【請求項５】請求項１または請求項２に記載の商品見本
   照明装置において、 前記透過型光偏光手段は、透過型回折格子構造であるこ
   とを特徴とする商品見本照明装置。
6. 【請求項６】請求項３または請求項４に記載の商品見本
   照明装置において、 前記反射型光偏光手段は、反射型回折格子構造であるこ
   とを特徴とする商品見本照明装置。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６に記載の商品見本
   照明装置において、 前記透過型回折格子構造または前記反射型回折格子構造
   は光分岐器であることを特徴とする商品見本照明装置。
8. 【請求項８】請求項５、６、７の何れか一項に記載の商
   品見本照明装置において、 前記透過型回折格子構造または前記反射型回折格子構造
   は断面が矩形形状、台形形状、三角形状、または、正弦
   波状形状の何れかであることを特徴とする商品見本照明
   装置。
9. 【請求項９】請求項５、７の何れか一項に記載の商品見
   本照明装置において、前記透過型回折格子構造は、ひと
   つの入射光を複数の出射光に分岐する回折型光学素子で
   あって、その入射光をｉ番目の出射光に変換する機能を
   表す位相差分布をＰi(ｘ)とし、以下の数式 【数１】 で表される位相差分布Ｐ(ｘ)を有する回折型光学素子で
   あることを特徴とする商品見本照明装置。
10. 【請求項１０】請求項５、７、９の何れか一項に記載の
    商品見本照明装置において、前記透過型回折格子構造
    は、透過型の回折型光学素子の位相差分布が前記Ｐ(ｘ)
    となるように、回折型光学素子の表面形状Ｄ(ｘ)が、以
    下の数式 【数２】 で表される回折型光学素子であることを特徴とする商品
    見本照明装置。
11. 【請求項１１】請求項６、７、９の何れか一項に記載の
    商品見本照明装置において、前記反射型回折格子構造
    は、反射型の回折型光学素子の位相差分布が前記Ｐ(ｘ)
    となるように、回折型光学素子の表面形状Ｄ'(ｘ)が、
    以下の数式 【数３】 で表される回折型光学素子であることを特徴とする商品
    見本照明装置。
12. 【請求項１２】請求項５、７、９の何れか一項に記載の
    商品見本照明装置において、前記透過型回折格子構造
    は、一様な厚さｔを有する回折型光学素子の位相差分布
    が前記Ｐ(ｘ)となるように、回折型光学素子の屈折率分
    布ｎ(ｘ)が、以下の数式 【数４】 で表される回折型光学素子であることを特徴とする商品
    見本照明装置。