実施の形態1.
図1は、本実施の形態にかかる照明システム200の適用例を示す説明図である。図1に示すように、本開示の第1の実施の形態にかかる照明システム200は、照明装置100及び光偏向部3を備える。
<座標の設定>
説明を容易にするために、以下に示す図においてXYZ座標を用いる。図中においてXYZ座標は、照明装置が設置された状態の座標とする。ここで、X軸は、照明装置が光を照射する空間(居室等)を形成する壁面(特に、採光部材としての光偏向部3を有する場合は、光偏向部3が設けられる壁面)と垂直な面をXY平面としたとき、該平面において光が入射する方向と平行な方向とする。なお、照明システム200において、光は、+X軸側から照明装置100に入射するものとする。また、Y軸は、XY平面においてX軸と直交する軸である。なお、XY平面は、壁面が傾斜している場合などは、壁面と垂直な面に限定されない。例えば、XY平面を、被照射面(図1に示す例では、床面B)と平行な面、又は照明装置の設置先の面である設置面(図1に示す例では、天井T)と平行な面、若しくは以下に示すZ軸に垂直な面とみなしてもよい。Z軸は、設置面に対して照明装置が延在する方向である。より具体的に、Z軸は、照明装置の設置面側の端部とその対向側(本例では、被照射面側)の端部とをつなぐ方向である。なお、照明装置が複数の部材からなる場合には、それら複数の部材の集合体としての照明装置の設置面側の端部の中心と、その対向側の端部の中心とをつなぐ方向をZ軸としてもよい。なお、+Z軸方向は被照射面から遠ざかる方向であり、-Z軸方向は被照射面に近づく方向である。以下では、このようなZ軸方向(すなわち、設置面に対して照明装置が延在する方向)を「照明装置の上下方向」又は単に「上下方向」と呼ぶ場合がある。
本実施の形態では、さらに説明を容易にするために、次のようにXYZ座標の条件を設定するが、これらはあくまで一例であってXYZ座標を限定するものではない。
・太陽は東から昇って西に沈む。すなわち、照明装置100が設置されている地域は北半球である。
・照明装置100は、天井Tに設置されて床面Bを照射する。すなわち、天井Tが設置面、床面Bが被照射面とされる。
・そして、天井Tは床面Bと平行である。
以上の条件を基に、図1に示す例では、X軸は、床面B(より具体的には、建物300の上下方向に垂直な面)と平行な方向のうち南北方向とする。なお、+X軸方向が南(S)であり、-X軸方向が北(N)である。Y軸は、床面Bと平行な方向のうち東西方向とする。なお、+Y軸方向が東(E)であり、-Y軸方向が西(W)である。Z軸方向は、建物300の上下方向に平行な方向である。ここで、建物300の上方向とは天井T側であり、下方向とは床面B側である。また、上下方向に平行な方向とは、床面Bから照明装置の設置位置(天井Tにおける位置)につながる鉛直線方向である。なお、+Z軸方向が空(天頂)の方向である。
「天頂」とは、天球上において観測者の真上に当たる点を指す。つまり、地平座標で高度が+90度の極をなす点である。地上から天頂の方向は、観測地点の垂直方向である。つまり、天頂方向は、観測地点の重力方向である。天頂方向は、観測地点の鉛直線方向である。
-X軸側から+X軸方向を見て、X軸を中心軸として、時計回りを+RX方向とし、反時計回りを-RX方向とする。また、-Y軸側から+Y軸方向を見て、Y軸を中心軸として、時計回りを+RY方向とし、反時計回りを-RY方向とする。また、-Z軸側から+Z軸方向を見て、Z軸を中心軸として、時計回りを+RZ方向とし、反時計回りを-RZ方向とする。角度の正方向は、説明をしない限り、+RX方向、+RY方向又は+RZ方向である。
<太陽の採光>
照明システム200において、光偏向部3は、建物300の開口部、例えば窓から入射した昼光L(以下、「光L」という)を採光する。ここで、光Lは、太陽Sからの直接光と他の建物等から反射した間接光とを含みうる。本実施形態では光Lを平行光として扱う。太陽Sは、東から西へと高度を変えながら移動するため、1日の中で光LのYZ平面上の入射角及びZX平面上の入射角が変化する。
光Lは、太陽Sから光偏向部3に入射する。光偏向部3に入射した光Lは、光偏向部3によって天井Tに向かう方向に出射され、照明装置100に入射する。照明装置100に入射した光Lは、照明装置100によって床面Bに向かう方向、つまり被照射面方向に出射される。
図2は、照明システム200の適用例を示す説明図であり、建物300の一部を拡大した図である。光偏向部3において、光Lが入射する領域を領域La、領域Lb、及び領域Lcとする。このとき、領域Laは領域Lbよりも天井T側に位置し、領域Lbは領域Lbcよりも天井T側に位置している。なお、図2では、照明システム200が備える照明装置100の例として、3つの照明装置100(照明装置100a、100b、100c)が示されている。
各照明装置100(照明装置100a、100b、100c)はそれぞれ、例えば接続部5を介して天井Tに設置されている。各照明装置100はそれぞれ、設置面から遠ざかる方向(-Z軸方向。本例では、被照射面に近づく方向でもある)に延在する形状である。各照明装置100において、1つの面(入射面)は、+X軸側、つまり光偏向部3側を向いている。例えば、各照明装置100は、光偏向部3の延在方向(Z軸方向)と平行な方向に少なくとも延在するように配置される。
図2に示す例において、照明装置100aは照明装置100bよりも光偏向部3側に配置され、照明装置100bは照明装置100cよりも光偏向部3側に配置されている。領域Laに入射した光Lは照明装置100a、領域Lbに入射した光Lは照明装置100b、領域Lcに入射した光Lは照明装置100cにそれぞれ入射する。
距離O1は、天井Tから光偏向部3の下端までの距離である。光偏向部3の下端は、光偏向部3の-Z軸側の端部である。また、例えば距離O1が1mとなるように光偏向部3を配置したとき、天井T上において光偏向部3の入射面から光Lが到達する位置までの距離である距離O2は、距離O2=1m/tan(α)で求めることができる。このとき、光偏向部3から出射する光Lの出射角αは任意とする。例えば建物300において、光偏向部3から-X軸側へ約10mの範囲で光Lを到達させる場合、つまり距離O2を約10mと設定した場合には、出射角αは約6°と算出される。
以下の説明において、照明装置100は、例えばYZ平面に平行になるように、つまりZ軸方向及びY軸方向に延在するように天井Tに設置され、照明装置100には光偏向部3から出射角α=6°で出射した光Lが入射するものとする。なお、以下では出射角αを6°と設定したが、出射角αは10°でもよく、また距離O2あるいは被照射領域に準じて適宜設置してもよい。なお、被照射領域は、照明装置100が光を照射する照射範囲として意図された被照射面上の領域をいう。なお、被照射面は-Z軸方向に所定距離離れた位置に定められる仮想の平面であってもよい。
図3は、実施の形態1にかかる照明装置の例を示す概略構成図である。図3に示すように、照明装置100は、天井Tから遠ざかる方向に延在するプリズム部1を少なくとも備える。以下では、プリズム部1を「第1のプリズム部」と呼ぶ場合がある。なお、図3に示す照明装置100は、さらに反射部2を備えている。照明装置100において、光Lの入射側にプリズム部1が配置され、プリズム部1の-X軸側に反射部2が配置されている。
プリズム部1及び反射部2は、例えば接続部5(図示せず)を介して被照射面と対向する天井Tに接続されている。本例においてプリズム部1及び反射部2は、YZ平面に平行になるように天井Tに設置されている。なお、既に説明したように、照明装置全体としての延在方向(特に、上下方向)と、各構成要素(本例では、プリズム部1及び反射部2)の延在方向とは必ずしも一致していなくてもよい。以下では、プリズム部1の、設置面に対する延在方向(本例では、Z軸方向)を「第1の方向」と呼び、プリズム部1の、設置面に平行な方向の延在方向(本例では、Y軸方向)を「第2の方向」と呼ぶ場合がある。
実施の形態1にかかる照明装置における一例の光線追跡図及び照明装置のプリズムの一例を示す概略構成図をまとめて示した図である。なお、図4(a)が照明装置100における一例の光線追跡図、図4(b)が実施の形態1にかかるプリズムの一例を示す概略構成図である。図4(a)は、光Lに含まれる光線L1の振る舞いを示している。また、図4(a)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。
光Lは、+X軸側から-X軸方向及び+Z軸方向に進む光として照明装置100に入射する。つまり、光Lは、+X軸側から照明装置の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きで照明装置100(より具体的には、プリズム部1)に入射する。そして、光Lは、少なくともプリズム部1で偏向され、最終的に被照射面に向かう光となって出射される。ここで、本例において「照明装置の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向き」とは、より具体的には、照明装置100の上下方向とされるZ軸において被照射面側(-Z軸側)を0°、その反対側(+Z軸側)を180°とした場合に入射光線とZ軸とのなす角が90°未満であることをいう。これを簡単に表現すると、本照明装置100の入射光が、照明装置100の上下方向においてそれに垂直な面よりも被照射面側(本例では-Z軸側である床面側)からその反対側(本例では+Z軸側である天井側)に向かう斜入射光であることを表している。
プリズム部1は、設置面から遠ざかる方向(第1の方向)に延在するとともに、天井Tと平行な方向(第2の方向)にも延在する形状、例えば、板形状であってもよい。その場合において、プリズム部1は、一方の表面(図の例では、+X軸側の表面)に1つ又は複数のプリズム1a3が形成されていてもよい。以下、プリズム1a3が形成されている表面をプリズム面1aと呼び、その反対側の表面を背面1bと呼ぶ。本例の照明装置100において、プリズム面1aはプリズム部1の+X軸側つまり光Lの入射側に配置され、背面1bはプリズム部1の-X軸側に配置されている。
プリズム面1aは、プリズム部1の基準平面(プリズム部1の延在方向であるYZ平面)に直交する方向に突出した1つ以上のプリズム1a3を備える。プリズム面1aが2以上のプリズム1a3を備える場合、プリズム1a3は第1の方向であるZ軸方向に配列される。ここで、プリズム部1の基準平面は、各プリズム1a3の底面(突出方向である+X軸方向の高さが0となる面)に相当する面としてもよい。
図4(b)に示すように、プリズム1a3は、プリズム部1の基準平面に対して最も突出方向に向かう点である頂点で接続された2つの面1a1、1a2を有し、これらの面によって山形状を形成している。以下、面1a1を第1のプリズム面又はプリズム面1a1と呼び、面1a2を第2のプリズム面又はプリズム面1a2と呼ぶ場合がある。上述したプリズム面1aは、1つ以上のプリズム1a3によって形成される山形状をなすプリズム面1a1、1a2の集合体に相当する。なお、以下では、プリズム面1aを、それが含むプリズム面1a1及びプリズム面1a2を特に区別することなく、単に「プリズム面」と呼ぶ場合がある。
プリズム1a3の頂点、つまり山形状の頂点は、当該プリズム1a3の全長(第1の方向における長さ)において-Z軸側に位置している。また、各プリズム1a3(及びそれを構成するプリズム面1a1及び1a2)は、Y軸方向(プリズム部1の、設置面の平行な方向における延在方向)に延伸している。
反射部2は、プリズム部1に対向して配置される。反射部2は、例えば板形状を有する。反射部2は、プリズム部1の-X軸側の表面(より具体的には、背面1b)から出射された光Lを反射してプリズム部1に再入射させる。反射部2は、プリズム部1から出射された光Lが入射する面である第1の面2aとその反対側の面である第2の面2bとを有する。また、反射部2は、第1の面2aにおいて、光Lを反射する反射領域2c及び光Lを透過する透過領域2dを有する。
反射領域2cは、プリズム部1から出射した光を入射し、入射した光をプリズム部1側に反射させる。反射領域2cで反射した光は、プリズム部1側に進行する光となって、プリズム部1に再入射する。透過領域2dは、プリズム部1から出射された光を入射し、入射した光を透過する。透過領域2dを透過した光は、第2の面2bから出射される。つまり、透過領域2dを透過した光は、照明装置100の-X軸側に出射される。
図4(a)に示すように、光Lは、照明装置100の上下方向(本例のプリズム部1の第1の方向でもある)に垂直な面に対して、+X軸側から+Z軸方向に進む斜入射光として入射する。つまり、光Lは、+X軸側から、照明装置100の上下方向(本例では、プリズム部1の第1の方向でもある)に対して、被照射領域側に鋭角となる向きでプリズム部1に入射する。
プリズム面1aは、基準面1a4、及び基準面1a4上に形成された1つ以上のプリズム1a3を備えている。基準面1a4上に複数のプリズム1a3が隙間なく形成されている場合には、基準面1a4は仮想面となる。また、基準面1a4及び背面1bは、例えば、YZ平面に平行である。また、基準面1a4は、プリズム1a3において、プリズム面1a1及びプリズム面1a2の背面1b側の端部を接続して形成される面である。
光Lに含まれる光線L1は、プリズム部1に入射する光線である。以下の例において、プリズム部1に入射する光線L1に対応する光線を、第1の光と定義する。光線L2は、プリズム面1aで偏向し、反射部2に向けて出射する光線である。光線L3は、反射部2で反射されてプリズム部1に再入射する光線である。光線L4は、プリズム面1aで偏向されプリズム部1から出射する光線である。
角度β(以下、「プリズム角β」という)は、プリズム面1a2とYZ平面、つまりプリズム面1a2と基準面1a4とがなす角度である。角度δは、プリズム面1a1と基準面1a4とがなす角度である。入射角αaは、プリズム面1aに入射する光線L1の基準面1a4に対する入射角である。出射角αbは、背面1bから出射される光線L2の出射角である。出射角αcは、プリズム面1aから出射される光線L4の基準面1a4に対する出射角である。ただし、後述する図20の例のように、プリズム部1がZ軸方向に対して傾斜している場合はこの限りでなく、入射角αaは、Z軸(照明装置100の上下方向)に対する入射角とし、出射角αbは、Z軸(照明装置100の上下方向)に対する出射角とする。
図4において、光線L1は、プリズム部1に対して+X軸側から入射し、光線L2としてプリズム部1の-X軸側に出射される。その後、光線L2は反射部2の反射領域2cで反射されて、光線L3となって背面1bから再びプリズム部1に入射する。プリズム部1に入射した光線L3は、プリズム面1a2で偏向され、光線L4として出射し、-Z軸方向、つまり床面B方向に進行する。これによって、光偏向部3を出射し、+X軸側から照明装置100の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きに進行する光線L1を、プリズム部1での偏向を少なくとも利用して、+X軸方向に進みかつ照明装置100の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きに進行する光線L4として出射することができる。
なお、説明を容易にするために、光線L3がプリズム面1a1で全反射して+Z軸方向に進行する光線は示していない。
図4において、プリズム1a3の角度δを90°、プリズム1a3のプリズム角βを33.5°とする。また、光線L1はプリズム面1aに入射して、偏向されて光線L2として背面1bから出射される。また、プリズム面1aから光線L4として出射される。光線L1の入射角αaは6°、光線L2の出射角αbは-12.4°、光線L4の出射角αcは51°である。
図5は、出射角αcの算出方法を示す説明図である。以下に記す角度θにおいて、各角度θの有効桁数を小数点2桁としているため、算出され記載されている値に若干の差が発生している場合がある。
上述のように、プリズム1a3の角度δを90°、プリズム1a3のプリズム角βを33.5°とする。プリズム角βに光線L1の入射角αaを加えた角度を角度θ1とする。図5(a)において、角度θ1は39.5°である。スネルの法則を用いて、角度θ1からプリズム面1a2における出射角である角度θ2を算出する。このとき、屈折率を1.4918、波長を587.6nmとする。角度θ2は、sin(θ1)×1(空気の屈折率)=sin(θ2)×1.4918から算出でき、図5(a)において、角度θ2は25.24°である。
また、基準面1a4における出射角である角度θ3は、以下の式から8.26°であると算出できる。
180-(θ2+θ3)=90+(90-β)
180-(25.24+θ3)=180-33.5
θ3=8.26
図5(b)において、算出された角度θ3から、プリズム部1の背面1bと、プリズム部1の背面1bから出射する光線L2との角度である角度θ4をsin(θ3)×1.4918=sin(θ4)を用いて算出する。図5(b)において、角度θ4は、12.38°である。
図5(c)において、プリズム面1a2における入射角である角度θ5は、角度θ3にプリズム角βを加えることにより、41.76°であると算出できる。算出された角度θ5によって、プリズム面1a2における出射角である角度θ6を算出できる。図5(c)において、角度θ6はsin(θ5)×1.4918=sin(θ6)から83.49°であると算出できる。
そして、図5(c)における角度θ7、つまり図4における光線L4の出射角αcを、θ7=θ6-(θ5-θ3)から算出し、出射角αcが49.99°であると求められる。
図6は、実施の形態1にかかる照明装置における一例の光線追跡図と照明装置のプリズムの一例を示す概略構成図とプリズム部の部分拡大図とをまとめて示した図である。なお、図6(a)(c)(d)が照明装置100における一例の光線追跡図、図6(b)が実施の形態1にかかるプリズム面を構成するプリズムの一例を示す概略構成図である。図6(a)は光Lに含まれる光線L11及び光線L21の振る舞いを示し、図6(c)は光線L14及び光線L24の振る舞いを示し、図6(d)は光線L15の振る舞いを示している。図6において、光線L11~L15を一点鎖線で示し、光線L21~L24を実線で示す。また、図6(a)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。本例においても、光線L11及び光線L21を含む光Lは、+X軸側から-X軸方向及び+Z軸方向に進む光として照明装置100に入射する。
まず、光線L11の振る舞いについて説明する。光線L11は、照明装置100の上下方向(本例のプリズム部1の第1の方向でもある)に垂直な面に対して、+X軸側から+Z軸方向に進む斜入射光としてプリズム部1に入射し、光線L12として-X軸側に出射される。その後、光線L12は反射部2の反射領域2cで反射されて、光線L13となって背面1bから再びプリズム部1に入射する。プリズム部1に入射した光線L13は、プリズム面1a2で反射された後、隣接するプリズムのプリズム面1a2等での屈折を経て-X軸方向及び-Z軸方向に進む光線L14となる。光線L14は、その後、背面1bで反射されて、+X軸方向及び-Z軸方向に進行する光線L15となる。光線L15は、その後、プリズム面1a1で屈折して、+X軸方向に進みかつ照明装置100の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きに進行する光として出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。なお、説明を容易にするために、光線L13がプリズム面1a1で全反射して+Z軸方向に偏向された光線は示していない。
図6において、プリズム1a3の角度δを90°、プリズム1a3のプリズム角βを42.5°とする。光線L11はプリズム面1aに入射して、プリズム面1aで屈折して背面1bから出射される。光線L11の入射角αaは6°、光線L12の出射角αbは-18.7°、光線L15の出射角αdは43.8°である。
以下、光線L11を含む光Lにおける出射角αdの算出方法を記す。図7は、出射角αdの算出方法を示す説明図である。図7(b)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。上述のように、プリズム1a3の角度δを90°としたとき、プリズム1a3のプリズム角βは42.5°である。図7(a)において、光線L13は、角度θ3(後述)で基準面1a4に入射する。このとき、角度θ5は、角度θ3にプリズム角βを加えた角度である。また、角度θ5は、プリズム面1a2における反射角であり、54.86°である(後述)。sin(θ5)×1.4918>1であり、全反射条件を満たすため、光線L13はプリズム面1a2を反射する。
プリズム面1a2を反射した光線L13は、プリズム面1a1における入射角である角度θ6でプリズム面1a1に入射する。角度θ6は、θ6=θ5+42.5°-90°から、7.36°であると算出できる。プリズム面1a1で光線L13は屈折し、プリズム面1a1における出射角である角度θ7で出射する。角度θ7は、sin(θ6)×1.4918=sin(θ7)から、11.02°であると算出できる。プリズム面1a1を出射した光線L13は、被照射領域側の別のプリズム1a3のプリズム面1a2に角度θ8で入射する。角度θ8は、θ8=90-(180-47.5-90-11.02)から、58.52°であると算出できる。
プリズム面1a2で光線L13は角度θ9で屈折する。角度θ9は、sin(θ8)=sin(θ9)×1.4918から、34.87°であると算出できる。屈折した光線L13は、プリズム面1a1の入射角である角度θ10でプリズム面1a1に入射する。角度θ10は、θ10=(180-42.5-θ9)-90から、12.63°であると算出できる。
光線L13は、角度θ11でプリズム面1a1を出射し、被照射領域側の別のプリズム1a3のプリズム面1a2に角度θ12で入射する。角度θ11は、sin(θ10)×1.4918=sin(θ11)から19.04°、角度θ12はθ12=(90-θ11+47.5)-90から28.46°であると算出できる。
角度θ12でプリズム面1a2に入射した光線L13は、プリズム面1a2において角度θ13で屈折し、-X軸方向に進行する。角度θ13は、sin(θ12)=sin(θ13)×1.4918から18.63°であると算出できる。プリズム面1a2で屈折した光線L13と、基準面1a4に垂直なXY平面との角度θ14は、θ14=θ13+42.5°から61.13°であると算出できる。このとき、角度θ14が角度θ5よりも大きい場合、全反射する。
また、図7(b)において、光線L14は背面1bに角度θ14で入射し、角度θ14で反射する。
図7(c)において、背面1bで反射した光線L14は、プリズム1a3に入射し、プリズム面1a1に角度θ15で入射する。角度θ15は、θ15=90°-θ14から、28.87°であると算出できる。プリズム面1a1において、角度θ16で屈折した光線L14は、光線L15として角度θ17、つまり出射角αdで出射する。角度θ16はsin(θ15)×1.4918=sin(θ16)から46.08°、角度θ17は、θ17=90°-θ16から、43.92°であると算出できる。
次に、光線L21の振る舞いについて説明する。光線L21は、プリズム部1に対して+X軸側から入射し、光線L22として-X軸側に出射される。そして、反射部2の反射領域2cで反射された光線L23は、背面1bから再びプリズム部1に入射する。プリズム部1に入射した光線L23は、プリズム面1a2で反射される。
光線L24は、プリズム面1a2で反射された光線L23である。光線L24は、-Z軸方向に進行し、プリズム面1a1で屈折(偏向)されて出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。なお、説明を容易にするために、光線L23がプリズム面1a1で全反射して+Z軸方向に進行する光線は示していない。
光線L21はプリズム面1aに入射して、屈折して背面1bから出射する。このとき、光線L21の入射角αaは6°、光線L22の出射角αbは-18.7°、光線L24の出射角αcは78.9°である。
以下、光線L21を含む光Lにおける出射角αcの算出方法を記す。図8は、出射角αcについて算出方法を示す説明図である。上述のように、プリズム1a3の角度δを90°、プリズム1a3のプリズム角βを42.5°とする。また、プリズム角βに光線L21の入射角αaを加えた角度を角度θ1とする。
図8(a)において、角度θ1は48.5°である。スネルの法則を用いて、角度θ1から角度θ2を算出する。角度θ2は、sin(θ1)×1(空気の屈折率)=sin(θ2)×1.4918から算出でき、図8(a)において、角度θ2は30.14°である。また、プリズム部1に入射し、プリズム面1a2で屈折した光線L21との角度θ3は、42.5°=θ2+θ3から12.36°であると算出できる。
図8(b)において、算出された角度θ3から、プリズム部1の背面1bと、プリズム部1の背面1bから出射する光線L22との角度である角度θ4をsin(θ3)×1.4918=sin(θ4)を用いて算出する。図8(b)において、角度θ4は、18.54°である。
図8(c)において、角度θ5は、角度θ3にプリズム角βを加えることにより算出できる。角度θ5は54.82°である。
図8(d)において、算出された角度θ5によって、角度θ6を算出できる。図8(c)において、角度θ6はθ6=θ5+42.5°-90°から、7.36°であると算出できる。そして、プリズム面1a1に角度θ6で入射した光線L23は、角度θ7で屈折し、光線L24として出射する。角度θ7は、sin(θ6)×1.4918=sin(θ7)から11.02°であると算出できる。図8(d)における角度θ8、つまり図6における光線L24の出射角αcは、θ8=90°-θ7から78.98°であると算出できる。
光線L4の出射角αc(51°)及び光線L14の出射角αd(43.8°)に対して、光線L24の出射角αc(78.98°)は大きくなる。つまり、光線L24は、被照射領域の照明装置100に近い領域に照射される。
一方、反射部2の透過領域2dが光線L11及び光線L21の一部を透過した場合、それぞれ出射角αbで反射部2から出射される。このとき、出射角αbはそれぞれ-18.7°である。
また、上述のように、光線L21が6°で入射し、プリズム1a3のプリズム角βが42.5°の場合、照明装置100は、照明装置100に近い被照射領域を照明する。
プリズム1a3のプリズム角βが33.5°及び42.5°の間の角度、例えば35°又は40°の場合には、図6の光線L21のように、プリズム面1a2で全反射して出射する光線L24は少なくなる。そして、光線L11のようにプリズム面1a1で屈折して出射される。
また、プリズム角βが42.5°よりも大きい場合には、光線L21の出射角αcが78.9°よりも小さくなり、照明装置100から離れた被照射領域を照明する。そして、光線L21の成分が多くなり、光線L11の成分は少なくなる。
また、プリズム角βが40°の場合には、図5の出射角αcに相当する出射角は88.2°となり、光線L21の振る舞いとなる。照明装置100は、照明装置100に近い被照射領域を照明する。
また、プリズム角βが42.5°の場合、光線L11及び光線L21は、被照射領域に照射される位置が異なる。そのため、被照射領域を広くできる。
図3に示す例において、照明装置100は、設置面から遠ざかる方向である第1の方向に延在するプリズム部1を備える。プリズム部1は、第1の方向に直交する方向に突出する1つ以上のプリズム1a3を有し、第1の方向に対して被照射領域側に鋭角となる向きでプリズム部1に入射した第1の光(光線L1)をプリズム部1で偏向させて、被照射領域に向かう光(光線L4)にして出射する。
さらに、照明装置100は、プリズム部1の第1の光(光線L1)が入射する面を入射面、その反対側を反入射面としたとき、プリズム部1の反入射面側に配置される反射部2を備える。反射部2は、プリズム部1の入射面に入射してプリズム部1の反入射面から出射される第1の光(光線L2)を反射してプリズム部1の反入射面に再入射させる。また、反射部2は、プリズム部1から出射される光(光線L2)の少なくとも一部を透過する。
上述の構成によって、天井T全体に照明装置100を配置することなく、照明装置100に入射した光Lを、照明装置100を挟んだ両側の被照射領域に照射することができる。これにより、被照射領域の大きさに対して照明装置100を小型化できる。
なお、照明装置100が反射部2を備える例を示したが、プリズム部1に入射した光Lを被照射領域に向かう光Lにできれば、必ずしも反射部2を備えなくてもよい。
<変形例1>
図9は、変形例1にかかる照明装置を示す概略構成図である。照明装置101は、プリズム部1のプリズム面1aが反射部2と対向する面に形成されている点で照明装置100と相違する。つまり、第1の光が入射する入射面は背面1b、その反対側の反入射面はプリズム面1aである。
照明装置101のプリズム部1は、-X軸側である反射部2に対向する面にプリズム面1a、+X軸側に背面1bを有する。つまり、照明装置101は、Z軸を中心に照明装置100のプリズム部1を180°回転した構成である。
図10は、変形例1にかかる照明装置における一例の光線追跡図及び照明装置のプリズムの一例を示す概略構成図をまとめて示した図である。図10(a)は光Lに含まれた光線L31の振る舞いを示し、図10(b)は図10(a)の一部を拡大した図である。図10において、光線L31を含む光Lは+X軸側から照明装置101に入射する。図10(a)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。
図10において、光線L31は、プリズム部1に対して+X軸側から入射し、プリズム面1a2で屈折して光線L32として-X軸側に出射される。プリズム面1a2から出射された光線L32は、反射部2に到達する。反射部2の反射領域2cで反射された光線L33は、プリズム面1aに入射し、プリズム面1a2で屈折する。
プリズム面1aに入射した光線L33は、背面1bで屈折して光線L34として+X軸側に出射される。背面1bから出射された光線L34は、+X軸方向及び-Z軸方向に進行する(光の進行方向の成分としてX軸方向及び-Z軸方向を有する)。これによって、+X軸側から照明装置101の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きに進行する光線L31を、プリズム部1での偏向を少なくとも利用して、+X軸側から照明装置100の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きに進行する光線L34として出射することができる。
図10において、例えばプリズム1a3の角度δを90°とし、プリズム角βを45°とする。光線L31は背面1bからプリズム部1に入射して、プリズム面1aで偏向された後、背面1bから出射される。光線L31の入射角αaは6°、光線L32の出射角αbは-33.4°、光線L34の出射角αcは65°である。このとき、照明装置101に近い被照射領域を照明することができる。
一方、反射部2の透過領域2dが光Lを透過した場合には、反射部2から出射角αbで出射される。このとき、出射角αbは-33.4°である。反射部2から出射された光線L32は、-Z軸方向に進行する(不図示)。
図11は、変形例1にかかる照明装置における一例の光線追跡図及び照明装置のプリズムの一例を示す概略構成図をまとめて示した図である。図11(a)は光Lに含まれる光線L41及び光線L51の振る舞いを示し、図11(b)は図11(a)の一部を拡大した図であり、光線L41~44は一点鎖線、光線L51~54は実線で示す。図11(a)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。
光線L41は、プリズム部1に対して、+X軸側から入射して、-X軸側に出射される。光線L41は、背面1bからプリズム部1に入射してプリズム面1aに到達する。プリズム面1aに到達した光線L41はプリズム面1a2で反射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。
プリズム面1a2で反射された光線(以下、光線L42という)は、他のプリズム1a3を透過しながら、-Z軸側に進行する。-Z軸側に進行した光線L42は、背面1bに到達する。背面1bに到達した光線L42は、屈折して出射される。そして、背面1bから出射された光線L44は、-Z軸方向に進行する。つまり、照明装置100の光線L11と異なり、照明装置101の光線L41は、反射部2に到達することなく、+X軸方向に進行し、光線L44として被照射領域に照射される。
図11において、例えばプリズム1a3の角度δを90°とし、プリズム角βを59°とする。光線L41は背面1bから入射して、プリズム面1aで屈折(偏向)した後、背面1bから出射される。光線L41の入射角αaは6°であり、光線L44の出射角αcは66.9°である。
光線L51は、プリズム部1に対して、+X軸側から入射して、-X軸側に出射される。プリズム部1に入射した光線L51は、プリズム面1a2で反射されてプリズム面1a1から出射される。ここでの反射は、例えば、全反射である。プリズム面1a1から出射された光線(以下、光線L52という)は、反射部2に到達する。
そして、反射部2の反射領域2cで反射された光線(以下、光線L53という)は、プリズム面1aから再びプリズム部1に入射する。プリズム部1に入射した光線L53は、他のプリズム1a3を透過し背面1bに到達する。背面1bに到達した光線L53は、背面1bで屈折して出射される。そして、背面1bから出射された光線L54は、-Z軸方向に進行する。
光線L51は背面1bに入射して、屈折してプリズム面1aから出射される。光線L51の入射角αaは6°、光線L52の出射角αbは-52.6°、光線L54の出射角αdは75.1°である。
一方、反射部2が光Lを透過する場合には、出射角αbで反射部2から出射される。このとき、出射角αbは-52.6°である。反射部2から出射された光線L52は、-Z軸方向に進行する。
照明装置101において、例えば、プリズム1a3のプリズム角βが45°と59°との間の角度である50°の場合、光線L41のように振る舞う。プリズム面1aに到達した光線L41はプリズム面1a2で反射され、光線L42となる。ここでの反射は、例えば、全反射である。光線L42は、再びプリズム面1aに到達した後に、再び背面1bの方向に進行する。そして、光線L42は、背面1bで屈折して出射される。
また、例えば、プリズム1a3のプリズム角βが55°の場合、多くの光線は、図11に示す光線L41又は光線L51と同様の振る舞いをする。ただし、出射角αc、出射角αdは、プリズム角βが45°の場合と比較して小さくなる。プリズム角βが55°の場合の照明装置101は、プリズム角βが45°の場合と比較して、照明装置101から遠い被照射領域を照明する。照明装置101から遠い被照射領域を照明するということは、例えば、図2に示す照明装置100aが、照明装置100bの近くの被照射領域を照明するということである。
上述の構成によって、天井T全体に照明装置100を配置することなく、照明装置100を挟んだ両側の被照射領域に、入射した光Lを照射することができる。これにより、被照射領域の大きさに対して照明装置100を小型化できる。
<変形例2>
図12は、変形例2にかかる照明装置を示す概略構成図である。照明装置102は、プリズム部1とともに第2のプリズム部(以下、「プリズム部11」という)を備える点で照明装置100と相違する。
プリズム部11は、図3において示したプリズム部1と同様でよい。つまり、プリズム部11のプリズム11a3のプリズム角β、角度δは、プリズム部1のプリズム1a3のプリズム角β、角度δと同様でよい。そして、プリズム部1のプリズム1a3は、+X軸方向に突出しており、プリズム部11のプリズム11a3は、-X軸方向に突出している。
つまりプリズム部11は、プリズム部1の形状を第1の方向に対して対称に配置した形状である。
反射部2は、プリズム部1とプリズム部11との間に配置されている。つまり、プリズム部1において、第1の光が入射する面を入射面、その反対側の面を反入射面としたとき、反射部2は、反入射面側に位置する。また、プリズム部11において、プリズム部1と対向する面を対向面としたとき、反射部2は、プリズム部11の対向面側に配置される。
ここで、照明装置102に入射する光Lの光線L1の入射角αaを、例えば6°とする。また、プリズム部1から反射部2までの光路長は、反射部2からプリズム部11まで光路長と等しい。プリズム部11の形状は、プリズム部1の形状と同様であるとした場合、反射部2で反射された光線L3の光路は、反射部2に対して反射部2を透過した光線L2の光路、つまり光Lが光学系を横断する際にとる経路と対称となる。
図12に示す例において、照明装置102は、1つ以上のプリズム11a3を有し、プリズム部1と対向して配置されるプリズム部11を備える。プリズム部1及びプリズム部11は、それぞれプリズム1a3、11a3が形成されている面であるプリズム面1a、11aを有し、互いのプリズム面1a、11aが内向き又は外向きに対向するように配置され、第1の光をプリズム部1及びプリズム部11で偏向させ、被照射領域に向かう光にして出射する。
また、照明装置102は、1つ以上のプリズム11a3を有し、プリズム部1と対向して配置されるプリズム部11と、プリズム部1の第1の光が入射する面を入射面、その反対側を反入射面としたとき、プリズム部1の反入射面側に配置される反射部2と、を備える。プリズム部1及びプリズム部11は、それぞれプリズム1a3、11a3が形成されている面であるプリズム面1a、11aを有し、互いのプリズム面1a、11aが、反射部2を挟んで内向き又は外向きに対向するように配置される。反射部2は、プリズム部1の入射面に入射してプリズム部1の反入射面から出射される第1の光を反射してプリズム部1の反入射面に再入射させるとともに、プリズム部1から出射される光の少なくとも一部を透過させてプリズム部11に入射させ、第1の光をプリズム部1及びプリズム部11で偏向させ、被照射領域に向かう光にして出射する。
ここで、プリズム面1a、11aが内向きで対向するとは、例えば、プリズム面1aのプリズム1a3が-X軸方向に突出し、プリズム面11aのプリズム11a3が+X軸方向に突出していることを意味する。
また、プリズム面1a及びプリズム面11aが外向きで対向するとは、例えば、プリズム面1aのプリズム1a3が+X軸方向に突出し、プリズム面11aのプリズム11a3が-X軸方向に突出していることを意味する。
このように、照明装置102は、プリズム部1と対向して配置されるプリズム部11を備えることによって、被照射領域を対称に照明することができる。
また、照明装置102は、反射部2を除いてもよい。その場合は、+X軸方向側から入射した光線は-X軸方向から出射されることとなる。これにより、例えば、図2の照明装置100a、100b、100cのように複数の照明装置を備える場合において、+X軸側に置かれた照明装置(本例でいうと、照明装置102a)から出射した光はその-X軸側に置かれた隣接の照明装置(本例でいうと、照明装置102b)の被照射領域を照明する。また、その照明装置(本例でいうと、102b)から出射した光は、さらに-X軸側に置かれた隣接の照明装置(本例でいうと、102c)の被照射領を照明する。このように、照射範囲が非対称の照明装置であっても複数の照明装置を備えれば、各照明装置の直下付近の被照射領域を照明することが可能となり、照明システム全体として被照射領域の照度分布の均一化が図れる。ただし、その際には、各照明装置から出射する光の出射角度を、空間内における各照明装置の配置に従って、適宜設定する必要がある。
また、プリズム部1、11を同様の形状とすることにより、製造コストを削減することができる。
なお、プリズム部11のプリズム11a3のプリズム角β、角度δをプリズム部1のプリズム1a3のプリズム角β、δと同様の角度とする例を示したが、異なる角度としてもよい。つまり、プリズム面1a及びプリズム面11aが異なるものであってもよい。
また、反射部2からプリズム部11までの距離を、反射部2からプリズム部1までの距離と等しくしてもよい。被照射領域の状態によって、プリズム部1及びプリズム部11から反射部2までの距離を変えてもよい。
また、プリズム部1の有するプリズム1a3のプリズム角β、及びプリズム部11の有するプリズム11a3のプリズム角βが異なっていてもよい。
<変形例3>
図13は、変形例3にかかる照明装置の例を示す概略構成図及び照明装置のプリズム面1aの一部を拡大した図をまとめて示した図である。図13(a)は照明装置103の概略構成図を示し、図13(b)は図13(a)のプリズム面1aの一部を拡大した図である。照明装置103において、プリズム部12及びプリズム部13は同様の形状であり、プリズム部12、13はプリズム部1と異なる形状である。
プリズム面12aは、プリズム12a3として、例えば、プリズム12a31、プリズム12a32、プリズム12a33、プリズム12a34及びプリズム12a35を有し、これらは+Z軸側から-Z軸方向に向けて順に並んでいる(図14を参照)。そして、プリズム12a3は、プリズム12a31からプリズム12a35までの配列が繰り返されている。
プリズム12a31のプリズム面12a21の角度はプリズム角β1、プリズム12a32のプリズム面12a22の角度はプリズム角β2、プリズム12a33のプリズム面12a23の角度はプリズム角β3、プリズム12a34のプリズム面12a24の角度はプリズム角β4、及びプリズム12a35のプリズム面12a25の角度はプリズム角β5である。
例えば、プリズム12a31~12a35は、+Z軸側から-Z軸方向に向けて、プリズム角βが大きくなるように形成される。つまり、プリズム角β2はプリズム角β1よりも大きく、プリズム角β3はプリズム角β2よりも大きい。プリズム角β4はプリズム角β3よりも大きく、プリズム角β5はプリズム角β4よりも大きい。ここで、例えば、プリズム角β1を32.5°、プリズム角β2を32.7°、プリズム角β3を32.9°、プリズム角β4を33.1°、及びプリズム角β5を33.3°とする。角度δは90°とする。
図14は、変形例3にかかる照明装置における一例の光線追跡図及び照明装置のプリズム面を構成するプリズムの一例を示す概略構成図をまとめて示した図である。図14(a)は光Lに含まれる光線L61及び光線L71の振る舞いを示し、図14(b)は図14(a)のプリズム面12aの一部を拡大した図である。光線L61は一点鎖線、光線L71は実線で示す。図14(a)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。
光線L61及び光線L71を含む光Lの入射角αaを、例えば6°とする。光線L61及び光線L71は、各プリズム12a31、12a32、12a33、12a34、及び12a35に入射する。つまり、光線L61及び光線L71は、各プリズム面12a21、12a22、12a23、12a24、及び12a25から各プリズムに入射する。
光線L61は、図6に示すL21と同様の振る舞いをする。光線L71は、図6に示すL11と同様の振る舞いをする。図14において、光線L61の角度αcの角度範囲γ61aは、例えば、+Z軸側から76.5°、78.8°、78.0°、77.2°、76.5°である。光線L71の角度αdの角度範囲γ71bは、例えば+Z軸側から44.2°、45.2°、46.0°、46.2°、46.1°である。
図14において、反射部2は光線L62の一部及び光線L72の一部を透過している(図示せず)。しかし、照明装置103において、プリズム部13は、反射部2に対してプリズム部12と対称の位置に配置されるため、変形例2と同様に、反射部2で反射された光線L63、L73の光路は、反射部2に対して反射部2を透過した光線L62、L72の光路と対称である。そのため、照明装置103は、被照射領域において、反射部2に対して対称に照明できる。
このように、照明装置103は、プリズム部12、13に異なるプリズム角βを有する2以上のプリズム12a3、13a3が含まれることによって、角度範囲γ61a、γ71bで光線L61及び光線L71が出射されることから、被照射領域の照射範囲を広げることができる。
なお、各プリズム角βは任意に設定すればよい。各プリズム角βは、照明装置103に近い被照射領域に到達する光量が多くなるように設定することが好ましい。
また、例えば、プリズム12a3を、+Z軸側から-Z軸方向に向けて、プリズム角βが小さくなるように配列してもよい。つまり、プリズム角β2はプリズム角β1よりも小さくプリズム角β3はプリズム角β2よりも小さい。プリズム角β4はプリズム角β3よりも小さく、プリズム角β5はプリズム角β4よりも小さい。
また、プリズム角βを配列の順序に対して次第に変化させる例を示したが、複数のプリズム12a3、13a3のプリズム角βの大きさをランダムとしてもよい。
また、プリズム部12及びプリズム部13の少なくとも一方は複数のプリズム12a3、13a3を有し、複数のプリズム12a3、13a3には、異なるプリズム角βを有する2以上のプリズム12a3、13a3が含まれていてもよい。
<変形例4>
図15は、変形例4にかかる照明装置を示す概略構成図である。照明装置104において、反射部2、プリズム部1及びプリズム部11は変形例2と同様のため、同じ符号を付して、その説明を省略する。照明装置104は、第1の光拡散部21、210(以下、「光拡散部21、210」という)を備える点で照明装置102と相違する。
変形例4において、光拡散部21、210は、例えば入射した光Lを拡散透過又は拡散反射する。プリズム部1、11の機能を優先するために、光拡散部21、210において光Lを散乱する強度は、光拡散部21、210を透過する光の指向性を保つよう設定することが好ましい。
ここで、光拡散部21において、光Lが入射する面を第3の面21a、これの反対側の面であり、プリズム部1と対向する面を第4の面21bとする。また、光拡散部210において、光Lが出射する面を第5の面210a、これの反対側の面であり、プリズム部11と対向する面を第6の面210bとする。変形例4では、第3の面21aをガウス角8°とし、第5の面210aをガウス角8°とする。
ここで、ガウス散乱のガウス角は、ガウス分布の標準偏差(σ)を指定し、FWHM=2σ×(2×ln2)0.5で表す。ここで、FWHM(Full Width at Half Maximum)は半値全幅を示している。
図15に示す例において、照明装置104は、プリズム部1の第1の光が入射する面を入射面、その反対側を反入射面とし、プリズム部11のプリズム部1と対向する面を対向面、その反対側を反対向面としたとき、入射面及び反対向面の少なくとも一方と対向して配置される光拡散部21、210を備える。光拡散部21、210は、対向する入射面又は反対向面から出射された光Lを拡散させる。
このように、照明装置104は、光拡散部21、210を備えることによってプリズム部1、11から出射された光の色むらを軽減できる。また、被照射領域に到達する光の領域を広げることができる。
図16は、変形例4にかかる照明装置のシミュレーション条件を示す図である。平行光である光Lは、+X軸方向から天井Tに設置された照明装置104に入射する。プリズム部1、11、反射部2、及び光拡散部21、210は、例えば板形状とし、例えば、それぞれYZ平面に平行に配置されている。ここで、プリズム部1、11のプリズム角βは、それぞれ42.5°とする。
照明装置104への光Lの入射角αを6°とする。つまり、光Lの光拡散部21への入射角αは6°である。また、照明装置104の中心を通り、設置面に垂直な軸を中心軸Cとする。中心軸Cは、Z軸に平行な軸である。以下では、中心軸Cを照明装置の光軸(中心軸C)と呼ぶ場合がある。
照明装置104のZ軸方向長さSは210mmとする。つまり、照明装置104の-Z軸側(下端側)の端部は、天井Tから床面B側に長さSの位置にある。
天井Tから床面Bまでの距離Hは3000mm(3m)である。床面BのX軸方向の長さDは10000mm(10m)である。つまり、床面Bは、中心軸Cより+X軸側に5000mm延びている。また、床面Bは、中心軸Cより-X軸側に5000mm延びている。
ここで、例えば、照明装置104はX軸方向に2000mm(2m)間隔で配置されている。その場合には、照明装置104の長さSはS=tan(6°)×2m≒210mmによって好ましい照明装置104の長さSが求められる。ここで、6°は、π/30radである。なお、照明装置104の長さSは適宜設定すればよい。
図17は、変形例4にかかる照明装置のシミュレーション結果の一例を示す図であり、床面BのX軸方向の照度特性の一例を示す図である。シミュレーションの条件は、図16で示した条件である。縦軸は、最大照度で正規化した相対照度(a.u.)を示す。横軸は、X軸方向の位置(mm)を示す。横軸では、-5000mmから5000mmまでを表す。横軸の「0mm」は、照明装置104の中心軸Cの位置(本例では反射部2の中心)である。相対照度曲線P1は、実線で示す。
X軸方向において、相対照度曲線P1は0mmの位置に対して対称となっている。そして、相対照度曲線P1は、光拡散部21、210の光拡散効果によって、滑らかな曲線となっている。また、相対照度曲線P1は0mm付近で低下している。つまり、反射部2に近い位置での床面B上では暗い領域が発生している。そのため、例えば、照明装置104がX軸方向に2m間隔で配置されている場合には、相対照度曲線P1のピークの位置は、X軸方向で±2mとなることが好ましい。
このように、相対照度曲線P1のピークの位置を隣接する照明装置104の中心軸Cの位置に設定することにより、光Lを床面Bに比較的均一な照明として照射することができる。
図18は、変形例4にかかる照明装置のシミュレーション結果の一例を示す図である。図18は、プリズム部1、11のプリズム角βを42.5°から38°に変更した場合のシミュレーション結果を示す図である。縦軸と横軸とは、図17と同様である。相対照度曲線P2は、破線で示す。
図18において、相対照度曲線P2のピークの位置は、X軸方向で±2mとなっている。これによって、2m間隔で照明装置104を配置した場合には、隣接する照明装置104が、反射部2に近い位置での床面Bの暗い領域を照明するため、床面Bの暗い領域を低減することができる。
また、変形例4では、光拡散部21、210によってプリズム面1a、11aが外気に触れにくくなるため、空気中の汚れによるピークの位置の変化及びピーク強度の低下を低減することができる。
図18に示す照度特性を有する照明装置104を、例えば±1000mmの位置に隣接させ配置した場合には、照明システム全体すなわち各照明装置104の相対照度曲線を重ね合わせたときの相対照度曲線P2の谷の部分は0mm付近となる。また、照明システム全体としての相対照度曲線P2のピークは±3000mmとなる。そして、谷の部分の深さはピークの高さに対して0.8倍となる。これにより、床面Bの暗い領域を低減する効果が確認できる。また、3000mmで相対照度の変化が2割であり、照度が緩やかに変化しており、概ね均一であると考えられる。
なお、上述したように、プリズム角βを42.5°よりも小さくすることによって、床面B上の明るさのピークを、照明装置104から遠い方向に移動させることができる。
<変形例5>
図19は、変形例5にかかる照明装置を示す概略構成図である。照明装置105において、プリズム部1、11、反射部2、及び光拡散部21、210は変形例4と同様のため、同じ符号を付して、その説明を省略する。変形例5では、プリズム部1、11が反射部2に対して傾いている点で変形例4と相違する。また、変形例5では、照明装置105が第3の光拡散部である光拡散部2100を備える点で変形例4の照明装置104と相違する。
図19において、光が入射するプリズム部1のプリズム面1a、及び光が出射するプリズム部11のプリズム面11aが被照射領域側に近づくにつれて、それぞれの被照射領域側の端部が中心軸Cに近づくように傾斜させる。中心軸Cに対するプリズム部1、11の傾斜角は角度θ1であり、角度θ1は、例えば、4.5°である。
また、光拡散部2100は、プリズム部1及びプリズム部11の-Z軸側、つまり被照射領域側に配置され、例えば、XY平面に平行に配置されている。光拡散部2100において、プリズム部1側の面であり、反射部2又はプリズム部1、11から出射された光Lが入射する面を第7の面2100a、これの反対側の面であり、被照射領域側と対向し、光Lが出射される面を第8の面2100bとする。第7の面2100a、第8の面2100bは、例えば、ガウス角8°の拡散面である。
ここで、照明装置105の中心を通り、設置面に垂直な軸を中心軸Cとし、プリズム部1のプリズム1a3が形成されている面をプリズム面とし、プリズム面においてプリズム1a3の底面をなす面をプリズム部1の基準面1a4とする(図4参照)。図19に示す例において、基準面1a4が、被照射領域側に近づくにつれて中心軸Cに近づくように、プリズム部1は傾斜している。
さらに、照明装置105は、プリズム部1より被照射領域側に配置される光拡散部2100を備える。
図20は、変形例5にかかる照明装置における一例の光線追跡図及び照明装置のプリズム面を構成するプリズムの一例を示す概略構成図をまとめて示した図である。図20(a)は、光線L81、L91が照明装置105に入射した際の光線追跡結果を示す図である。図20(b)は図20(a)の照明装置のプリズム面1aの一部を拡大した図である。図20において、光拡散部21は図示しない。光線L81~84は一点鎖線、光線L91~94は実線で示す。図20(a)において、反射部2の反射領域2c及び透過領域2dは省略する。
光線L81、L91は、+X軸側から照明装置105に入射する。光線L81、L91は、XY平面に対して+Z軸方向に進む斜入射光として照明装置105に入射する。より具体的に、光線L81、L91は、XY平面に対して+Z軸方向に進む斜入射光としてプリズム部1に入射する。ここで、プリズム部1に入射する際の光線L81、L91のXY平面に対する傾き角αaを、例えば6°とする。
光線L81及び光線L91は、それぞれプリズム部1に入射し、プリズム面1aで屈折する。プリズム面1aで屈折した光線L81及び光線L91は、光線L82及び光線L92として背面1bから出射される。背面1bから出射された際のXY平面に対する光線L82及び光線L92の傾き角αbは、-17.9°であり、それぞれ-Z軸方向に進みつつ-X軸方向にも進行する。
光線L82及び光線L92は、反射部2の第1の面2aに到達する。反射部2の反射領域2cで光線L82及び光線L92は反射され、光線L83及び光線L93として、再び背面1bに入射する。
背面1bからプリズム部1に入射した光線L83及び光線L93は、光線L84及び光線L94としてそれぞれプリズム1a3のプリズム面1a2で反射される。プリズム面1a2での反射は、例えば、全反射である。
プリズム面1a2で反射された光線L84は、プリズム面1a1で屈折されてプリズム部1から出射される。プリズム部1から出射される際の光線L84のXY平面に対する傾き角αcは、88.6°であり、-Z軸側に傾いて+X軸方向に進行する。これによって、照明装置105は、+Z軸側に傾いて進行する光線L81を-Z軸側に偏向することができる。
プリズム面1a2で反射された光線L94は、他のプリズム1a3に入射する。他のプリズム1a3に入射した光線L94は、その後、背面1bで反射される。背面1bでの反射は、例えば、全反射である。背面1bで反射された光線L94は、プリズム部1から出射される。プリズム部1から出射される際の光線L94のXY平面に対する傾き角αdは、43.8°であり、-Z軸側に傾いて+X軸方向に進行する。これによって、照明装置105は、+Z軸側に傾いて進行する光線L91を-Z軸側に偏向することができる。
なお、説明を容易にするために、プリズム面1a1を反射する光線L83及び光線L93の振る舞いは示していない。また、反射部2は光線L82及び光線L92を透過する(図示せず)。これらの光線は、反射部2で反射された光線L82及び光線L92の振る舞いと同様である。
また、角度δは、90°に設定されているが、例えば角度δを85°に設定してもよい。これによって、天井Tに進行する光線の角度を制御することが可能となる。
図21は、変形例5にかかる照明装置のシミュレーション結果の一例を示す図であり、床面BのX軸方向の照度特性の一例を示す図である。シミュレーションの条件は、図16で示した条件である。縦軸と横軸とは、図17と同様である。相対照度曲線P3は、一点鎖線で示している。
図21では、相対照度曲線P3のピークの位置は、X軸方向で0m及び±2.5mとなっている。図20に示した光線L81がX軸方向で0mmのピークを形成している。そして、光線L91が+2500mm及び-2500mmのピークを形成している。
これによって、変形例4の図18で確認された反射部2に近い位置での床面B上の暗い領域は改善している。反射部2に近い位置は、X軸の0mm付近である。プリズム部1、11の傾斜によって、床面B上の局所的な暗い領域の発生は低減される。
なお、変形例5では、角度θ1を4.5°としたが、角度θ1は、プリズム角β及び光拡散部21、210、2100の光拡散の度合い及び照度特性の仕様などを考慮して任意の角度に設定すればよい。
また、プリズム部1、11のプリズム角βを42.5°から43.0°に変更した場合、図20の光線L84の出射角αcは88.6°より小さくなる。そして、出射角αdは43.8°より大きくなる。つまり、図21に示す±2500mmの位置に存在するピークを0mmの方向に移動させることができる。これによって、均一性を高めた照度特性が得られる。
図22は、変形例5にかかる照明装置のシミュレーション結果の一例を示す図であり、床面BのX軸方向の照度特性の一例を示す図である。シミュレーションの条件は、図16で説明した条件である。縦軸と横軸とは、図17と同様である。相対照度曲線P4は、点線で示している。
プリズム部1、11のプリズム角βはそれぞれ43.0°である。光拡散部21の第4の面21b及び光拡散部210の第5の面210aのガウス角は9°であり、光拡散部2100の第8の面2100bのガウス角は14.0°である。
図22に示す相対照度曲線P4は、X軸方向に対称である。相対照度曲線P4は、X軸の0mm付近で相対照度の低下が発生している。しかし、相対照度曲線P4の平滑性は、図18に示す相対照度曲線P3よりも向上している。
つまり、プリズム部1、11のプリズム角β及び光拡散部21、210、2100のガウス角等によって、相対照度曲線P4を制御することができる。相対照度曲線P4の制御は、例えば、相対照度曲線P4のピークの位置又は照度分布の均一性などである。
なお、光拡散部2100を備えた例を示したが、少なくとも光拡散部21、210を備えていればよい。
<変形例6>
図23は、変形例6にかかる照明装置を示す概略構成図である。照明装置106において、プリズム部1、11、反射部2、及び光拡散部21、210、2100は変形例5の照明装置105と同様であるため、同じ符号を付して、その説明を省略する。また、プリズム部1、11の傾きに関しても変形例5の照明装置105と同様のため、その説明を省略する。変形例6では、光拡散部21、210が中心軸Cに対して傾斜している点で変形例5の照明装置105と相違する。
光拡散部21は、光Lが入射する第3の面21aが被照射領域側近づくにつれて、光拡散部21の被照射領域側の端部が中心軸Cに近づく。光拡散部210は、光Lが出射する第5の面210aが被照射領域側近づくにつれて、光拡散部210の被照射領域側の端部が中心軸Cに近づく。光拡散部21、210の中心軸Cに対する傾斜角は、角度η1である。変形例6において、角度η1を、例えば4°とする。
図23に示す例において、照明装置106は、光拡散部21、210を備える。また、照明装置106の中心を通り、設置面に垂直な軸を中心軸Cとしたとき、光拡散部21、210は、被照射領域側に近づくにつれて中心軸Cに近づく。
上述の構成によって、光拡散部21、210の傾きを変更することにより、X軸の0mm付近に光線が到達し、相対照度の低下を10%以上改善できる。さらに、相対照度分布(相対照度曲線P4)の均一性を改善できる。
図24は、変形例6にかかる照明装置のシミュレーション結果の一例を示す図である。
シミュレーションの条件は、図16で示した条件である。縦軸及び横軸は、図17と同様である。相対照度曲線P5は、二点鎖線で示している。
図24では、図19に示す照明装置105の構成で、光拡散部2100を吸収体としている。つまり、図24は、光拡散部21、210から出射された光Lの床面BのX軸方向の照度特性を示している。図24に示す相対照度曲線P5では、相対照度がX軸の0mm付近で急激に低下している。これによって、図19に示すX軸の0mm付近での相対照度の低下に光拡散部21、210から出射された光Lが関係していることが分かる。
図25は、変形例6にかかる照明装置のシミュレーション結果の一例を示す図である。
シミュレーションの条件は、図16で示した条件と同様である。縦軸及び横軸は、図17と同様である。相対照度曲線P6は実線で示し、相対照度曲線P4は点線で示す。相対照度曲線P4は、図22の相対照度曲線P4と同様である。
プリズム部1、11のプリズム角βを43.0°とし、光拡散部21の第4の面21b及び光拡散部210の第5の面210aのガウス角を9°とする。光拡散部2100の第8の面2100bのガウス角を15.0°とする。相対照度曲線P6は、相対照度曲線P4と比較して、X軸の0mm付近において相対照度の低下が改善している。
このように、光拡散部21、210を傾斜させることにより、被照射領域での照度の均一性を向上できる。
<変形例7>
図26は、変形例7にかかる照明装置の例を示す概略構成図及び照明装置のプリズム部を示す概略構成図をまとめて示した図である。図26(a)は、照明装置107を示す概略構成図であり、図26(b)は、照明装置107のプリズム部1を示す概略構成図である。照明装置107において、反射部2、光拡散部21、210、2100は変形例5と同様のため、同じ符号を付して、その説明を省略する。照明装置107のプリズム部14、プリズム部15が、多角柱形状、例えばブロック形状である点で照明装置105のプリズム部1、11と相違する。
プリズム部14、15は、それぞれ被照射領域側に近づくにつれてX軸方向の幅が短くなる。図26(b)において、プリズム部14における天井T側の中心軸Cから基準面14a4までの幅(W1)より、床面B側の中心軸Cから基準面14a4までの幅(W2)が短くなる。つまり、プリズム部14は、被照射領域側に近づくにつれて柱体の外周が小さくなる。同様に、プリズム部15は、被照射領域側に近づくにつれて柱体の外周が小さくなる。
ここで、プリズム部14のプリズム面14aはプリズム部1のプリズム面1aに相当する。プリズム部15のプリズム面15aはプリズム部11のプリズム面11aに相当する。
背面14bは、背面15bに対向し、これらの間に反射部2が配置される。
このように、照明装置107は、プリズム部14、15が被照射領域側に近づくにつれて柱体の外周が小さくなることによって、X軸の0mm付近を照明することができるため、照明装置107に近い位置での被照射領域上の暗い領域の発生を低減できる。
また、光拡散部21、210、2100によってプリズム面14a、15aが外気に触れにくくなるため、空気中の汚れによるピークの位置の変化及びピーク強度の低下を低減することができる。
なお、プリズム部14、15を別体とする例を示したが、一体に形成してもよい。その場合、一体に形成されたプリズム部14、15の内部に、例えば反射部2が挿入されるスリットを形成し、反射部2を配置すればよい。プリズム部14、15が一体となっているため、照明装置107の設置時に反射部2に対するプリズム部14、15の位置精度が向上する。
また、プリズム部14、15において、それぞれ被照射領域側に近づくにつれてX軸方向の幅が短くなる例を示したが、X軸方向の幅を変えなくてもよい。
また、背面14b、15bは、YZ平面に対して平行でなくてもよい。
<変形例8>
図27は、変形例8にかかる照明装置の例を示す概略側面図、及び照明装置を+Z軸方向から見た概略上面図をまとめて示した図である。図27(a)は照明装置108を示す概略構成図であり、図27(b)は、図27(a)を+Z軸方向から見た概略上面図である。図27において、プリズム部1、11及び反射部2は変形例4の照明装置104と同様であるため、同じ符号を付して、その説明を省略する。照明装置108の第1の光拡散部(以下、「光拡散部22、220」という。)は、それぞれ1つ以上のシリンドリカルレンズが形成されている点で変形例4の照明装置104と相違する。
光拡散部22、220はそれぞれ光拡散部21、210に対応する。また、光拡散部22の第3の面22a、この反対側の面である第4の面22bは、それぞれ光拡散部21の第3の面21a、第4の面21bに対応する。光拡散部220の第5の面220a、この反対側の面である第6の面220bは、光拡散部210の第5の面210a、第6の面210bにそれぞれ対応する。
照明装置108において、第4の面22b及び第6の面220bにそれぞれシリンドリカルレンズが形成されている。
図27に示す例において、照明装置108は、光拡散部22、220を備える。また、光拡散部22、220は、第1の方向、及び設置面と平行な方向である第2の方向に延在する形状であるとともに、第2の方向に曲率を有する1つ以上のシリンドリカルレンズを有する。ここで、第2の方向は、例えばY軸方向であってもよい。また、シリンドリカルレンズは、第2の方向(本例では、Y軸方向)に配列され、第2の方向に曲率を有している。
このように、照明装置108は、Y軸方向に対して傾斜を有する光LすなわちXY平面上において斜入射となるような光LのXY平面上の出射角もしくは拡がりをシリンドリカルレンズによって調整して出射できるため、光LをY軸方向に分散させることができる。これにより、例えば、図1に示す適用例などにおいて、太陽Sが時間帯に応じて+Y軸から-Y軸方向へ移動する際に、照明装置108から出射される光の偏りを抑制する効果が得られる。
なお、シート状のシリンドリカルレンズを光拡散部22、220の第4の面22b及び第6の面220bに貼ってもよい。
また、光拡散部22、220の第3の面22a及び第5の面220aにシリンドリカルレンズを形成してもよく、プリズム部1、11の背面1b、11bにシリンドリカルレンズを形成してもよい。シート状のシリンドリカルレンズを背面1b、11bに貼ってもよい。
<変形例9>
図28は、変形例9にかかる照明装置の例を示す概略側面図、及び照明装置を+Z軸方向から見た概略上面図をまとめて示した図である。図28(a)は、照明装置109を示す概略構成図であり、図28(b)は、照明装置109を+Z軸方向から見た概略上面図である。反射部2は変形例7と同様のため、同じ符号を付して、その説明を省略する。照明装置109のプリズム部16は、プリズム16a3が形成されているプリズム面16a1、プリズム面16a2が円錐台形状の側面形状である点で変形例7の照明装置107と相違する。
プリズム部16は、反射部2を挟んで+X軸側にプリズム面16a1、及び-X軸側にプリズム面16a2を有するここで、プリズム部16は、円錐台形状であるためプリズム面16a1、16a2の境界はないが、プリズム面16a1、16a2は、それぞれプリズム部1、11のプリズム面1a、11aに相当する。
プリズム部16の内部に、例えばスリット等を形成し、スリットに反射部2を挿入する。図28(b)のプリズム部16において、反射部2の第1の面2a、第2の面2bと接している面を背面16b1、16b2としている。
このように、照明装置109は、円錐台形状のプリズム部16にプリズム16a3が形成されているため、さらに第2の方向(本例では、Y軸方向すなわち東西方向)に光Lを拡散させて出射できる。これにより、照明装置108と同様の効果が得られる。つまり、図1において、太陽Sが時間帯に応じて+Y軸から-Y軸方向へ移動する際に、照明装置109から出射される光の偏りを抑制する効果がある。
また、図28(b)において、+Z軸側から見たプリズム部16は円形状であり、プリズム部16のXY平面における断面の径を、+Z軸側から-Z軸側に向かい小さくする。これにより、X軸の0mm付近を照明することができるため、照明装置109に近い位置での被照射領域上の暗い領域の発生を低減できる。
なお、プリズム部16の外周部に局所的な光を軽減する光拡散部21、210、2100、22、220を配置すれば、照射される光の照度ムラを低減できる。
また、プリズム部16を反射部2の左右で別体としてもよい。
また、円錐形状のプリズム部16としたが、円筒形状でもよい。円筒形状とした場合でも円錐形状同様、照明装置108と同様の効果が得られる。つまり、図1において、太陽Sが時間帯に応じて+Y軸から-Y軸方向へ移動する際に、照明装置109から出射される光の偏りを抑制する効果がある。
<変形例10>
図29は、変形例10にかかる照明装置を示す概略構成図である。照明装置110において、反射部2、プリズム部1、11、及び光拡散部21、210、2100は変形例5と同様であるため、同じ符号を付して、その説明を省略する。変形例10では、照明装置110が第2の反射部(以下、「反射部4」という)を備える点で変形例5の照明装置105と相違する。
反射部4は、反射部2の-Z軸側であって、且つ光拡散部2100の+Z軸側に配置される。つまり、反射部4は、反射部2と光拡散部2100との間に配置される。反射部4は、光Lの入射方向、つまり+X軸側の端部が高くなるように配置され、+X軸側から入射した光Lを-Z軸方向に反射する。
ここで、例えば光Lの入射角αが6°の場合、ZX平面上における反射部4の傾斜角ωは、42°である。このとき、反射部4は照明装置110に対して-Z軸側の被照射領域に光Lを反射する。
図29に示す例において、照明装置110は、プリズム部1より被照射領域側に配置される反射部4を備える。反射部4は、第1の方向に対して被照射領域側に鋭角となる向きでプリズム部1に向かって進行する光Lの一部を反射し、被照射領域に照射する。例えば、反射部4から出射される光は、プリズム部1から出射される光よりも中心軸側に出射される。光拡散部2100を吸収体とした場合、図24に示すようにX軸の0mm付近が暗部になる相対照度曲線となる。そこで、反射部4を備えることにより、X軸の0mm付近の暗部を低減するという効果が得られる。
さらに、反射部4は、被照射領域に対向する反射面4aを有し、反射面4aは、被照射面に対して傾斜して配置される。
このように、照明装置110は、反射部4で反射された光Lを照明装置110の下方の被照射領域、例えば床面BのX軸方向の0mm付近に照射し、プリズム部1、11から出射された光Lは、X軸方向において照明装置110から離れた被照射領域に照射される。このため、照明装置110は被照射領域の照度分布の均一性を向上することができる。
なお、照明装置110において、反射部2、プリズム部1、11、反射部4、及び光拡散部21、210、2100を備える例を示したが、少なくともプリズム部1及び反射部4を備えればよい。
また、反射部4を+X軸側の端部が高くなるように配置する例を示したが、-X軸側の端部が高くなるように配置してもよい。なお、反射部4はXY平面に対して必ずしも傾斜してなくてもよい。また、反射部4は、光Lの進行方向を-X’軸方向としたとき、X’Y平面(進行方向を有する平面)に対して傾斜していてもよい。
実施の形態2.
本開示の実施の形態2にかかる照明器具は、発光体としての光源6と、プリズム部1、プリズム部11及び反射部2を備える。以下では、プリズム部1、プリズム部11及び反射部2を実施の形態1の照明装置1000の一例とみなし、さらに光源6を含む構成を照明器具又は照明システム2000と呼ぶ。なお、プリズム部1、プリズム部11、反射部2及び光源6を含む構成を、その具体的な器具構成を問わず、実施の形態2の照明装置又は照明システムと呼ぶことも可能である。
本実施形態では、光Lとして、太陽光ではなく、他の器具である光源6から出射された光を照明装置1000(より具体的にはプリズム部1又は11)に入射し、入射した光を少なくともプリズム部1又は11で偏向することにより被照射領域を照明する。以下では、光源6から出射され、照明装置1000に向かって照明装置1000の上下方向に対して被照射物側に鋭角となる向きで進行する光を光Lとみなし、そのうち照明装置1000に入射する光線を、第1の光と呼ぶ。
<太陽光以外の採光>
照明システム2000において、照明装置1000以外の発光体としての光源6は建物300の天井Tに設置され、光Lを出射する。照明装置1000は、例えば天井Tに設置され、照明装置1000には、光源6から出射された光Lが入射する。
図30は、実施の形態2にかかる照明装置及び照明システムの例を示す概略構成図である。本実施の形態では、被照射面は設置面と同一とする。したがって、被照射領域は、照明装置1000の設置面上の領域を指す。すなわち、照明装置1000は天井Tに光を照射する。なお、本実施形態においても、+Z軸方向は、被照射面から遠ざかる方向であり、-Z軸方向は、被照射面に近づく方向である。ただし、設置面基準でみると、+Z軸方向は、設置面から遠ざかる方向となり、-Z軸方向は、設置面に近づく方向となる点に注意が必要である。なお、+X軸方向は、実施の形態1と同様、光が入射する方向とする。なお、光源6が一方向に延在する形状の発光部を有している場合、その延在する方向をY軸方向として、X軸方向はそのようなY軸方向と直交する方向としてもよい。
照明装置1000は、例えば照明装置100の天井T側と床面B側とを反転させた構成である。つまり、照明装置1000のプリズム部1、11が有するプリズム1a3、11a3の頂点は、それらプリズム内において-Z軸側に位置している。すなわち、プリズム1a3、11a3において、プリズム面1a1、11a1がプリズム面1a2、11a2より-Z軸側に位置している。
このとき、照明装置1000は、近接して配置された光源6から光Lを入射する。光Lは、+X軸側および-X軸側に配置された光源6から、照明装置1000の上下方向(Z軸方向)に垂直な面に対して、+Z軸方向に進む斜入射光として入射する。そして、そのように入射した光Lを、少なくとも最初に入射するプリズム部(本例では2つあるうちの当該光源側のプリズム部)での偏向を利用して、少なくとも-X軸方向又は+X軸方向に進み、かつ照明装置1000の上下方向に対して被照射面側に鋭角となる向きに主に進行する光として出射する。ここで、「近接して配置される」とは、光源6から出射された光Lが照明装置1000のプリズム部1、11に届く距離を指す。例えば、照明装置1000と光源6との距離は、500mm程度とすることができる。
ここで、本例における入射光を、設置面を規準として表すと次のようになる。すなわち、光Lは、照明装置1000の上下方向に対して被照射面である設置面側に鋭角となる向きで照明装置1000に入射する。本例においてより具体的には、光Lはプリズム部1またはプリズム部11に入射する。なお、本例においても「照明装置の上下方向に対して設置面側に鋭角となる向き」とは、より具体的には、照明装置1000の上下方向とされるZ軸において設置面側(-Z軸側)を0°、その反対側(+Z軸側)を180°とした場合に入射光線とZ軸とのなす角が90°未満であることをいう。これを簡単に表現すると、本照明装置1000の入射光が、照明装置1000の上下方向においてそれに垂直な面よりも設置面側(本例では-Z軸側である天井側)からその反対側(本例では+Z軸側である床面側)に向かう斜入射光であることを表している。
上述の構成により、天井Tを明るく照明し、空間全体の明るさ感を向上できる。ここで、空間全体の明るさ感とは、人間が空間全体に対して感じる明るさの印象の心理量を表している。明るさ感は、人間の視野に入る空間全体の輝度分布に依存する。例えば、同一光量の照明において、床面Bのみを集中的に照射した空間より、壁面又は天井Tも照射した空間の方が明るく感じる。
これは、人間の視野に入る床面B、壁面、及び天井Tの面積が関係しており、床面B、壁面、及び天井Tの輝度対比が大きくなると、床面Bのみが明るくとも空間としては明るく感じないということである。
近年、照明環境設計を行う際に、空間の明るさを、作業面照度のみではなく、壁面又は天井Tの平均輝度も用いて行うことが推奨されており、明るさ感を向上させることは重要である。
また、光源6と照明装置1000がX軸方向に並置されている場合、Z軸方向において光源6の床面B側の端面部(発光部)から照明装置1000の床面B側の端面までの長さを長さLfとし、光源6のX軸方向の中心を通り、天井Tに垂直な軸から照明装置1000の中心軸Cまでの距離を距離Dとする。ここで、ηは天井Tと光源6から出射される光Lの出射方向とがなす角度(天井Tから+RY方向の角度)であって、実施の形態1における角度αに対応する。照明システム2000において、長さLf及び距離Dが以下の式を満足することが望ましい。
tanη=Lf/D
η≦30°
これにより、光源6から出射し、床面Bに到達する主要な光L(鉛直角度60°以下)の配光に照明装置1000が影響を与えることを抑制できる。一般的に照明器具の遮光角を30°とするとグレア軽減効果が高いとされている。30°以上でもさらに効果は得られるが、光源6から出射する配光に影響を与える可能性が高くなる。
また、上記の条件で設置することにより、光源6を直接観察することによる不快グレアを低減することも可能となる。ここで、不快グレアとはまぶしさによる不快感のことである。
なお、光源6が直接見える角度範囲を狭くするように照明装置1000を設置してもよい。これにより、光源6を直接観察することによるグレア感を低減することが可能となる。このとき、光源6と照明装置1000とがX軸方向に設置されている際に、光源6の照明装置1000側の端部と照明装置1000とが、100mm以上離間させることが好ましい。これにより、照明装置1000が光源6から出射される配光に影響を与えることを抑制できる。
また、照明装置1000をグリッドタイプの天井Tの光源6に適用してもよい。例えば、発光部が2か所ある光源6の中間に照明装置1000を組み込むことにより、光源6として一体化できる。容易に設置することができるため、既設のグリッドタイプの天井Tの光源6に組み込むことができる。また、例えば、発光部が1か所ある光源6の両側に照明装置1000を組み込むことにより、光源6として一体化できる。
なお、図30では、照明システム2000として、プリズム部1、11及び反射部2を備える照明装置1000と、その両側に2つの光源6とを備える例を示したが、照明システム2000の構成はこの限りではない。例えば、照明システムの照明装置1000は、実施の形態1において変形例2~10に示された構成を有するものでもよい。なお、変形例10において、照明装置の両側に光源を備える場合は、中心軸Cに対して対称なV字型の反射部を、図29の座標系において-Z軸方向に有することが好ましい。また、光源6は2つに限られず、1つ、あるいは3つ以上であってもよい。
<変形例11>
図31は、実施の形態2の変形例11にかかる照明システムの例を示す概略構成図である。図31に示すように、変形例11では、複数の照明装置1001と、複数の発光部と、を備えた照明システム2000について説明する。図31に示す例では、照明システム2000は、2つの照明装置1001を有し、各照明装置1001に対して2つの光源6a,6bが設けられている。すなわち、照明システム2000は合計4つの光源を有している。なお、例えば天井Tに照明装置1001が埋め込まれる構成とし、天井Tより-Z軸方向に光源6が配置されてもよい。
図32は、変形例11にかかる照明器具1002の例を示す概略構成である。図33は、変形例11にかかる照明装置1001の例を示す概略構成図である。図34は、変形例11にかかる照明装置1001のプリズムの一例を示す概略構成図である。本例に示す照明装置1001は、反射部2を備えていない点で図30に記載の照明装置1000の例と異なる。なお、本例の照明装置1001は、図30に記載の照明装置1000と同様、プリズム部1及び11のプリズム頂点がプリズムのZ軸方向における中央よりも-Z軸側に位置している。本例に示すように、照明装置1001が反射部2を備えない場合でも、発光体としての光源6から出射される光Lを、天井Tに向かう光Lu(図31参照)として出射させることができる。このため、本例の照明装置1001では、光利用効率の向上を考慮すると反射部2を備えないことが好ましい。
以下、光源6a、照明装置1001及び光源6bを一つの照明器具1002として、照明器具1002がグリッドタイプの天井に設置されている場合について説明する。なお、照明システム2000における照明装置及び光源の具体的な設置方法は上記の例に限定されない。
以下、図32に示すように、光源6aと光源6bと照明装置1001がX軸方向に並置されているものとして説明する。また、Z軸方向において光源6aの床面B側の端面部(発光部)から照明装置1001の床面B側の端面までの長さをLfとし、光源6aのX軸方向の中心を通り、天井Tに垂直な軸から照明装置1001の中心軸Cまでの距離をDとして説明する。光源6bは光軸(中心軸C)に対して光源6aと対称に配置されている。ここで、ηは、天井Tと光源6aから出射される光Lの出射方向とがなす角度(天井Tから+RY方向の角度)であって、実施の形態1における入射角αa(より具体的には、照明装置の上下方向であるZ軸に対する入射角)に対応する。また、光源6aの床面B側の端面部(発光部)から出射した光の出射角度がη/2となる光を一点鎖線で表し、L31aとする。また、プリズム部1から出射した光をL31bとし、光L31bが天井Tとなす角度をθとする。本例において角度θは、天井Tに対して-RY方向の角度であって、実施の形態1における入射角αc(より具体的には、照明装置の上下方向であるZ軸に対する出射角)に対応する。
また、光源6aと光源6bのそれぞれのX軸方向幅(光源6及び光源6bのX軸方向の長さ)は例えば、80mmである。さらに、光源6aと光源6bのそれぞれのY軸方向幅(光源6及び光源6bのY軸方向の長さ)は、例えば、580mmである。照明器具1002がグリッドタイプの天井に設置される場合、各光源6a、6bのY軸方向幅は600mm(天井によっては、640mm)より小さくすることが好ましい。
例えば、グリッドタイプの天井に、光源6aと照明装置1001の距離Dが250mmとなるように照明器具1002が設置される場合に、角度ηを30°とすると、長さLfは約144mmとなる。光源6aから15°で出射した光L31aは、光源6aの発光部から+Z軸方向に67mmの位置のプリズム部11に入射する。照明装置1001のプリズム部11に入射した光L31aは、照明装置1001において進行方向を変え、光L31bとなってプリズム部1から角度θで出射する。照明装置1001により、光源6aから出射した光L31aが効率よく天井Tへ照射される。
ここで、1つの照明器具1002のX軸方向の長さEが、一般的なグリッド天井の幅と同じ600mmとされ、複数の照明器具1002は、X軸方向に間隔P=1800mmで配列されるものとする。本例において、照明器具1002のX軸方向の長さEとは、光源6aの光源6b側ではない側の端部から、光源6bの光源6a側でない側の端部までのX軸方向における距離をいう。また本例において、複数の照明器具1002のX軸方向の間隔Pとは、図31に示すように、1つの照明器具1002の中心軸Cとそれに隣接する照明器具1002の中心軸C間のX軸方向の距離をいう。
天井に均一に光を照射するためには、2つの照明器具1002のうち+X軸側の照明器具1002により、その中心軸C(光軸)から、隣接する他の照明器具1002がある-X軸方向に中心軸Cから一定以上離れた位置まで、光が到達することが好ましい。具体的には、+X軸側の照明器具1002から出射された光が、その中心軸Cから、-X軸方向に300mm~900mm離れた範囲の略中心の位置まで、少なくとも到達することが好ましい。上記範囲の下限値300mmは、+X軸側の照明器具1002における中心軸Cから-X軸方向端部までの距離としている。また、上記範囲の上限値900mmは、+X軸側の照明器具1002の中心軸Cから、この中心軸と、隣接する照明器具1002の中心軸Cとの中間点までの距離、すなわち間隔Pの2分の1としている。
なお、これまで、光源6aの発光部の中心から長さLfが算出されるものとして説明したが、光源6aの+X軸方向端部から長さLfが算出されてもよい。その場合、中心軸Cから光源6aの+X軸方向端部までの距離を290mmとすると、角度ηを30°として、長さLfは約167mmとなる。
上記の光源6aから15°で出射した光L31aが、プリズム部11の入射位置である67mmの高さから出射されて天井Tに到達する場合の出射角度θは、次のように算出される。
θ=atan(67/600)
θ=約6.4°
つまり、本例では、本実施の形態1の例えば図6のように全反射作用を用いて出射角αc=78.9°で出射させる必要はなく、より小さい出射角度で天井T(本例の被照射面)に到達させることができる。換言すると、本例のプリズム部11からの光の出射角度θは実施の形態1と比べて小さくてよい。例えば、中心軸Cから-X軸方向に600mmの位置にη=15°の光が到達するためにはプリズム角βは約20.9°となる。また、出射角度θは約6.4°である。ここで、プリズム部1とプリズム部11のプリズム角βは同一とし、プリズム部1及びプリズム部11の材質がPMMAとすると、変形例11のプリズム角β(例えば、約20.9°)は、図6のプリズム角β(42.5°)より小さくなることが確認できる。
照明装置1001に入射した光がプリズム部11及びプリズム部1を通過する際には、屈折作用により天井Tへ進行することが好ましい。つまり、全反射作用を用いると出射角度θが大きくなることで天井Tの照明器具1002から離れた位置を照明することが難しくなるので、本例のプリズム部11及びプリズム部1では、屈折作用により光を偏向させる構成としている。2枚のプリズム部1、11を用いる場合において、図12のように外側にプリズム面1a、11aが配置されると、プリズム面1aで光が全反射される可能性がある。このため、変形例11では図33に示すように、内側にプリズム面1a、11aが配置される構成としている。なお、全反射を利用する構成であっても中心軸C付近の天井Tを明るくする効果はあるが、できる限り屈折作用を利用する方が、中心軸Cから遠方に光を到達させることができ、広範囲を明るく照射することができるので好ましい。
ここで、プリズム部1及びプリズム部11のプリズム角βが一定であると仮定すると、ηの角度範囲が0~30°であることを考慮して、-X軸側のプリズム部1から出射する光の角度範囲Θは光L31bの出射角度θを基準として、θ-15°~θ+15°となる。したがって、η=0~15°の光がプリズム部1から出射するときの角度範囲Θはθ~θ+15°となり、6.4°以上の出射角度となる。また、η=15~30°の場合、角度範囲Θはθ-15°~θとなり、6.4°以下の出射角度となる。
ηが21.4°以上の場合、プリズム部1から出射する光の角度はマイナスになり、床面B側へ光が進行することとなり、グレア感が懸念される。しかし、例えば、プリズム部11及びプリズム部1の背面11b、1bに散乱加工を施すことで、光源6aからの光を利用者が直接観察することを回避でき、グレア感を軽減できる。なお、厳密には光が出射される光源6aのX軸方向の位置によって、照明装置1001に到達する光線の角度ηは変化する。本明細書では、便宜上、光源6a中心から出射される光について説明している。
グレア感の要因となる光(本例では、η=0~30°の光)の全てを、照明装置1001を用いて天井Tに到達させ、より高効率に光を利用するために、例えば、ηの角度範囲に対する角度範囲Θに基づいてプリズム角β(図34)が調整されてもよい。例えば、本例の設置条件において、η=30°でプリズム部1に入射する光L31abがプリズム部11から光L31bbとして出射する際の出射角度θbが0°より大きくなるように、プリズム角βが設定されるとよい。本例において、η=30°でプリズム部1に入射する光L31abを、出射角度が0°の光L31bbとしてプリズム部11から出射させるプリズム1a3のプリズム角βは約27.1°である。したがって、プリズム角βを27.1°以上とすると、ηが30°以下の光を概ね天井T方向に進行させることができ、グレア感を軽減しつつ高効率に光を利用する構成とできる。
また、中心軸Cから-X軸方向に300~900mmの領域を明るくするためには、η=30°の光L31abが照明装置1001に入射した場合に出射される光L31bbを中心軸Cから900mmの位置に到達させるようにプリズム部1、11を構成すればよい。具体的には、グレア感の要因となるη=0~30°の光が、光軸(中心軸C)から-X軸方向に900mm離れた位置の天井Tに進行する光L31bbとして照明装置1001から出射するように、プリズム部1とプリズム部11のプリズム角βが調整される。ここで、光源6aからη=30°で出射した光L31abが、光源6aの発光部から+Z軸方向に144mmの位置のプリズム部11に入射するものとする。この場合、光L31bbが中心軸Cから900mmの位置に到達するためには、光L31bbの出射角度θbは約9.1°であればよい。またこの場合、プリズム部1とプリズム部11のプリズム角βは約35.2°となる。これにより、ηが0~30°の光を効率よく天井Tに到達させることができる。ここでも、プリズム部1とプリズム部11のプリズム角βは同一とし、材質はPMMAとした。
なお、上述した例は、図31に示す例において+X軸側の照明器具1002が、床面Bを照射しつつ、+X軸側の光源6aからの光を利用して、-X軸方向に隣接する他の照明器具1002との間にある天井を照らす場合の例である。なお、-X軸側の照明器具1002が、+X軸方向に隣接する他の照明器具1002との間にある天井を照らす場合は、入射光の発光元となる発光体を光源6aから光源6bに読み替えるとともに光の進行方向を-X軸方向から+X軸方向に読み替えればよい。
また、上述した例では、照明装置1001が、光軸(中心軸C)から-X軸方向に900mmの位置に光を到達させる場合を示したが、隣接する照明器具1002の+X軸側の端部の位置である1500mmの位置まで光を到達するようにしてもよい。この場合、プリズム部1とプリズム部11のプリズム角βは約32.1°となる。このように、天井Tへ光が到達する範囲は適宜設定が可能である。
1つの照明器具1002のX軸方向の長さEが一般的なグリッド天井の幅と同じ600mmとされ、複数の照明器具1002がX軸方向に間隔P=1800mmで配列される場合、中心軸CからX軸方向に900mmの位置まで光が照射されることが好ましい。あるいは、中心軸CからX軸方向にさらに遠方の1500mmの位置まで光が照射されることが好ましい。なお、照明器具1002の間隔Pと同じ1800mmの位置まで光を到達させても上記効果は得られる。ただし、光源6a又は光源6bの配置、及び、光源6a又は光源6bの発光面に入射した光の反射率が低いことを鑑みて、ここでは、中心軸CからX軸方向に1500mmの位置まで光が到達することが好ましいとした。
上記例において、光源6aから+X軸方向に出射する光、及び光源6bから-X軸方向に出射する光といった、光源6から照明装置1001に到達しない光線に関しては、これらの光線に起因したグレア感を軽減することはできない。なお、上記例では光源6aの発光部の中心から光が出射した場合を例に、プリズム角βの好適な例を示したが、光源6aの+X軸方向端部から出射した光に関してプリズム角βを算出してもよい。この場合、長さLfが長くなるが、光源6aから出射角30°以下で出射した光の影響によるグレア感を低減することが可能となる。
また、プリズム部1及びプリズム部11の領域をZ軸方向に複数に分割し、-Z軸側のプリズム角βより+Z軸側のプリズム角βを大きくすることより、より均一に天井Tを照射することが可能となる。例えば、η=0~15°の光が到達するプリズム(-Z軸側のプリズム)のプリズム角β1を17.2°とし、η=15~30°の光が到達するプリズム(+Z軸側のプリズム)のプリズム角β2を32.1°とする。この場合、-Z軸側のプリズムにより、η=5°の光は中心軸Cから100mmの位置に到着し、η=15°の光は光軸(中心軸C)から1539mmの位置に到達する。一方、+Z軸側のプリズムにより、η=15°の光は光軸から195mmの位置に到達し、η=30°の光は光軸から1489mmの位置に到達する。これにより、光軸から1500mmまで、広範囲に均一に照射することができる。プリズム部1及びプリズム部11をZ軸方向に複数に分割しなくても広範囲に光を照射することは可能であるが、分割せずにプリズム角βを32.1°(上記のβ2)とした場合、光軸側の天井Tの照射が多くなる。なお、中心軸Cから900mmあるいは1500mmの位置に到達させる光のηの角度に関してはこれに限らない。光源6aから中心軸Cの距離Dによって角度ηは変化する。
ここで、照明器具1002は例えば、光源6a及び光源6bを備えた一般的なグリッド照明に本例の照明装置1001を追加設置したものでもよい。また、光源6a及び光源6bは正方形あるいは長方形の発光面積を有する発光部でもよい。さらに、照明装置1001が備える各プリズム部1、11はプリズムシートとして形成されていてもよく、板状の透明な平面部材にプリズムシートを貼合することにより照明装置1001が構成されてもよい。
以上のように、変形例11にかかる照明装置1001によれば、天井Tに設置された光源6から床面Bに向けて出射される光Lの一部を再度天井Tに到達させることによって、床面Bだけでなく天井Tを明るく照明し、空間の明るさ感を向上させることができる。
<変形例12>
図35は、変形例12にかかる照明器具の例を示す概略構成図である。図36は、変形例12にかかる照明装置の例を示す概略構成図である。図37は、変形例12にかかる照明装置のプリズムの一例を示す概略構成図である。上述した変形例11の照明システム2000において、照明装置1001を、変形例12の照明装置1001bとすることができる。図35~37に示す変形例12の照明装置1001bは、図36に示すようにプリズム部1及びプリズム部11のプリズム頂点がプリズムのZ軸方向における中央よりも+Z軸側に位置する点で、図33に示す変形例11の照明装置1001と異なる。また、変形例12では、プリズム角βが変形例11の場合と比べて大きい構成とされている。
図38は、変形例11にかかる照明装置で得られる配光特性を示す図である。図39は、変形例12にかかる照明装置で得られる配光特性を示す図である。以下、図38~39を参照して変形例12にかかる照明装置の効果について説明する。
ここで、変形例11の照明器具1002及び変形例12の照明器具1002bそれぞれにおいて、光源6aと光源6bのX軸方向幅は80mm、光源6aと光源6bのY軸方向幅は580mm、かつ、照明装置1001、1001bのY軸方向幅は580mmである。変形例11の照明装置1001において、プリズム角βは27.1°、プリズム角σは90°とし、プリズム部1、11の背面1b、11bはガウス角度3度で透過散乱する設定とした。また、変形例11の照明器具1002において、光源6a及び光源6bからはランバーシャンの光が出射されるものとし、長さLfは144mm、距離Dは250mmとした。一方、変形例12の照明装置1001bにおいて、プリズム角βは45.0°、プリズム角σは90°とし、プリズム部1、11の背面1b、11bはガウス角度3度で透過散乱する設定とした。また、変形例12の照明器具1002bにおいて、光源6a及び光源6bからはランバーシャンの光が出射されるものとし、長さLfは200mm、距離Dは250mmとした。
図38~39の配光特性は、+X軸方向から出射する光に関するものであり、縦軸は、光源6aと光源6bの配光特性の最大光強度で正規化した相対光強度を示している。図38の横軸は、照明装置1001の設置位置(中心軸Cの位置)を中心0°とした角度を示している。図39の横軸は、照明装置1001bの設置位置(中心軸Cの位置)を中心0°とした角度を示している。角度が0~90°の光は+Z軸方向に進行する光であり、角度が90~180°の光は天井に向かって進行する光である。明るさ感を向上させるためには、天井に向かって進行する光、すなわちRYが90~180°又あるいは-90~-180°の角度で出射する光が必要である。ここで、YZ平面に対して配光特性は対称となるので、図38~39では横軸を角度0~180°としている。
図38~39において、実線31cL1は光源6a及び光源6bのみによる配光特性を示している。また、図38において、破線31cL2は、変形例11の照明器具1002による配光特性を示している。また、図39において、点線31cL3は変形例12の照明器具1002bによる配光特性を示している。なお、いずれも中心0°位置の光強度で正規化している。また、実線31cL1は変形例11と変形例12とで一致している。
図38において、破線31cL2は、角度55°付近から光強度が低下しており、また、角度90°以上、特に100°付近にピークがある。角度90°以上の光は天井に到達することから、変形例11の照明器具1002を用いることにより、天井へ光が到達し、明るさ感を向上させるとともに、角度60~90°のグレア光を軽減していることが確認できる。
図39において、点線31cL3は、角度10~45°までの光強度が、変形例11の破線31cL2と比べて高く、また角度45°付近から85°付近までの光強度の低下率が高いことが確認できる。また、90°以上の角度では滑らかに遷移していることが確認できる。図39から、変形例12の照明装置1001bを用いる場合、照明装置1001bが無い場合と比べて、角度45~85°の光強度を低減することで角度10~45°の光強度が高まり、角度90°以上の光がより広い範囲の天井Tに到達していることが確認できる。よって、変形例12の照明装置1001bを用いることで、明るさ感を向上させることができる。なお、明るさ感の向上に関しては、変形例12よりも変形例11の方が角度90°以上のピーク強度が高く、効果が高い。
照明装置の省エネ化を考慮する際に、机上面等の作業面は適切な明るさが必要となるが、通路等の、作業面以外の領域に関しては、安全上の明るさが確保されていればよく、作業面よりも暗くても問題ない。つまり、空間全体の床面B側を均一な明るさの分布とする必要はない。よって、配光特性としては、例えば、角度-45~+45°の間で光強度の高い配光として、照明装置の出力を抑制することも可能であり、省エネ化を図ることができる。変形例12では、空間全体としての明るさ感の向上の効果は変形例11の場合よりも低いが、上記のような角度-45~+45°の光強度を高くすることによる省エネ効果が得られる。
<変形例13>
図40は、変形例13にかかる照明器具の例を示す概略構成図である。変形例11の明るさ感を向上させる効果と、変形例12の省エネ効果の双方の利点を活かすために、変形例13の照明器具1002cの照明装置1001cは、照明装置1001と照明装置1001bとを一体化させた構成とされる。具体的には、天井Tに設置される変形例11の照明装置1001のZ軸方向端部に変形例12の照明装置1001bを連結させて、照明装置1001cが形成されている。
図41は、変形例13にかかる照明装置で得られる配光特性を示す図である。ここで、照明装置1001のZ軸方向の長さを100mm、照明装置1001bのZ軸方向の長さを150mmとした。照明装置1001cにおける、連結後の長さ以外の条件は、変形例11及び変形例12の場合と同様である。図41を参照して変形例13にかかる照明装置の効果について説明する。
図41において、一点鎖線31dL3は、変形例13の照明器具1002cによる配光特性を示している。図41において横軸は角度を表し、縦軸は相対光強度を表している。また図41において、実線31cL1は、光源6a及び光源6bのみによる配光特性を示しており、図38~39に示されたものと同じである。図41に示すように、変形例13では、変形例11と変形例12とを組み合わせることにより、45~75°の光強度を低減して10~40°の光強度を高めるとともに、90°以上の光を効果的に天井に到達させて明るさ感を向上させることができる。特に105°をピークとする光を天井に到達させることが可能となる。105°のピーク位置に関しては、例えば、照明装置1001cにおいて被照射面側の照明装置1001のプリズム角β(図41の例では27.1°)を適宜設定することで、移動させることが可能である。例えば、照明装置1001のプリズム角βを27.1°から20°にすることで、90°以上の光のピーク位置を100°とすることができる。
なお、図41では、75~90°の光は光強度が軽減していないが、次の理由により変形例13においてもグレア感を軽減する効果は得られる。すなわち、図41において、一点鎖線31dL3は、プリズム部に到達した光による配光も含む。ここで、プリズム部に到達した光に関しては、プリズム部の背面で散乱しており、局所的に明るい光ではないため、グレア感が軽減された光となる。このため、変形例13においてもグレア感軽減効果は得られる。
照明装置1001と照明装置1001bとが一体化しているとは、上述したように、照明装置1001と照明装置1001bとが連結していることに限定されない。例えば、板状の樹脂の平面部に、設置された状態で-Z軸方向となる向きにプリズム頂点を有するプリズム群Gaと、設置された状態で+Z軸方向となる向きにプリズム頂点を有するプリズム群Gbと、を形成することで照明装置1001cの各プリズム部が形成できる。板状の樹脂とは、例えば、PMMA又はPC等である。この場合、板状の樹脂の平面部に、発光部から+Z方向に100mmとなる長さ分プリズム群Gaを形成し、プリズム群Gaの端部からさらに150mmの長さでプリズム群Gbを形成することにより、一体化した板状のプリズム部を形成することができる。天井Tへ光が到達する効率を考慮すると、-Z軸方向にプリズム頂点を有するプリズム(照明装置1001のプリズム)を、天井T側に設けることが好ましい。
照明器具の目的に応じて、適宜、使用する照明装置が選択されるとよい。例えば、床面Bの明るさの均一性を優先させたい場合など、-45~+45°の間の配光を変化させることが好ましくない場合には、変形例11の照明装置1001が適している。また例えば、照明装置の省エネ化が最優先される場合には、変形例12の照明装置1001bが適している。また例えば、明るさ感の向上と省エネの双方の効果を得たい場合は、変形例13の照明装置1001cが適している。
これまで、プリズム角σが90°の場合について説明したが、プリズム角σは90°に限定されない。また、プリズム角βとプリズム角σを同一の角度とすることにより、角度によっては図41で示す場合と同様の効果を得ることも可能である。
<変形例14>
図42は、変形例14にかかる照明装置の効果を示す図である。図42には、プリズム角βとプリズム角σをともに55°とした照明装置を有する照明器具(以下、変形例14の照明器具1002eという)の配光特性が示されている。ここで、光源6aと光源6bのX軸方向幅は80mm、光源6aと光源6bのY軸方向幅は580mm、照明器具1002eのY軸方向幅は580mmとした。また、プリズム部1、11の背面1b、11bは、ガウス角度3度で透過散乱する設定とした。また、光源6aと光源6bからはランバーシャンの光が出射されるものとし、長さLfは250mmとし、距離Dは250mmとした。
図42において、二点鎖線31eL3は、変形例14の照明器具1002eの配光特性を示す。図42において横軸は角度を表し、縦軸は相対光強度を表している。また図42において、実線31cL1は、光源6a及び光源6bのみによる配光特性を示しており、図38~39及び41に示されたものと同じである。図42に示すように、プリズム角β、σを調整することにより、45~80°の光強度を低減して10~40°の光強度を若干高めるとともに、90°以上の角度に第2のピークを持たせて天井Tにも光を照射することができ、明るさ感を向上させることができる。本例では、特に120°をピークとする光を天井Tに到達させることができる。
10~40°の光強度を高めるには、プリズム角βとプリズム角σを高くする必要があり、120°のピーク位置を低角度側へ移動させるためには、プリズム角βとプリズム角σを低くする必要がある。したがって、プリズム角βとプリズム角σを等しくした変形例14でも明るさ感の向上と省エネの双方の効果を得ることが可能であるが、変形例11と変形例12を一体化した変形例13の方が、効果は高い。天井面に光を広範囲に到達させることを考慮した場合、天井Tに到達する光のピーク位置は、角度95~120°の位置とすることが好ましい。
<変形例15>
図43は、変形例15にかかる照明装置の効果を示す図である。図43は、図35~37に示した変形例12の照明器具1002bにおいて、プリズム角βを45°とし、プリズム角σを37°とした場合(以下、変形例15の照明器具1002fという)の配光特性が示されている。変形例15においても、変形例14の場合と同様に、光源6aと光源6bのX軸方向幅は80mm、光源6aと光源6bのY軸方向幅は580mm、照明器具1002fのY軸方向幅は580mmとした。また、プリズム部1、11の背面1b、11bは、ガウス角度3度で透過散乱する設定とした。また、光源6aと光源6bからはランバーシャンの光が出射されるものとし、長さLfは250mmとし、距離Dは250mmとした。
図43において、実線31fL3は、変形例15の照明器具1002fの配光特性を示す。図43において横軸は角度を表し、縦軸は相対光強度を表している。また図43において、実線31cL1は、光源6a及び光源6bのみによる配光特性を示しており、図42等に示されたものと同じである。図43に示すように、プリズム角β、σを調整することにより、45~80°の光強度を低減して10~40°の光強度を高めるとともに、90°以上の角度に第2のピーク等を持たせて天井Tにも光を照射することができ、明るさ感を向上させることができる。本例では、特に100°をピークとする光を天井Tに到達させることができる。よって、変形例15では、変形例13と同等以上の省エネ効果が得られると共に、変形例11相当の明るさ感の向上を得ることができる。さらに変形例15では、プリズム角βとプリズム角σを一定にできるため、成形金型が一種類で済み、変形例11と変形例12の構成を一体化した変形例13の場合と比較して低コストにプリズム部を作製することができる。ここで、プリズム角βを45°とし、プリズム角σを37°とした場合について説明したが、プリズム角β、σの角度はこれに限定されない。
変形例15の照明器具1002fのように、プリズム角β>プリズム角σとすることにより、つまりプリズム頂点が―Z軸方向(天井方向)とすることにより、明るさ感の向上と省エネの双方の効果を、低コストで実現することができる。ただし、プリズム角βが90°の場合を除く。
次に、光線の経路の例を挙げて、図35に示した変形例12の照明装置1001bの効果について説明する。図44は、変形例12にかかる照明装置における光線追跡図である。図45は、図44の部分拡大図である。図44~45に示す光線の経路は、プリズム角βを45°、プリズム角σを90°とし、プリズム部11の背面11bより光線が入射した場合のシミュレーション結果を示したものである。図44~45では、複数の一定角度の光線LGがプリズム部11の背面11bから入射し、プリズム部1の背面1bから出射する光線のシミュレーション結果を示している。入射角度G0の光線は、例えば、光源6aから出射する光を模擬している。図44~45は、入射角度G0が25°の場合の光線追跡結果を示している。また、出射角度G1で出射する光線は、プリズム部11のプリズム面11a2で全反射した後、複数の界面を屈折してプリズム部1の背面1bを出射した光である。ここで、出射角度G1は約14.4°である。また、出射角度G2の光線は、プリズム部11のプリズム面11a2で全反射した後、屈折、全反射、及び屈折により、プリズム部1の背面1bを出射した光である。ここで、出射角度G2は、約38.6°である。なお、入射角度G0が20°の場合には、出射角度G1の光線はプリズム部1で全反射するので存在しない。また入射角度G0が20°の場合には、出射角度G2は約45°となる。入射角度G0が23.2°の場合は、出射角度G1は約2.2°となり、出射角度G2は約40.7°となる。
図46は、変形例12にかかる照明装置における光線追跡図である。図47は、図46の部分拡大図である。図46~47は、入射角度G0が30°の場合の光線追跡結果を示している。入射角度G0が30°の場合には、プリズム部11のプリズム面11a2で全反射した後、屈折、全反射、及び屈折により、プリズム部1の背面1bを床面Bへ向かって出射する出射角度G2の光線は存在せず、ほとんどの光線が出射角度G1で出射する。このとき、出射角度G1は約29.4°となる。
図48は、変形例12にかかる照明装置における光線追跡図である。図49は、図48の部分拡大図である。図48~49は、入射角度G0が40.6°の場合の光線追跡結果を示している。入射角度G0が40.6°の場合には、プリズム部11のプリズム面11a2で全反射したほとんどの光線が天井Tへ進行する。図48~49に示すように、プリズム部11に入射した光は、プリズム面1a1で全反射することにより、プリズム部1の背面1bから天井T方向に出射することとなる。
図44~49に示すシミュレーション結果から、例えば入射角度が23.2°以上且つ40.6°未満の光がプリズム部11に入射する場合、配光特性において10~40°の領域の光強度が向上し、省エネ効果が得られることがわかる。ここで、プリズム角βが45°であり、プリズム角σが90°である場合について示したが、プリズム角β及びプリズム角σによって、配光特性の10~40°の領域の光強度を向上させる入射角度の範囲は変わってくる。つまり、例えばプリズム角βが45°であってプリズム角σが90°である場合、入射角度が23.2°以上且つ40.6°未満の光がプリズム部11に入射する領域にプリズムを形成すればよい。プリズム部11をこのように構成することにより、配光特性における10~40°の領域の光強度を向上させ、省エネ効果を得ることができる。
実施の形態3.
図50は、実施の形態3にかかる照明システムの例を示す概略構成図である。図51は、実施の形態3にかかる照明器具の例を示す概略構成図である。図52は、実施の形態3にかかる照明装置の例を示す概略構成図である。図53は、実施の形態3にかかる照明装置の例を示す概略構成図である。図54は、実施の形態3にかかる照明装置のプリズムの一例を示す概略構成図である。なお、例えば天井Tに照明装置が埋め込まれる構成とし、天井Tより-Z軸方向に光源6が配置されてもよい。
実施の形態3にかかる照明器具1003は、図50に示すように、プリズム部1とプリズム部11が、光源6を挟んで+X軸側と-X軸側に配置される点で実施の形態2の照明器具1002と異なる。実施の形態3において、光源6から出射された光Lがプリズム部1又は11に入射し、入射した光は、少なくともプリズム部1又は11で偏向されることにより被照射領域を照明する。つまり、実施の形態3の照明装置においても、実施の形態2の場合と同様に、太陽光ではなく、照明装置を構成するプリズム部1、11とは別の器具である光源6からの光Lを用いて、被照射領域を照明する構成とされている。
図50に示す照明システム2001は、プリズム部1とプリズム部11が光源6を挟んで+X軸側と-X軸側に配置された照明器具1003を複数備える。なお、照明システム2001は、1つの照明器具1003のみを備える構成、すなわち1つのプリズム部1と1つのプリズム部11とが光源6を挟んで+X軸側と-X軸側に配置されたものであってもよい。図51に示されるように、プリズム部1とプリズム部11は光源6に対して対称に配置される。つまり、光源6とプリズム部1の距離D及び光源6とプリズム部11の距離Dは等しい。また、プリズム部1とプリズム部11は、各プリズム面1a、11aが光源側に位置するように配置されている。これにより、天井Tにおいて+X軸方向と-X軸方向に対称な光を照射することができる。
以下では、光源6、プリズム部1及びプリズム部11を一つの照明器具1003として天井に設置した場合の一例を説明する。照明器具1003は、プリズム部1を備える第1の照明装置と、プリズム部11を備える第2の照明装置との間に光源6を備えた器具とみなすことができる。なお、照明器具1003は、プリズム部1とプリズム部11と光源6とを備えた1つの照明装置又は照明システムとみなすことも可能である。
照明器具1003は、図示省略しているが、天井TにX軸方向に複数配置されており、設置先空間において1つの照明システム2001を構成している。本例では、照明器具1003が1800mmの間隔Pで配置されているものとする。例えば、光源6からプリズム部1までの距離D、及び光源6からプリズム部11までの距離Dは、それぞれ250mmである。光源6から出射する光の出射角度ηが30°の場合、光源6から900mmの位置に光を到達させるためには、プリズム角βは約49.5°となる。光源6から1500mmの位置に光を到達させるためには、プリズム角βは約43.6°となる。光源6側にプリズム面1aが位置しているため、全反射することなく屈折により光源6から900mm離れた位置及び1500mm離れた位置にそれぞれ光を到達させることができる。
ここでプリズム部1に着目して、プリズム面1aが光源6の反対側に位置する場合を考える。すなわち、プリズム部1においてプリズム面1aが-X軸側に位置する場合、光源6から1500mmの位置に光を到達させるためには、プリズム角βは約55.3°となる。この場合、光源に対してプリズム面が内側(+X軸側)に向くよう設けた図51および図52の例と比べてプリズム角βが大きくなり、天井へ到達する光利用効率が低下するおそれがあるが、光源6から900mm離れた位置及び1500mm離れた位置にそれぞれ光を到達させることが可能である。なお、光源に対してプリズム面が外側に向くように配置した場合、光源6側に位置するプリズム部1の背面1bでフレネル反射した光がグレアとなるおそれがある。その場合、背面1bにブラスト加工を行ってグレアを軽減してもよい。このように、光利用効率およびグレア防止の観点からは、各プリズム部1、11は、プリズム面1a、11aが光源側に位置する向き、すなわち光源6を挟んで互いに内側に向くように配置されることが好ましい。
実施の形態3の照明システム2001は、プリズム部1単体又はプリズム部11単体というように1つのプリズム部での屈折作用で天井Tに光を到達させる構成とされている。このため、実施の形態3におけるプリズム部1、11のプリズム角βは、2つのプリズム部を利用して天井Tに光を到達させる変形例11のプリズム部1、11のプリズム角βと比較して大きくなる。
ただし、実施の形態3では、プリズム部1とプリズム部11が、光源6を挟むように光源6の+X軸側と-X軸側に配置されているので、照明器具1003を+X軸方向から、及び-X軸方向から観察した際のグレア感は、変形例11と比較して低減される。例えば、利用者が、+X軸側から変形例11の照明器具1002を観察した場合、光源6aから+X軸方向に出射された出射角度30°以下の光、すなわち利用者がグレアと感じる光が直接利用者の目に入る。変形例11において光源6bから出射した光のグレアに関しては、軽減されており、グレア感低減の効果がある。
それに対し、実施の形態3の照明システム2001では、利用者が、+X軸側から照明器具1003を観察した場合、光源6から+X軸方向に出射された出射角度30°以下の光はプリズム部11から天井Tに向かって進行するので、利用者の目に入らない。つまり、グレアを考慮すると、実施の形態3の照明システム2001のように、対向する2つのプリズム部1,11が光源6を挟むように光源6の両側に配置される構成が好ましい。
なお、変形例11の照明装置1001では、グレア感の低減を目的として、プリズム部1の背面1b及びプリズム部11の背面11bに散乱加工(ブラスト加工)が施されてもよい。これにより、光源6a及び光源6bと他の照明装置から出射した光が背面1b、11bに入射した際にフレネル反射されることによるグレアを軽減することができる。
一方、プリズム1a3により天井Tに到達する光の効率を考慮すると、プリズム角βが小さい変形例11の方が好ましい。プリズム角βが小さいと、プリズム面1a2の領域とプリズム面1a1の領域の比率において、プリズム面1a2の領域の比率が高くなるからである。プリズム面1a2を用いて天井Tに到達する光を制御する場合、できる限りプリズム面1a2に光源から出射する光Lが到達することが好ましい。プリズム面1a1に光Lが入射した場合、天井T及び床面Bに進行する光に分かれるので、天井Tに到達する光Luの効率が低下する。この場合のグレアについては、背面1b及び背面11bに散乱加工がされていれば、グレアが軽減された光が床面Bに到達するので、グレア感の低減の効果は得られる。また、変形例12のように、変形例11のプリズム頂点を+Z軸方向に逆転させたプリズム部も同様に、背面1b及び背面11bにブラスト加工などの散乱加工をすることにより、変形例11と同様に天井Tを明るくし、グレア感の低減の効果が得られる。
図55は、実施の形態3にかかる照明装置の効果を説明する図である。照明器具1003において、光源6とプリズム部11の距離D、及び光源6とプリズム部1の距離Dをそれぞれ250mmとすると、光源6の出射角度ηが30°の場合、長さLfは144mmである(図51参照)。光源6のX軸方向幅は80mm、照明器具1003のY軸方向幅は580mmとした。また、プリズム部1、11、の背面1b、11bはガウス角度3度で透過散乱する設定とし、プリズム角βは43.6°、プリズム角σは90°とした。また、光源6からはランバーシャンの光が出射されるものとする。
図55において、実線32bL1は光源6のみによる配光特性を示し、0°の値で正規化している。図55において、一点鎖線32bL2は、実施の形態3の照明器具1003の配光特性を示している。図55から、実施の形態3の照明装置を用いた場合、角度55~85°までの光強度が低下し、また、角度90°以上、特に100°付近にピークがあることが確認できる。また実施の形態3の照明装置を用いた場合、配光特性の5~30°の領域の光強度が若干向上しており、明るさ感の向上及び省エネ効果の双方の効果が得られることが確認できる。また、配光特性において角度60~80°のグレア光が低減されているので、グレア感が軽減されることも確認できる。
ここで、配光特性において、天井方向に進行する光Lu(図50参照)のピーク位置は、プリズム角βを調整することにより適宜設定が可能である。例えば、ピーク位置を約105°とする際にはプリズム角βは48°とすればよい。
なお、配光特性の5~30°の領域の光強度が向上する理由は、光源6から出射した光の一部が、プリズム面1a1に入射し、プリズム面1a2で全反射後、背面1bから屈折して出射することにより、Z軸に対して角度5~30°の光となるからである。
また、配光特性の5~30°の領域の光強度をさらに高めるためには、長さLfを長くすればよい。図56は、実施の形態3にかかる照明装置の効果範囲を説明する図である。図56には、一例として、長さLfを200mmとした場合の配光特性が破線32cL2で示される。長さLf以外の条件については、図55の場合と同様である。図56から、長さLfを長くすることにより配光特性の5~40°の領域の光強度が向上したことが確認できる。
<変形例16>
図57は、変形例16にかかる照明装置の効果範囲を説明する図である。図57には、プリズム角βを43.6°とし、プリズム角σを80°とした場合の配光特性が点線32dL2で示される。プリズム角β、σ以外の条件は図55の場合と同様である。変形例16の照明装置の配光特性では、角度0°の光強度よりも角度10°付近の光強度の方が高くなっている。配光特性の0°と10°付近の光強度の差が大きくなると、床面Bに光が到達した際に、照明された領域の中心が暗くなり、明るさの分布に不均一性が発生する可能性がある。したがって、配光特性を考慮するとプリズム角σは90°程度が好ましい。ただし、点線32dL2の配光特性であれば、床面Bの明るさの分布への影響は、角度0°とピーク位置の光強度の差異が10%未満であるので特に問題ない。
点線32dL2の配光特性において、10°付近の光強度が高くなる要因は、プリズム面1a1で屈折した光が、プリズム面1a2で全反射せずに、直接プリズム部1の背面1bに到達することによって、背面1bで全反射して光源6側に出射されることにある。このような光が出射される確率は、プリズム角σが90°より小さくなると、高くなると考えられる。
ここで、照明器具1003は例えば、光源を備えた一般的な照明器具にプリズム部1及びプリズム部11を追加したものでもよい。光源6は正方形あるいは長方形の発光面積を有する発光部でもよい。さらに、プリズム部1、11は、プリズムシートとして形成されたものでもよく、板状の透明な平面部材にプリズムシートを貼合することにより形成されたものでもよい。
ところで、平板状の部材を用いて照明を実現する場合、従来は平板状の部材を導光体として使用しており、その場合、導光体直下の照度が低下し、床面Bを均一に照明することが困難であった。一方、本開示によれば、2つの光源6a,6bの中間にプリズム部1が配置される、あるいは1つの光源6の両側にプリズム部1,11が配置されるので、照明装置直下の床面Bの照度を損なうことなく、均一な照明を実現することができる。平板状の部材を用いることによるデザイン性と照明の均一性を兼ね備え、かつ明るさ感が向上する照明装置が実現できる。
実施の形態4.
図58は、実施の形態4にかかる照明器具1004の例を示す概略構成図である。実施の形態4において、照明器具1004は、光源330、光学素子331及びプリズム部332で構成される。照明器具1004は例えば、一般的にいうダウンライト又はスポットライトである。以下では、プリズム部332を実施の形態1における照明装置1000の一例とみなし、さらに光源330及び光学素子331を含む構成を照明器具1004と呼ぶ。なお、光源330、光学素子331及びプリズム部332を含む構成を、器具構成を問わず実施の形態4の照明装置又は照明システムと呼ぶことも可能である。
図59は、実施の形態4にかかる照明器具1004の例を示す概略上面図である。図60は、実施の形態4にかかる照明器具1004のプリズムの一例を示す概略構成図である。図58~60を参照して照明器具1004の構成について説明する。図58において、照明器具1004の光軸(中心軸C33)が一点鎖線で示されている。光源330は、例えば発光ダイオードで構成される。光源330は、図59に示されるように例えば円形状の、大きさφ9mmの発光面を有している。図58に示されるように、光源330からは、+Z軸方向に例えば、完全散乱した光が出射される。なお、光源330の大きさは上記の大きさに限定されず、例えばφ3mm又はφ14mmでもよい。また光源330は、1mmの発光ダイオードを1つ又は複数配置したものでもよい。
光学素子331は、例えば、光源330から出射された光の配光角を制御する。光学素子331は、例えば、1/2ビーム角を30°として+Z軸方向に出射する。光学素子331は、円形状の出射面331bを有している。光学素子331は、フレネルレンズで構成されていてもよいし、拡散板としてもよい。拡散板が用いられる場合、配光角の変化はないが、+Z軸側から利用者が光源330を見るときに光源330がぼけて観察され、グレア感が軽減するという効果がある。ここで、1/2ビーム角とは、中心光度(最大光度)の半分の光度になる角度範囲を表している。
光学素子331から出射する光のうち、グレアと感じられる、出射角度φが30°以下の光に対しては、一般的には、プリズム部332と同様の位置に遮光部材を設置する等して、グレア感の軽減が図られる。しかし、このような構成とした場合、遮光により光利用効率が低下し、好ましくない。
照明器具1004において、プリズム部332を光学素子331の出射面331bの形状に合わせて円環状に配置することにより、出射角度φが30°以下で出射する光を天井T側へ進行させ、天井Tを明るくすると共に光利用効率を向上させることができる。さらに、グレア感を低減することができる。また、実施の形態3の場合と同様に、光軸(中心軸C33)付近の光強度を高め、床面Bをより明るくする効果がある。なお、プリズム部332は、光学素子331の出射面331bの全領域または少なくとも一部の領域を囲う形状及び大きさであることが好ましい。またプリズム部332は、円筒状の部材に、プリズム332a3が形成されたプリズムシートを貼合して形成されたものでもよい。
ここで、プリズム部332が光学素子331の出射面331bを囲う位置(Z軸上の位置)は特に限定されない。例えば、プリズム部332は、光学素子331の出射面331bの高さ位置とは異なる高さ位置(一例として、より下方)に設けられていてもよい。その場合においても、上面視や照明器具1004の各構成要素の位置をXY平面に投影した図等において、プリズム部332が光学素子331の出射面331bの対象領域よりも外側に位置していればよい。なお、後述する図61のように、プリズム部332のすべての領域が光学素子331の出射面331bの対象領域よりも外側に位置していなくてもよく、プリズム部332が光学素子331の出射面331bの対象領域よりも外側に位置する部位を含んでいればよい。したがって、プリズム部332が「光学素子331の出射面331bの全領域または少なくとも一部の領域を囲う」とは、上面視において、プリズム部332が、光学素子の出射面の全領域またはその少なくとも一部の領域とされた対象領域よりも外側に位置する部位を含んでいることをいう。
なお、照明器具1004においてプリズム部332を設ける位置及び範囲については、照明器具1004の用途に合わせて適宜設定すればよい。図61は、実施の形態4の照明装置の使用例を示す概略構成図である。図61に示されるように、照明器具1004が、+X軸方向の壁面340に向かって斜めに角度Kで光を照射する構成とされている場合には、プリズム部332は、光学素子331の出射面331bの-X軸方向側のみを囲う形状とされてもよい。これにより、被照射面である壁面340を照明するとともに、照明器具1004の-X軸方向にも光を照射して明るさ感を向上させることができる。
また、プリズム角βは適宜設定してもよいが、実施の形態3で説明したように、プリズム部332において光源330側(中心軸C33側)にプリズム332a3が位置することが好ましい。ただし、実施の形態3で説明したように、プリズム角σを90°より小さくする場合には、配光特性への影響を考慮する必要がある。
また、プリズム部332の背面332bには、拡散処理(例えば、ブラスト処理)が施されていることが好ましい。これは、壁面340の照明に用いられない+Z軸方向に出射した光によるグレア感を、低減させるためである。
以上より、ダウンライト又はスポットライトのような照明装置の出射面側にプリズム部332を配置することにより、照明装置から出射した光の一部を天井Tに到達させて明るさ感を向上させることができる。また、プリズム部332のプリズム角度を調整することによって、天井Tにおける照明の範囲を調整することができ、照明デザインの自由度が向上する。
なお、上記の各実施形態において、第1のプリズム部をプリズム部1、第2のプリズム部をプリズム部11と記載したが、変形例において、反射部2に対してプリズム部1と同様の位置に配置されるプリズム部を第1のプリズム部、プリズム部11と同様に配置されるプリズム部を第2のプリズム部とする。
また、プリズム部1及び反射部2を一体に形成してもよい。この場合、プリズム部1の反入射面と反射部2の第1の面2aは一体となる。
また、プリズム部1は、アクリル(Polymethyl methacrylate、PMMA)、又はポリカーボネート(Polycarbonate、PC)等によって形成すればよい。
また、背面1bに、プリズム1a3を形成してもよい。
また、背面1bに、光Lを拡散透過又は拡散反射する光拡散面としてもよい。
また、変形例2の照明装置102において、反射部2を備えた例を示したが、反射部2を備えずに、プリズム部1から出射した光Lの少なくとも一部を透過させてプリズム部11に入射させ、プリズム部11で偏向させて被照射領域に照射させてもよい。
また、反射部2は、透過領域2dを備えた例を示したが、少なくとも反射領域2cを備えればよい。
また、反射領域2cとして、光Lを透過する基材の上に反射膜を形成してもよい。基材は、例えば、プラスチック又はガラス等である。このとき、反射膜が形成されていない部分が、透過領域2dである。
また、反射部2は、反射特性を有する基材に穴を空けて形成してもよい。反射特性を有する基材は、例えば、アルミ板、光を透過する基材の上に形成した反射膜等である。このとき、反射特性を有する基材は反射領域2c、反射特性を有する基材に形成された穴は透過領域2dである。
また、反射部2は、例えば、一部の光を透過して、他の光を反射する特性を有したハーフミラー等でもよい。
また、反射部2は、例えば、一部の光を透過して他の光を反射する特性を有する膜を形成してもよい。このとき、反射領域2c及び透過領域2dは分離されない。
また、光偏向部3は、採光した光Lを照明装置100へ導光できればよく、ブラインド又は偏向フィルム等とすればよい。
また、反射部2に透過領域2dを備える例を示したが、少なくとも反射領域2cを備えればよい。
また、光拡散部21、210、2100は、例えば、光拡散粒子を含有させたプラスチック板とすればよい。また、例えば、プラスチック等の基材に光拡散シートを貼り合わせて形成してもよく、基材の表面を荒らす加工が施して光Lを拡散させてもよい。表面を荒らす加工は、例えば、ブラスト加工等である。
また、光Lの入射角αを6°としたが、10°でもよく、その場合にはプリズム角βは入射角αに対して適宜設定される。ただし、入射角αが6°のプリズム角βを入射角αが10°のプリズム角βに適用してもよい。
上記の各実施形態において、照明装置は、光Lの入射角度が例えば、6°±15°(全角30°)以下を想定しており、光Lの拡がりが全角30°より広がった光に対する効果は低くなる。
また、反射部2を備える例として示した照明装置102、103、104、105、106、107、108、109において、反射部2を除いてもよい。その場合は、+X軸方向側から入射した光線を-X軸方向から出射されることとなる。これにより、例えば、図2の照明装置100aから出射した光は照明装置100bの被照射領域を照明し、照明装置100bから出射した光は照明装置100cの被照射領を照明することにより、非対称の照明でも各照明装置の直下付近の被照射領域を照明することが可能となり、照明装置100b、100c直下の被照射領域の照度分布の均一化が図れる。ただし、その際には、照明装置102、103、104、105、106、107、108、109から出射する光の出射角度を照明装置の配置に従って、適宜設定する必要がある。
また、照明装置1000においては、反射部2を除いてもよい。反射部2を除いても光源6を直接観察することによるグレア感は低減する。
また、天井Tに設置する例を示したが、壁等に設置してもよい。例えば、反射部2の第2の面2bを壁に配置すれば、プリズム部1に入射した光Lを被照射領域に出射することができる。
また、上記の例では、照明装置が被照射面に向けて光を照射するものとして説明したが、照明装置は任意の被照射物(床面及び天井を含む)に向けて光を照射するものであってもよい。なお、被照射物は固体に限定されず、水などの液体、あるいは空気又は空などの気体を含む。
また、上記の各実施形態において光源を備える構成を例示したものについては、少なくとも発光部を備えていればよい。すなわち、上記の光源は自発光するものに限定されず、例えば、導光路の出力端等(本例では、導光板の出射面)であってもよい。
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」又は「垂直」などの部間の位置関係若しくは部の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差又は組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部間の位置関係もしくは部の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
また、以上のように本開示の実施の形態及び変形例について説明したが、本開示はこれに限るものではなく、各実施形態及び各変形例を自由に組み合わせること、あるいは各実施形態及び各変形例を適宜、変形、又は省略することも、本開示の範囲に含まれる。
以上の各実施の形態及び各変形例を基にして、以下に開示の内容を付記として記載する。
<付記1>
被照射物に向けて光を照射する照明装置であって、
設置面から遠ざかる方向である第1の方向に延在する第1のプリズム部を備え、
前記照明装置の前記設置面側の端部と前記設置面と対向する側の端部とをつなぐ方向を前記照明装置の上下方向としたとき、前記第1のプリズム部は、前記照明装置の上下方向に直交する方向に突出する1つ以上のプリズムを有し、
前記照明装置の上下方向に対して前記被照射物側に鋭角となる向きで前記第1のプリズム部に入射した第1の光を前記第1のプリズム部で偏向させて、前記被照射物に向かう光にして出射する、
照明装置。
<付記2>
1つ以上のプリズムを有し、前記第1のプリズム部と対向して配置される第2のプリズム部を備え、
前記第1のプリズム部及び前記第2のプリズム部は、それぞれ前記プリズムが形成されている面であるプリズム面を有し、互いのプリズム面が内向き又は外向きに対向するように配置され、
前記第1の光を前記第1のプリズム部及び前記第2のプリズム部で偏向させ、前記被照射物に向かう光にして出射する、
付記1に記載の照明装置。
<付記3>
前記第2のプリズム部は、前記第1のプリズム部の形状を前記照明装置の上下方向に対して対称に配置した形状である、
付記2に記載の照明装置。
<付記4>
前記第1のプリズム部及び前記第2のプリズム部は、一体形成されている、
付記2又は付記3に記載の照明装置。
<付記5>
前記第1のプリズム部の前記第1の光が入射する面を入射面、その反対側を反入射面としたとき、前記第1のプリズム部の反入射面側に配置される第1の反射部を備え、
前記第1の反射部は、前記第1のプリズム部の前記入射面に入射して前記第1のプリズム部の前記反入射面から出射される前記第1の光を反射して前記第1のプリズム部の反入射面に再入射させる、
付記1に記載の照明装置。
<付記6>
前記第1の反射部は、前記第1のプリズム部の前記反入射面から出射される光の少なくとも一部を透過する、
付記5に記載の照明装置。
<付記7>
1つ以上のプリズムを有し、前記第1のプリズム部と対向して配置される第2のプリズム部と、
前記第1のプリズム部の前記第1の光が入射する面を入射面、その反対側を反入射面としたとき、前記第1のプリズム部の前記反入射面側に配置される第1の反射部と、を備え、
前記第1のプリズム部及び前記第2のプリズム部は、それぞれ前記プリズムが形成されている面であるプリズム面を有し、互いのプリズム面が、前記第1の反射部を挟んで内向き又は外向きに対向するように配置され、
前記第1の反射部は、前記第1のプリズム部の前記入射面に入射して前記第1のプリズム部の前記反入射面から出射される前記第1の光を反射して前記第1のプリズム部の前記反入射面に再入射させるとともに、前記第1のプリズム部から出射される光の少なくとも一部を前記第2のプリズム部に入射させ、
前記第1の光を前記第1のプリズム部及び前記第2のプリズム部で偏向させ、前記被照射物に向かう光にして出射する、
付記1に記載の照明装置。
<付記8>
前記照明装置の中心を通り、設置面に垂直な軸を中心軸とし、前記第1のプリズム部の前記プリズムが形成されている面をプリズム面とし、前記プリズム面において前記プリズムの底面をなす面を前記第1のプリズム部の基準面としたとき、前記基準面が、前記被照射物側に近づくにつれて前記中心軸に近づくように傾斜している、
付記1~7のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記9>
前記第1のプリズム部は、板形状、多角柱形状、半円柱形状、円錐台形状、又は円柱形状である、
付記1~8のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記10>
前記第1のプリズム部は、前記設置面と平行な方向である第2の方向に延在する形状である、付記9に記載の照明装置。
<付記11>
前記第1のプリズム部は、前記被照射物側に向かって柱体の外周が小さくなる、
付記9に記載の照明装置。
<付記12>
前記第1のプリズム部が有する前記プリズムのプリズム角と前記第2のプリズム部が有する前記プリズムのプリズム角とが異なる、
付記2~4、及び付記7のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記13>
前記第1のプリズム部及び前記第2のプリズム部の少なくとも一方は複数のプリズムを有し、
前記複数のプリズムには、異なるプリズム角を有する2以上のプリズムが含まれる、
付記2~4、及び付記7のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記14>
前記第1のプリズム部の前記第1の光が入射する面を入射面、その反対側を反入射面とし、前記第2のプリズム部の前記第1のプリズム部と対向する面を対向面、その反対側を反対向面としたとき、前記入射面及び前記反対向面の少なくとも一方と対向して配置される第1の光拡散部を備え、
前記第1の光拡散部は、対向する前記入射面又は前記反対向面から出射された光を拡散させる、
付記2~4、付記7、付記12、及び付記13のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記15>
前記照明装置の中心を通り、設置面に垂直な軸を中心軸としたとき、前記第1の光拡散部は、前記被照射物側に近づくにつれて前記中心軸に近づく、
付記14に記載の照明装置。
<付記16>
前記第1の光拡散部は、前記設置面から遠ざかる方向、及び設置面と平行な方向である第2の方向に延在する形状であるとともに、前記第2の方向に曲率を有する1つ以上のシリンドリカルレンズを有する、
付記14又は付記15に記載の照明装置。
<付記17>
前記第1のプリズム部よりも前記被照射物側に配置される、第2の光拡散部を備える、
付記14~16のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記18>
前記第1のプリズム部より前記被照射物側に配置される第2の反射部を備え、
前記第2の反射部は、前記照明装置の上下方向に対して前記被照射物側に鋭角となる向きで前記第2の反射部に進行する光を反射し、前記被照射物に照射する、
付記1~17のいずれか1つに記載の照明装置。
<付記19>
付記1~18いずれか1つに記載の照明装置と、
外部の光を採光し、採光した前記外部の光を偏向して、前記照明装置の上下方向に対して前記被照射物側に鋭角となる向きで前記照明装置に向かう光にして出射する光偏向部とを備える、
照明システム。
<付記20>
前記被照射物は、前記照明装置の設置面と対向する側に位置する、
付記19に記載の照明システム。
<付記21>
付記1~18のいずれか1つに記載の照明装置と、
前記照明装置より前記被照射物側に配置され、前記照明装置の上下方向に対して前記被照射物側に鋭角となる向きの光を前記照明装置に向けて出射する光源とを備える、
照明システム。
<付記22>
前記被照射物は、前記照明装置の前記設置面側に位置する、
付記21に記載の照明システム。