(57)【要約】【課題】光源（ランプ）と反射板を組み合わせて配光制御を行なうことで、レンズやカッターを用いることなく、上記問題点を解消した簡易的な照明器具を提供することにある。【解決手段】光源（ランプ）と反射板を組み合わせて、スポット配光制御を行なう照明器具において、照射平面上の照射中心からエッジを超えて漏れ光を含む範囲までの輝度の変化が滑らかなＳ字型関数であり、エッジの位置ｒｅ以外において∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差しないことを満たし、かつ、［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  の式を満たす。【選択図】    図１
2004227874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と反射板を組み合わせて、スポット配光制御を行なう照明器具において、
照射平面上の照射中心からエッジを超えて漏れ光を含む範囲までの輝度の変化が滑らかなＳ字型関数であり、エッジの位置ｒｅ以外において∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差しないことを満たし、かつ、
［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  の式を満たすこと（ここで、Ｇはσ（エッジ検出の細かさに対応、エッジ検出可能なレベルに設定）をパラメータとする２次元ガウス関数、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）はｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）にガウス関数Ｇを畳み込んで２回微分したもの、Ｌ（ｒ）は照射平面上で照射の中心から距離ｒ離れた位置での輝度、Ｌ（ｒｃ）は照射平面上の照射中心の輝度、Ｌ（ｒｅ）は照射平面上の照射部分のエッジ位置の輝度、Ｌ（ｒｅ  ／２）は照射平面上の照射中心と照射部分のエッジ位置の中間の位置の輝度を示す。また、ここで言うエッジとは配光制御された照射範囲の端部（漏れ光を除く部分）のことであり、平面を照射した際の中心輝度の１／１０程度の輝度レベルとなる位置、または、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差（正負の変化）するｒ（＝ｒｅ）の位置のいずれかを満たす位置である。）、
を特徴とする照明器具。
【請求項２】
前記式［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  に代えて、式が［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．９５  であることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
【請求項３】
光源と反射板を組み合わせて、スポット配光制御を行なう照明器具において、
照射平面上の照射中心からエッジまでの輝度の変化が滑らかなＳ字型関数の一部であり、エッジの位置ｒｅ以外において∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差しないことを満たし、かつ、
［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  の式を満たすこと（ここで、Ｇはσ（エッジ検出の細かさに対応、エッジ検出可能なレベルに設定）をパラメータとする２次元ガウス関数、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）はｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）にガウス関数Ｇを畳み込んで２回微分したもの、Ｌ（ｒ）は照射平面上で照射の中心から距離ｒ離れた位置での輝度、Ｌ（ｒｃ）は照射平面上の照射中心の輝度、Ｌ（ｒｅ）は照射平面上の照射部分のエッジ位置の輝度、Ｌ（ｒｅ  ／２）は照射平面上の照射中心と照射部分のエッジ位置の中間の位置の輝度を示す。また、ここで言うエッジとは配光制御された照射範囲の端部（漏れ光を除く部分）のことであり、平面を照射した際の中心輝度の１／１０程度の輝度レベルとなる位置、または、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差（正負の変化）するｒ（＝ｒｅ）の位置のいずれかを満たす位置である。）、
他の照明によってエッジ位置より外側の位置の輝度がエッジ位置の輝度と同等レベルであって、前記エッジ位置より外側の位置での輝度が前記エッジ位置の輝度レベル以下であることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明器具に関し、具体的には、光源（ランプ）と反射板を組み合わせて、スポット配光制御を行なう照明器具に関し、照射範囲（境界部分）を明確にし、均斉度を高く、好ましさを感じさせる照明器具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、照射範囲内の均斉度を高く維持しつつ、範囲外とエッジをクリアにするスポット照明器具としては、レンズのような集光装置やカッターで光をカットしているようなスポットライトが知られていた。
【０００３】
一方、周辺の関連する先行技術として、下記の特許文献１に示した特開２０００―９０７０７号公報の小平面が形成された反射器及びらせん状のレンズを備えたランプが知られており、この公報の内容は、ビームの開きが良好で、光源イメージの良好な拡散で均一に照明されるはっきりしたポットを有し、錯覚を起こさせるイメージの効果がほとんど又は全くない反射形ランプであった。
【０００４】
また、本発明者は、周辺の関連する先行技術として、下記の非特許文献１に示されるごとく、学会発表「スポットライトの目標配光の検討」にあるようにスポットライトを設計、評価する上でポイントとなる項目を決定していたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００―９０７０７号公報
【０００６】
【非特許文献１】
齋藤良徳  ほか１名、学会発表「スポットライトの目標配光の検討」、平成１３年度照明学会第３４回全国大会、ｐ．１１６（２００１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような照明器具としては、構造が複雑で大型化しやすく、コストアップにつながり、操作性も良くないものであった。また、カッターを用いると効率としても良くないものであった。
【０００８】
本発明は、上述の事実に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光源（ランプ）と反射板を組み合わせて配光制御を行なうことで、レンズやカッターを用いることなく、上記問題点を解消した簡易的な照明器具を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の照明器具は、光源（ランプ）と反射板を組み合わせて、スポット配光制御を行なう照明器具において、
照射平面上の照射中心からエッジを超えて漏れ光を含む範囲までの輝度の変化が滑らかなＳ字型関数であり、エッジの位置ｒｅ以外において∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差しないことを満たし、かつ、
［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  の式を満たすこと（ここで、Ｇはσ（エッジ検出の細かさに対応、エッジ検出可能なレベルに設定）をパラメータとする２次元ガウス関数、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）はｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）にガウス関数Ｇを畳み込んで２回微分したもの、Ｌ（ｒ）は照射平面上で照射の中心から距離ｒ離れた位置での輝度、Ｌ（ｒｃ）は照射平面上の照射中心の輝度、Ｌ（ｒｅ）は照射平面上の照射部分のエッジ位置の輝度、Ｌ（ｒｅ  ／２）は照射平面上の照射中心と照射部分のエッジ位置の中間の位置の輝度を示す。また、ここで言うエッジとは配光制御された照射範囲の端部（漏れ光を除く部分）のことであり、平面を照射した際の中心輝度の１／１０程度の輝度レベルとなる位置、または、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差（正負の変化）するｒ（＝ｒｅ）の位置のいずれかを満たす位置である。）、
を特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の照明器具は、請求項１において、
前記式［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  に代えて、式が［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．９５  であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の照明器具は、光源（ランプ）と反射板を組み合わせて、スポット配光制御を行なう照明器具において、
照射平面上の照射中心からエッジまでの輝度の変化が滑らかなＳ字型関数の一部であり、エッジの位置ｒｅ以外において∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差しないことを満たし、かつ、
［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．７５  の式を満たすこと（ここで、Ｇはσ（エッジ検出の細かさに対応、エッジ検出可能なレベルに設定）をパラメータとする２次元ガウス関数、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）はｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）にガウス関数Ｇを畳み込んで２回微分したもの、Ｌ（ｒ）は照射平面上で照射の中心から距離ｒ離れた位置での輝度、Ｌ（ｒｃ）は照射平面上の照射中心の輝度、Ｌ（ｒｅ）は照射平面上の照射部分のエッジ位置の輝度、Ｌ（ｒｅ  ／２）は照射平面上の照射中心と照射部分のエッジ位置の中間の位置の輝度を示す。また、ここで言うエッジとは配光制御された照射範囲の端部（漏れ光を除く部分）のことであり、平面を照射した際の中心輝度の１／１０程度の輝度レベルとなる位置、または、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）が０レベルと交差（正負の変化）するｒ（＝ｒｅ）の位置のいずれかを満たす位置である。）、
他の照明によってエッジ位置より外側の位置の輝度がエッジ位置の輝度と同等レベルであって、前記エッジ位置より外側の位置での輝度が前記エッジ位置の輝度レベル以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
上記手段について説明する。スポットライトにはその性質上、照射パターンの輪郭（径の大きさ、際立ち）やパターンのムラが特性として重要である。そこで一般的な各種スポットライトの主観評価および輝度特性の検討を行ない、好ましい配光を検討した。検討の結果、スポットライトを評価（設計）する上でのポイントを以下のとおり推測した（図１参照）。すなわち、（イ）中心輝度（光度）５０、（ロ）主照射部５１の広さ、（ハ）輝度勾配５２、（ニ）エッジの広さ（照射部の広さ・ビーム角）５３、（ホ）直射光（漏れ光）５４の有無である。
【００１３】
また、主観評価の結果から「照射部分の均斉度に関してムラが気にならないこと」ｘと「好ましさ」ｙに強い相関（相関係数０．８５６）があることが分かった（図２参照）。直線は回帰直線を表し、ｙ＝０．７８１ｘ＋１．２４９であり、Ｒ２＝０．７３２５であった。
【００１４】
よって、均斉度に注目しながら目標とすべき好ましい配光のスポットライトを考えた。ここで、上記ポイントの（イ）〜（ホ）は以下のようになる（図１参照）。（イ）中心輝度５０および（ニ）エッジの広さ５３は、用途
（目的）に合わせて決めることができる。中心輝度５０では輝度Ｌ１（＝Ｌ（ｒｃ））は目標の明るさによって設定される。Ｌはある点での輝度である。エッジの広さ５３のエッジ位置５５では、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）    が０レベルと交差（正負の変化）することを満たすｒの位置として得られる。この位置は目標照射範囲によって設定する。ここでガウス関数Ｇにはエッジ検出の細かさを規定するパラメータσを要するが、今回の検討ではσは視角１度程度で適用した。溝江らの既往研究（滑らかな輝度変化に対するエッジ位置の知覚、信学技報（１９９５−１１））では、σ＝１４（分）でエッジ検出がされており、エッジが１つに特定できればエッジ位置５５はほとんどσの値に依らないことを示している。
【００１５】
また、今回の検討からエッジ位置５５は平面を照射した際の中心輝度の１／１０程度の輝度レベルとなる位置、すなわち、エッジ位置５５での輝度Ｌ２（＝Ｌ（ｒｅ））はＬ１：Ｌ２＝１０：１程度である。
【００１６】
（ロ）主照射部５１の広さについては、均斉度が高く、広い方が好ましい。（ハ）輝度勾配５２については、ムラの観点から、エッジと類似した点ができないことが望ましい。すなわち、輝度勾配５２は滑らかであることが好ましく、∇２Ｇ＊ｌｏｇ１０Ｌ（ｒ）＝０とならないことであり、輝度勾配５２が急勾配であるとエッジの雰囲気はシャープになる。（ホ）直射光（漏れ光）５４の有無については、周囲の明るさによって考慮する。すなわち、周囲が他の照明によってエッジ位置５５と同等の輝度レベルであればエッジ位置５５より外側は考慮する必要がなく、エッジ位置５５の輝度レベル以下であればよい。他の照明が無い場合は輝度勾配５２を考慮する。
【００１７】
以上を踏まえて好ましい照射面の輝度パターンをモデル化したのが図３である。７０はエッジレベル、７１は輝度パターンである。壁正面より反射率７０％完全拡散面に照射距離１ｍで照射した場合で検討した。輝度パターン７１は、中心から周囲へ向かう方向の輝度変化が滑らかな変化をする曲線（Ｓ字型関数）５８を有し、中心付近５９の均斉度を高くすることによって、エッジもはっきりすると考えられる。その均斉度に関しては、中心からエッジまでの距離をｒｅとしたとき、中心の輝度レベルをＬ（ｒｃ）、中心から距離ｒｅ  ／２までの位置での輝度レベルをＬ（ｒｅ  ／２）、エッジ位置の輝度レベルをＬ（ｒｅ）とすると、今回の検討から従来の器具では［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］  ＜０．７５  であった。これらの器具は前述した主観評価に用いたものであり、以下のようにすれば均斉度が増し、より評価が高くなると考えられる。
【００１８】
そこで［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（  ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］  ≧０．７５  とすることで、従来以上の照射パターンが実現できるものと推測できる。また、［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（  ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］≧０．９５  とすることによって均斉度が高くエッジがはっきりして、より照射範囲の明確な好ましいものとなる。
【００１９】
この輝度パターンのモデルから目標配光パターンとしてもとめたものが図４である。ここでは照射輝度（中心輝度）１５００ｃｄ／ｍ２、１／２ビーム角２２度（ただし照射範囲を認識する１／１０ビーム角は２８度）程度とした。この配光は従来よりも主照射部が広く均斉度が高く、エッジ付近の明るさ変化は滑らかでありながらエッジはくっきりとした印象を与えるものとなった。直射光（エッジ外部の漏れ光）５４は周囲の明るさによっては無視できるものであるが、今回は滑らかな曲線で補完した。この配光で照射パターンをシミュレーションしたものを図５（ａ）に示す。Ａは認識されるエッジ、Ｂは配光の終点である。図５（ｂ）は比較として従来の器具の一例を示すものであり、図５（ａ）の方が光の有効性が推測できる。なお、ビーム角（１／２、１／１０）：前者の配光パターン［ＳＰＯＴ−Ｒ１（２２．３°、２８．１°）］、従来配光パターン［ＳＰＯＴ  Ｎｏ．２（１７．１°、３７．４°）］である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２１】
この発明の第１の実施の形態の照明器具を図６により説明する。すなわち、この照明器具は図６（ａ）に示すように天井に埋設されるダウンライト８２であり、同照明器具の反射鏡８３の内面に照射範囲の均斉度を高くなるよう配光制御するための処理を施している。図６（ｂ）に示すように反射鏡８３は碗形であり、内面は図６（ｃ）、（ｄ）のように樋状の溝８４を放射状にすなわち中心部ほど溝幅が狭くなるように形成されている。これにより、図６（ｅ）に示すように反射鏡８３の内面で反射した光８８が平面的に広がることで、全体の均斉度を高めることができる。８５はランプである。
【００２２】
図６に示す反射鏡を内蔵した照明器具の効果を図７により定量的に説明する。好ましさの主観評価値が既知の器具から均斉度と好ましさの関係モデル（図中の回帰直線）を求め、試作した新配光の反射鏡（図６に示すタイプ）と従来配光の反射鏡の均斉度を数値化し、このモデルに当てはめると新配光のパターンの好ましさが高くなることが推定できた。この関係モデルによれば、均斉度が０．７５以上であれば好ましさは４（中庸）以上となることが分かる。また、目視評価によって従来配光よりも新配光が好ましいことも確認された。ここで、均斉度は［  ｌｏｇ１０［Ｌ（ｒｅ  ／２）／Ｌ（ｒｅ）］  ］／［  ｌｏｇ１０［Ｌ（  ｒｃ）／Ｌ（ｒｅ）］  ］  の式によって算出される値を示す。
【００２３】
図８はこの図６に示す反射鏡を内蔵した各種照明器具を示し、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は天井取り付け型、図８（ｅ）は灯具が可動し、照射方向を可変なユニバーサルダウンライトであり、図８（ｆ）は灯具を収納したり引き出せるようにしたものである。
【００２４】
この発明の第２の実施の形態の照明器具を図９により説明する。すなわち、この照明器具は、ランプ８５の近傍に小反射鏡８６を設け、小反射鏡８６の外側にこれらを含む大反射鏡８７を設けており、小反射鏡８６により中心部の光８９をより広げて大反射鏡８７の反射光９０とともに小反射鏡８６、大反射鏡８７で全体の均斉度を高めている。
【００２５】
各実施の形態によれば、従来と比べて構造が簡単で小型化でき、コストダウンを図れ、操作性を良好にでき、効率も良くできるものである。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の照明器具によれば、光源（ランプ）と反射板を組み合わせて配光制御を行なう従来のスポット照明に比べて、平面を照射したときに照射範囲のエッジがより明確になり、均斉度が高く、照射パターンに好ましさを感じさせることができる。
【００２７】
請求項２記載の照明器具によれば、請求項１記載の照明器具よりもさらに照射範囲のエッジが明確になり、均斉度が高く、照射パターンに好ましさを感じさせる。漏れ光を除く照射範囲について、レンズやカッターを用いることなく、それらを用いたスポットライトに近い光を得ることができる。
【００２８】
請求項３記載の照明器具によれば、周囲にある程度（エッジと同等レベル）の明るさがある場合に、光源（ランプ）と反射板を組み合わせて配光制御を行なう従来のスポット照明に比べて、照射範囲のエッジがより明確になり、均斉度が高く、照射パターンに好ましさを感じさせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の照明器具による設計目標を設定する指標となる照射面（壁面）の輝度パターンの説明図、（ｂ）は光の照射面の範囲の説明図である。
【図２】「照射部分のムラが気にならないこと」に対する「好ましさ」の関係を示す説明図である。
【図３】好ましい照射面の輝度パターンの説明図である。
【図４】目標配光パターンの説明図である。
【図５】（ａ）は目標配光の照射パターンのシミュレーション図、（ｂ）は従来例の照射パターンのシミュレーション図である。
【図６】第１の実施の形態を示し、（ａ）はダウンライトの設置状態の斜視図、（ｂ）は反射鏡の斜視図および正面図、（ｃ）は反射鏡の正面図、（ｄ）はその部分拡大図、（ｅ）は光の反射を示す説明図である。
【図７】実際のスポットライトによる「照射パターン（壁面）の均斉度の評価指標」と「好ましさの推定値」の関係を示す説明図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）のいずれも、この発明の実施の形態に係る各種照明器具である。
【図９】第２の実施の形態に係る光の反射を示す説明図である。
【符号の説明】
５０  中心輝度（光度）
５１  主照射部
５２  輝度勾配
５３  エッジの広さ（照射部の広さ・ビーム角）
５４  直射光（漏れ光）
５５  エッジ位置
５８  曲線（Ｓ字型関数）
５９  中心付近
７０  エッジレベル
７１  輝度パターン
８２  ダウンライト
８３  反射鏡
８４  溝
８５  ランプ
８６  小反射鏡
８７  大反射鏡
８８、８９  光
９０  反射光
【図１】
2004227874.tif 000003
【図２】
2004227874.tif 000004
【図３】
2004227874.tif 000005
【図４】
2004227874.tif 000006
【図５】
2004227874.tif 000007
【図６】
2004227874.tif 000008
【図７】
2004227874.tif 000009
【図８】
2004227874.tif 000010
【図９】
2004227874.tif 000011