(57)【要約】【課題】ＬＥＤを光源に用いても、照射光の範囲と輝度、色温度を自由に設定することが可能で、所望の設定に瞬時に切り替えることが可能で、また時間と共にこれら設定が徐々に変化するようにすることができる照明装置を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ光源１１により天井、壁面を照射する照明装置９４であって、前記ＬＥＤ光源の前面に、照射光を拡散又は集光し、照射面の形状、照射範囲および輝度分布を可変できる、複数の光学素子１２と、前記複数の光学素子を切り替える為の、切替機構１３を設けた。【選択図】図１
2017010793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源により天井、壁面を照射する照明装置であって、
前記ＬＥＤ光源の前面に、照射光を拡散又は集光し、照射面の形状、照射範囲および輝度分布を可変できる複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を切り替える為の切り替え機構を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複数の光学素子の１個または複数個が、表面レリーフ型回折格子または体積型回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の光学素子の１個または複数個が、光拡散構造であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ光源から前記光学素子に照射される光学素子の領域が、さらに表面レリーフ型回折格子、体積型回折格子、光拡散構造を組み合わせた複数のサブ領域で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記複数の光学素子は、円盤の平面の円周方向に配置され、
前記ＬＥＤ光源から射出する光線は、前記円盤の一部を通過し、前記円盤が、円盤の中心で回転することにより、前記光線が通過する光学素子を変更させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の光学素子は熱転写リボンを用いて形成され、前記円盤の平面の円周方向に、サーマルヘッドによって熱転写にて配置形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁面、天井等に照射する照明装置技術に関し、照射光条件を設定でき、設定が徐々に変化させることができる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の壁面、天井面などの空間に照明装置からの照明光を照射し、その反射光を照明として用いる間接照明は、空間構成を演出する方法として広く使用されている。
【０００３】
例えば、一般的に用いられている方法としては、蛍光灯の直管を箱状の容器に収容し、開口部を壁面や天井に向けて設け、蛍光灯からの照射光や反射板で反射させた反射光を壁面や天井で反射させる方法がとられている（特許文献１）。
【０００４】
このような方法では、蛍光灯からの照射光、特に直管を用いた場合では拡散するため、壁面は均一に照明光が広がる。
【０００５】
また、白熱球などの電球を用いて拡散光を壁面や天井に照射する場合では、拡散反射板を用いたり、拡散板を透過させたりして拡散光を得る必要があり、光量のロスが大きくなってしまう。
【０００６】
さらに、近年ＬＥＤ照明が広く使用されるようになり、白熱球の電球に置き換わりつつあるが、ＬＥＤ照明では蛍光灯の直管と同様な拡散光を得るためには、光源を多数並べてさらに拡散板などを多数配置する方法を用いなければならない（特許文献２）。
【０００７】
また、拡散光ではなく壁面に光線の広がる様子をそのまま見せるような演出の間接照明の方法も用いられている。
【０００８】
しかしながら、これらの方法では専用の器具で設置することで、１種類の照明方法しか得ることができず、照明光の色温度は、電球と蛍光灯で決まってしまうため、色の演出のバリエーションは限定されてしまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公昭６３−４３８４３号公報
【特許文献２】特許第５５３４３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、ＬＥＤを光源に用いても、照射光の範囲と輝度、色温度を自由に設定することが可能で、所望の設定に瞬時に切り替えることが可能で、また時間と共にこれら設定が徐々に変化するようにすることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ＬＥＤ光源により天井、壁面を照射する照明装置であって、
前記ＬＥＤ光源の前面に、照射光を拡散又は集光し、照射面の形状、照射範囲および輝度分布を可変できる複数の光学素子と、
前記複数の光学素子を切り替える為の切り替え機構を設けたことを特徴とする照明装置
である。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記複数の光学素子の１個または複数個が、表面レリーフ型回折格子または、体積型回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置である。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、前記複数の光学素子の１個または複数個が、光拡散構造であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置である。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、前記ＬＥＤ光源から前記光学素子に照射される光学素子の領域が、さらに表面レリーフ型回折格子、体積型回折格子、光拡散構造を組み合わせた複数のサブ領域で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置である。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、前記複数の光学素子は、円盤の平面の円周方向に配置され、
前記ＬＥＤ光源から射出する光線は、前記円盤の一部を通過し、前記円盤が、円盤の中心で回転することにより、前記光線が通過する光学素子を変更させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置である。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、前記複数の光学素子は熱転写リボンを用いて形成され、前記円盤の平面の円周方向に、サーマルヘッドによって熱転写にて配置形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、照射光の範囲と輝度、色温度を自由に設定することが可能で、所望の設定に瞬時に切り替えることが可能で、また時間と共にこれら設定が徐々に変化するようにすることができる照明装置を提供することができる。
【００１８】
第１の発明によると、ＬＥＤ光源と照射面との間に複数の光学素子を設け、ＬＥＤ光源からの照射光を拡散又は集光するようにし、複数の光学素子を切り替えるようにしたことにより、照射面の形状および照射範囲および輝度分布を可変することが可能となる。
【００１９】
また、第２の発明によると、複数の光学素子のうち１個または複数個の光学素子を、表面レリーフ型回折格子または、体積型回折格子で構成するようにしたことにより、ＬＥＤ光源から入射した光を所望の領域に回折することが可能となる。
【００２０】
また、第３の発明によると、複数の光学素子のうち１個または複数個の光学素子を、光拡散構造で構成するようにしたことにより、ＬＥＤ光源から入射した光を所望の領域に拡散することが可能となる。
【００２１】
また、第４の発明によると、光学素子のＬＥＤ光源から入射した光が照射される領域を、さらに複数のサブ領域で構成し、サブ領域の光学素子は、表面レリーフ型回折格子または、体積型回折格子または、光拡散構造の組合せで構成することにより、ＬＥＤ光源から入射した光を所望の領域に回折または拡散することが可能となる。
【００２２】
また、第５の発明によると、複数の光学素子を円盤状の平面の円周方向に複数の領域に配置し、円盤の中心で回転する機構を有し、ＬＥＤ光源から射出する光線が、複数の領域に配置した光学素子の1個または複数個に入射するようにしたことで、所望の設定に瞬時に切り替えることが可能で、また時間と共にこれらの設定が徐々に変化するようにするこ
とが可能となる。
【００２３】
また、第６の発明によると、複数の光学素子を、剥離可能なフィルムの面上に形成して、円盤状の平面に光学素子が形成された面を密着し、光学素子が形成された面の反対側の面より、サーマルヘッドを移動させながら選択加熱し、円盤状の平面に光学素子を熱転写して形成するようにしたことにより、壁面、天井面などの空間に照射するパターンの形状や変化を自由に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一態様に係る照明装置を示した概略図である。
【図２】本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の回折による光路の一例を示した概略図である。
【図３】本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の拡散による光路の一例を示した概略図である。
【図４】本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の複数の領域による光路の一例を示した概略図である。
【図５】本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の回折格子の配置の一例を示した平面概略図である。
【図６】本発明の一態様に係る転写リボンの層構成の一例を示す断面概略図である。
【図７】本発明の一態様に係る光学素子の構成の一例を示す断面概略図である。
【図８】本発明の一態様に係る転写リボンの構成の一例を示した概略図である。
【図９】本発明の一態様に係る転写リボンプリンターの一例を示した概略図である。
【図１０】本発明の一態様に係る照明装置の設置の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
図１は、本発明の一態様に係る照明装置を示しており、光学素子を駆動する機構を有しており、光学素子ユニット１０は、ＬＥＤ光源１１、円盤状の平面に配置した光学素子１２と、円盤を回転するための切り替え機構１３により構成される。
【００２７】
光学素子１２は円盤状の平面の円周方向に複数の領域に配置し、切り替え機構１３により円盤の中心で回転し、円盤が回転することにより、ＬＥＤ光源１１から射出する光線が、円盤の円周方向に配置した複数の領域に順次入射するような構成である。
【００２８】
図２は、本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の回折による光路の一例を示しており、ＬＥＤ光源１１から射出する光線が、光学素子１２に入射し、光学素子１２に配置している回折格子により回折し、投影面２０の領域２１に集光する。
【００２９】
図３は、本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の拡散による光路の一例を示しており、ＬＥＤ光源１１から射出する光線が、光学素子１２に入射し、光学素子１２に配置している拡散構造により拡散し、投影面３０の領域３１に拡散投影する。
【００３０】
図４は、本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の複数の領域による光路の一例を示しており、ＬＥＤ光源１１から射出する光線が、光学素子１２に入射し、光学素子１２の領域４１、領域４２に入射する。領域４１には投影面４０の領域４３に回折するような回折格子が配置され、領域４２には投影面４０の領域４４に回折するような回折格子が配置されている。
【００３１】
つまり、光学素子１２の領域４１と領域４２の２つの領域を、ＬＥＤ光源１１で同時に照射することで、投影面４０には、領域４３と領域４４の２つの領域に照明光が照射されることになる。
【００３２】
次に、図５は、本発明の一態様に係る照明装置における光学素子の回折格子の配置の一例を示しており、光学素子５０はサブ領域５１とサブ領域５２とサブ領域５３の３種類のサブ領域で構成していて、各領域は異なる３種の回折格子が配置されている。
【００３３】
実際にＬＥＤ光源１１から入射する光は、領域５４のような円形となり、その範囲内からのみ回折光が射出されることになる。ここでは、サブ領域５１とサブ領域５２とサブ領域５３の回折格子は回折方向が異なるため、３箇所の領域が照明されることになり、領域５４の中で各サブ領域の面積の比率によって３箇所の輝度が決定する。
【００３４】
ここで、各領域の大きさとしては、サブ領域Ｘ方向サイズ５０３とサブ領域Ｙ方向サイズ５０４を１ｍｍ角とすると、光学素子のＸ方向サイズ５０１は６ｍｍ、Ｙ方向サイズ５０２は６ｍｍとなる。照射範囲が広いと輝度が落ちてしまうため、領域５４の大きさは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が適当である。
【００３５】
また、サブ領域の形状は、ここでは平面格子の正方格子の配列としているが、これに限ったものではなく、形状、配置などは特に限定されるものではない。
【００３６】
さらに、ここでは３種類の回折格子を用いたが、回折格子の他に拡散構造を用いたり、それらを複数個を組合せて配置することも可能である。
【００３７】
以上、説明したように、本発明で用いる光学素子は、様々な種類の回折格子や拡散構造を円盤状の基板に複数配置する必要があり、自由に配置することが可能な作製方法がよい。このため、光学素子を簡単に作製可能なプリンターを用いることが好ましい。
【００３８】
図６は、本発明の一態様に係る転写リボンの層構成の一例を示しており、プリンターはサーマルヘッドにより、転写リボンを加熱することで熱転写する方式である。
【００３９】
転写リボン６０は、支持体６１の裏面にバックコート６２を形成し、支持体６１の表面に剥離層６３、光学素子形成層６４、接着層６５をこの順序で積層した構造を有する。
【００４０】
支持体６１は、例えば樹脂フィルムまたはシートである。支持体６１は、例えばポリエチレンテレフタレートのような耐熱性に優れた材料から作られる。
【００４１】
バックコート６２は、サーマルヘッドに対して密着性を上げ、滑りを円滑にし、かつ熱伝導性を良好にするために設けるもので、例えばシリコンアクリレートなどを用いることができる。
【００４２】
剥離層６３は、光学素子形成層６４の支持体６１からの剥離を安定化する役割を果たす。剥離層６３は、光透過性を有し、典型的には透明であり、剥離層６３は、例えば熱可塑性樹脂から作ることができる。剥離層６３は、例えばフッ素樹脂またはシリコーン樹脂を含んだ離型層に置き換えてもよい。
【００４３】
光学素子形成層６４は、回折構造および拡散構造の少なくとも一方を含んでおり、ここでは、光学素子形成層６４は、表面に回折構造としてレリーフ構造が設けられた透明層である。透明層の材料の例は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含む。な
お、光学素子形成層６４は体積ホログラムであってもよい。
【００４４】
接着層６５は、サーマルヘッドの印字で溶融し接着性を生じる材料からなり、また、接着後には透明である必要がある。例えば熱可塑性樹脂から作られる。
【００４５】
図７は、本発明の一態様に係る光学素子の構成の一例を示しており、円盤状の光学素子７０は、基板７１に易接着層７２を設け、そこに図６で示した転写リボン６０の接着層６５を密着し、バックコート６２側からサーマルヘッドで加熱し、支持体６１とバックコート６２を剥離する。この状態を示したのが図７である。基板７１から順に、易接着層７２、接着層６５、光学素子形成層６４、剥離層６３が積層されている。
【００４６】
基板７１は、透明性の高い材料である必要があり、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどから作られる。易接着層７２は、基板７１と接着層６５の密着性を上げる材料で、材料としては感熱接着剤となっている。
【００４７】
図８は、本発明の一態様に係る転写リボンの構成の一例を示しており、転写リボン６０は、図６に示した転写リボン６０と同様な層構成をしているロール状に巻かれたリボンである。転写リボン６０は、長さ方向に領域が分割され、それぞれの領域での光学素子の構造が異なるような設定となっている。
【００４８】
ここでは、領域８１、領域８２、領域８３の領域はそれぞれ、回折格子が設けられ、異なる回折方向となっている。位置決めマーク８４は、回折格子により特定方向に回折光が射出するようなマークとしてある。光源と光センサーを組合せ、位置決めマーク８４からの回折光を読み取るようにして、位置決めを行う。
【００４９】
次に、図９は、本発明の一態様に係る転写リボンプリンターの一例を示しており、円盤状の光学素子７０に転写リボン６０の接着層６５を密着させ、巻取り９１で巻取りフィルムにテンションをかけ、転写リボン６０のバックコート６２側からサーマルヘッド９２で選択的に加熱しながら、サーマルヘッド９２を移動させて、接着層６５、光学素子形成層６４、剥離層６３を転写する。
【００５０】
次に、光学素子７０から密着している転写リボン６０を剥離し、切り替え機構９３で光学素子７０を回転し、次の領域を転写する。
【００５１】
転写される光学素子形成層６４の形状は、サーマルヘッドを利用した熱転写によって形成するので、典型的には複数のドット状部からなっており、複数のドットは仮想的な平面格子の正方格子、または三角格子及び矩形格子などの格子点上に位置している。
【００５２】
ここで、ドット状部の径又はドット状部の最小中心間距離は、例えば０．０８５〜０．１６９ｍｍ（約３００〜１５０ｄｏｔｓ／ｉｎｃｈ）の範囲内とする。この寸法を大きくすると、回折格子の輝度が低下してしまう。また、この寸法を小さくしても、パターン形状の再現性が低下し、やはり回折格子の輝度が低下する。
【００５３】
次に、図１０は、本発明の一態様に係る照明装置の設置の一例を示しており、光学素子ユニット１０が内蔵した照明装置９４は壁面９７に対して図１０に示すような配置で設置する。
【００５４】
光学素子ユニット１０の光軸９５は照明装置９４の内壁で遮光してあり、開口部９６から射出する照明光は光学素子ユニット１０の光軸からずれた光線を用いるようにしてある。
【００５５】
以上、説明したように本発明によれば、光学素子を作製するときに、プリンターを用いることで、簡便に光学素子を作製することが可能となり、特に照明装置で照明光の照射範囲を可変したり、所望の設定に瞬時に切り替えたり、また時間と共にこれら設定が徐々に変化するようにし、照射範囲や輝度、パターンなどが変化するような演出も可能となる照明装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・光学素子ユニット
１１・・・ＬＥＤ光源
１２・・・光学素子
１３・・・切り替え機構
２０・・・投影面
２１・・・領域
３０・・・投影面
３１・・・領域
４０・・・投影面
４１・・・領域
４２・・・領域
４３・・・領域
４４・・・領域
５０・・・光学素子
５１・・・サブ領域
５２・・・サブ領域
５３・・・サブ領域
５４・・・領域
５０１・・・光学素子のＸ方向サイズ
５０２・・・光学素子のＹ方向サイズ
５０３・・・サブ領域Ｘ方向サイズ
５０４・・・サブ領域Ｙ方向サイズ
６０・・・転写リボン
６１・・・支持体
６２・・・バックコート
６３・・・剥離層
６４・・・光学素子形成層
６５・・・接着層
７０・・・円盤状の光学素子
７１・・・基板
７２・・・易接着層
８１・・・領域
８２・・・領域
８３・・・領域
８４・・・位置決めマーク
９１・・・巻取り
９２・・・サーマルヘッド
９３・・・切り替え機構
９４・・・照明装置
９５・・・照明装置
９６・・・開口部
９７・・・壁面
【図１】
2017010793.tif 000003
【図２】
2017010793.tif 000004
【図３】
2017010793.tif 000005
【図４】
2017010793.tif 000006
【図５】
2017010793.tif 000007
【図６】
2017010793.tif 000008
【図７】
2017010793.tif 000009
【図８】
2017010793.tif 000010
【図９】
2017010793.tif 000011
【図１０】
2017010793.tif 000012