JP6475357B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンチキュラレンズシートを使用した室内などを照明する照明装置に関する。
従来の白熱電球や蛍光灯などを用いた照明装置に代えて、高輝度で消費電力の低いＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの点光源を用いた照明装置が普及しつつある。例えば、特許文献１記載の照明装置は、基板上に直線状に配列された複数のＬＥＤと、その表面側にＬＥＤを覆うように配置された拡散シートとで構成されている。この拡散シートは、複数の平凸シリンドリカルレンズが並列配列されたレンチキュラレンズシートであり、ＬＥＤから発せられる光を拡散して透過させる。
国際公開第２０１２／１４７６５３号
特許文献１記載の照明装置では、レンチキュラレンズシートは、複数のＬＥＤの配列方向及びこれとほぼ直交する方向に光を拡散させるためだけに用いられている。このため、特許文献１記載の照明装置は、複数のＬＥＤから照射され、レンチキュラレンズシートを透過した単調な照明光（拡散光）が発せられるのみである。このように、特許文献１記載の照明装置は、レンチキュラレンズシートを十分に活用しているとはいえず、光を拡散させるだけの照明装置であり、装飾性に欠けるという問題がある。
本発明は、レンチキュラレンズシートを活用した装飾性の高い照明装置を提供することを目的とする。
本発明の照明装置は、第１レンチキュラレンズシートと、第２レンチキュラレンズシートと、第３レンチキュラレンズシートと、少なくとも１つの点光源とを備え、第２レンチキュラレンズシートは、第１レンチキュラレンズシートに対して、第１方向と第２方向とのなす角度を第１角度範囲内として積層され、第３レンチキュラレンズシートは、第１及び第２レンチキュラレンズシートに対して、第１方向と第３方向とのなす角度及び第２方向と第３方向とのなす角度を第２角度範囲として積層され、第２角度範囲の下限は、第１角度範囲の上限より大きい。第１レンチキュラレンズシートは、第１方向に延在された第１平凸シリンドリカルレンズが、第１方向と直交する方向に複数配列されている。第２レンチキュラレンズシートは、第２方向に延在された第２平凸シリンドリカルレンズが、第２方向と直交する方向に複数配列されている。第３レンチキュラレンズシートは、第３方向に延在された第３平凸シリンドリカルレンズが、第３方向と直交する方向に複数配列されている。点光源は、第１〜第３レンチキュラレンズシートを介して照明光を射出させる。
第１角度範囲は、第１及び第２レンチキュラレンズシートによって回転モアレが生じる角度範囲であることが好ましい。第１角度範囲は、０度より大きく３０度より小さい範囲であることが好ましい。第１及び第２レンチキュラレンズシートは、隣接して積層されており、第３レンチキュラレンズシートは、第１及び第２レンチキュラレンズシートの点光源側または点光源とは反対側に配置されていることが好ましい。
第１及び第２レンチキュラレンズシートは、平坦面同士が接して積層されていることが好ましい。第２レンチキュラレンズシートは、第１レンチキュラレンズシートに対して回転可能に保持されていることが好ましい。
点光源及び第１〜第３レンチキュラレンズシートを支持する支持部材を備えることが好ましい。支持部材は、円筒形状であり、点光源は、支持部材の中心軸上に配置されていることが好ましい。
第１〜第３レンチキュラレンズシートは円形であり、円形の直径をＤ、第１及び第２平凸シリンドリカルレンズの配列ピッチをＰとした場合に、第１角度範囲の下限値は、θｍｉｎ＝ａｔａｎ（Ｐ／Ｄ）により算出されるθｍｉｎであることが好ましい。点光源は、色が可変であることが好ましい。点光源は、ＬＥＤ光源であることが好ましい。
本発明によれば、レンチキュラレンズシートを活用した装飾性の高い照明装置を提供することができる。
本発明の照明装置の正面側斜視図である。 照明装置の分解斜視図である。 照明装置の正面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 第１及び第２レンチキュラレンズシートにより生じる回転モアレについて説明する説明図である。 第１〜第３平凸シリンドリカルレンズの角度位置関係を示す説明図である。 第３レンチキュラレンズシートの作用について説明する説明図である。 照明装置の発光状態を示す説明図である。 第２実施形態の照明装置の正面側斜視図である。 第２実施形態の照明装置の構成を示す分解斜視図である。 第３実施形態の照明装置に用いる光源を示す斜視図である。 本発明を自動車の照明装置に適用した例を示す斜視図である。
[第１実施形態]
図１及び図２において、照明装置１０は、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３と、１つのＬＥＤ光源１４と、筐体１５と、脚部１６とを備える。第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３は、円形状であって、全て等しい直径Ｄを有する。第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３は、積層されている。
筐体１５は、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３、及びＬＥＤ光源１４を支持する支持部材であり、円筒部１５Ａと背面部１５Ｂとで構成されている。円筒部１５Ａは、円筒形状であって、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３の外周面を支持している。円筒部１５Ａの中心軸ＣＬは、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３の各中心を通っている。第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３は、円筒部１５Ａの正面側からこの順に配されている。最も正面側に位置する第１レンチキュラレンズシート１１が照明装置１０の表面に露呈している。円筒部１５Ａの背面側は、背面部１５Ｂにより塞がれている。
ＬＥＤ光源１４は、基板２０上に設けられており、例えば白色光を発する。ＬＥＤ光源１４は、照明装置１０の光源として、円筒部１５Ａの中心軸ＣＬ上に配置されている。基板２０は、筐体１５の背面部１５Ｂに固定されている。ＬＥＤ光源１４は、チップ状の素子部が発光し、中心部が強い光を放つ、いわゆる点光源である。筐体１５には、ＬＥＤ光源１４に給電を行う電池等の給電部（図示せず）が内蔵されている。
ＬＥＤ光源１４は、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３を介して照明光を射出させる。
脚部１６は、支持部１６Ａと、底面部１６Ｂとを備える。支持部１６Ａは、筐体１５の両側方部に配され、ヒンジ部２１を介して筐体１５に回転可能に連結されている。底面部１６Ｂは、支持部１６Ａの底面側に配され、底面が平坦状に形成されている。照明装置１０は、例えば、底面部１６Ｂを下方として、第１レンチキュラレンズシート１１を観察者側に向けて室内の床面やテーブル上に設置される。また、照明装置１０は、ヒンジ部２１を中心として、脚部１６に対して筐体１５を回転させることで、照明光の向きを変えることができる。
図３〜図５に示すように、第１レンチキュラレンズシート１１は、複数の第１平凸シリンドリカルレンズ１７により構成されている。なお、図３〜図５においては、脚部１６を省略している。各第１平凸シリンドリカルレンズ１７は、半円柱形の凸状部１７Ａを有し、この凸状部１７Ａとは反対側は平坦状である。各第１平凸シリンドリカルレンズ１７は、Ｄ１方向（第１方向）に延在しており、隣接する第１平凸シリンドリカルレンズ１７と平行に複数配列されている。具体的には、第１平凸シリンドリカルレンズ１７は、Ｄ１方向と直交する方向に一定のピッチＰ（図５及び図６参照）で隙間無く配置されている。すなわち、第１平凸シリンドリカルレンズ１７のＤ１方向と直交する方向への幅は、ピッチＰと等しい。第１レンチキュラレンズシート１１は、凸状部１７Ａとは反対側に平坦面１１Ａを有する。
第２レンチキュラレンズシート１２は、第１レンチキュラレンズシート１１に対して接した状態で積層されている。第２レンチキュラレンズシート１２は、第１レンチキュラレンズシート１１と同様に、複数の第２平凸シリンドリカルレンズ１８により構成されている。各第２平凸シリンドリカルレンズ１８は、Ｄ２方向（第２方向）に延在し、Ｄ２方向と直交する方向に一定のピッチＰで隙間無く配置されている。すなわち、第２平凸シリンドリカルレンズ１８のＤ２方向と直交する方向への幅は、ピッチＰと等しい。
第２レンチキュラレンズシート１２は、第２平凸シリンドリカルレンズ１８の凸状部１８Ａとは反対側に平坦面１２Ａを有する。第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２は、平坦面１１Ａ，１２Ａ同士が接した状態で積層されている。
第３レンチキュラレンズシート１３は、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２のＬＥＤ光源１４側に配置されている。第３レンチキュラレンズシート１３は、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２と同様に、複数の第３平凸シリンドリカルレンズ１９により構成されている。各第３平凸シリンドリカルレンズ１９は、Ｄ３方向（第３方向）に延在し、Ｄ３方向と直交する方向に一定のピッチＰで隙間無く配置されている。すなわち、第３平凸シリンドリカルレンズ１９のＤ３方向と直交する方向への幅は、ピッチＰと等しい。
第３レンチキュラレンズシート１３は、第３平凸シリンドリカルレンズ１９の凸状部１９Ａとは反対側に平坦面１３Ａを有する。第２及び第３レンチキュラレンズシート１２，１３は、凸状部１８Ａ，１９Ａが接した状態で積層されている。
本実施形態では、第１〜第３平凸シリンドリカルレンズ１７〜１９は全て同じ形状、且つ同じピッチＰで隙間無く配置されている。第１〜第３各平凸シリンドリカルレンズ１７〜１９の幅は全て同一である。
図６において、第２レンチキュラレンズシート１２は、第１レンチキュラレンズシート１１に対して、Ｄ１方向とＤ２方向とのなす角度θ１（０°≦θ１≦９０°）が第１角度範囲内となるように積層されている。また、図７に示すように、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２は、Ｄ１方向とＤ２方向の２等分線がＹ方向と平行となるように配されている。Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する。
第１角度範囲は、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２によって回転モアレが生じる角度範囲である。回転モアレとは、レンチキュラレンズシートのように規則正しく配列された縞状のパターン同士を、一方を他方に対して回転させて積層させた場合に観察される縞状のパターン（モアレ縞）である。このモアレ縞は、Ｄ１方向及びＤ２方向にほぼ直交する方向（Ｘ方向）に沿って生じる。このモアレ縞の周期Ｔは、上記のピッチＰと角度θ１とを用いた下式（１）により求まる。
Ｔ＝Ｐ／ｔａｎθ１ ・・・（１）
上式（１）から、原理的には、モアレ縞は、角度θ１が０°より大きい場合に生じる。このため、回転モアレが生じる角度範囲である第１角度範囲の下限値αminは、少なくとも０°より大きければよい（αmin＞０）。より具体的には、モアレ縞の周期Ｔは、角度θ１が小さいほど大きくなることから、角度θ１が小さすぎると第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２の大きさ（直径Ｄ）より周期Ｔが大きくなり、モアレ縞が現れなくなるので、第１角度範囲の下限値αminは、「Ｄ＞Ｔ」の関係を満たす角度である必要がある。したがって、下限値αminは、下式（２）で表される。
αmin＝ａｔａｎ（Ｐ／Ｄ） ・・・（２）
一方、モアレ縞の周期Ｔは、角度θ１が大きいほど小さくなることから、角度θ１が大きすぎると、モアレ縞の間隔が狭くなり、縞同士が一体化してモアレ縞が視認不能となる。本実施形態では、ピッチＰは、０．０１ｍｍ程度であり、角度θ１が約３０°以上でモアレ縞が視認不能となる。したがって、第１角度範囲の上限値αmaxは、約３０°である。
すなわち、第１角度範囲は０°より大きく３０°より小さい範囲であることが好ましく、さらに、第１角度範囲の下限値αminは、上式（２）により算出される値であることが好ましい。
図７に示すように、第３レンチキュラレンズシート１３は、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２に対して、Ｄ１方向とＤ３方向とのなす角度θ２（０°≦θ２≦９０°）と、Ｄ２方向とＤ３方向とのなす角度θ３（０°≦θ３≦９０°）とが共に、第２角度範囲内となるように積層されている。なお、第３レンチキュラレンズシート１３は、Ｄ３方向がＹ方向と平行となるように配されている。
第２角度範囲は、２つのレンチキュラレンズシートによって回転モアレが生じない角度範囲である。すなわち、第２角度範囲は、第１角度範囲外であって、例えば、３０°以上９０°以下の角度範囲である。第２角度範囲の下限値は、第１角度範囲の上限値より大きい。すなわち、第３レンチキュラレンズシート１３と、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２との間で、モアレは現れない。
図８に示すように、第３レンチキュラレンズシート１３は、ＬＥＤ光源１４から発せられた光を、Ｄ３方向と直交する方向（Ｙ方向）に拡散させる機能を有する。これは、各第３平凸シリンドリカルレンズ１９が、レンズ効果によりＤ３方向と直交する方向に光を拡散して射出させるためである。すなわち、第３レンチキュラレンズシート１３は、ＬＥＤ光源１４から射出される点状の照明光を、Ｙ方向に伸びた線状の照明光とする機能を有する。
第１レンチキュラレンズシート１１は、レンズ効果によりＤ１方向と直交する方向に光を拡散させる機能を有しており、第２レンチキュラレンズシート１２は、レンズ効果によりＤ２方向と直交する方向に光を拡散させる機能を有している。すなわち、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２は、Ｄ１方向及びＤ２方向とほぼ直交する方向（Ｘ方向）に光を拡散させる機能を有しており、かつこのＸ方向に沿ってモアレ縞が生じる。
したがって、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２は、第３レンチキュラレンズシート１３によってＹ方向に伸びた線状の照明光を、Ｘ方向に拡散させる。このとき、照明光の拡散方向と同方向であるＸ方向に沿ってモアレ縞が生じているため、図９に示すように、照明光によってコントラストの高いモアレ縞が表示される。
このように、照明装置１０は、１つのＬＥＤ光源１４によって、縞模様の照明光を生成することができ、省電力である。また、照明装置１０は、従来の照明装置のような単調な照明光ではなく、コントラストの高い縞模様の照明光を生成することができるので、装飾性に優れる。
［第２実施形態］
図１０及び図１１において、第２実施形態の照明装置３０は、第２レンチキュラレンズシート１２を、第１レンチキュラレンズシート１１に対して回転可能としたものである。照明装置３０のその他の構成は、第１実施形態の照明装置１０の構成と同一である。
照明装置３０は、第２レンチキュラレンズシート１２の外周面に固定された枠部材３１と、摘み部３２とを備えている。枠部材３１は、筐体１５の内周面に嵌合され、第２レンチキュラレンズシート１２とともに回転可能に保持されている。摘み部３２は、枠部材３１と一体に設けられ、筐体１５に形成された開口部３３を貫通して突出しており、外部から操作可能となっている。
上記構成により、摘み部３２を操作して、第２レンチキュラレンズシート１２を回転させると、前述の角度θ１が変化するため、第１及び第２レンチキュラレンズシート１１，１２によって発生するモアレの周期Ｔが変化して照明光の縞模様も変化する。このように、装飾性を観察者の好みに応じて変化させることができる。
なお、図１０及び図１１に示す例では、第２レンチキュラレンズシート１２を第１レンチキュラレンズシート１１に対して手動で回転操作可能としているが、これに限定されず、第２レンチキュラレンズシート１２を電気的に回転させる回転機構（図示せず）を設けてもよい。
［第３実施形態］
第３実施形態では、図１２に示すように、上記各実施形態のＬＥＤ光源１４に代えて、色が可変である光源４０を用いる。光源４０は、発光色の異なる複数のＬＥＤ光源４１Ａ〜４１Ｄと、これらのＬＥＤ光源４１Ａ〜４１Ｄが設けられた基板４２とを有する。ＬＥＤ光源４１Ａ〜４１Ｄは、例えば、赤色、緑色、青色、白色のＬＥＤ光源等が用いられる。基板４２には、駆動部４３が接続されている。
駆動部４３は、各ＬＥＤ光源４１Ａ〜４１Ｄの発光状態（発光強度やデューティ）を変化させることにより、光源４０の発光色を変化させる。これにより、状況に応じて光源４０の発光色を変化させることで、装飾性をより高めることができる。
［第４実施形態］
図１３は、照明装置５０を、自動車５１に取り付ける例を示している。例えば、照明装置５０は、自動車５１の車体５２に埋め込むように取り付けられる。照明装置５０は、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３の外形が長方形であること以外は、上記第１〜第３実施形態のいずれかの照明装置と同様の構成である。照明装置５０は、例えば、車体５２の後部に取り付けられ、テールランプ等として使用される。なお、これに限られず、照明装置５０を、車体５２の前部に取り付けられるヘッドランプ等に適用してもよい。
また、上記第２実施形態の照明装置を自動車５１に取り付ける場合、自動車５１の動作状態（例えば、ブレーキが作動した場合等）に応じて、第２レンチキュラレンズシート１２を回転させ、照明光の縞模様を変化させることが好ましい。
なお、上記各実施形態では、正面側から順に第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３をこの順に配置しているが、この順番は限定されない。また、上記各実施形態では、第１及び第３レンチキュラレンズシート１１，１３については凸状部１７Ａ，１９Ａを正面側に、第２レンチキュラレンズシート１２については平坦面１２Ａを正面側に向けて配置しているが、これに限られず、各レンチキュラーシートについて凸状部と平坦面とのいずれを正面側としてもよい。第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３は、その順番や向きによらず縞模様の照明光を生成することを可能とする。
上記各実施形態では、第１〜第３平凸シリンドリカルレンズ１７〜１９の配列ピッチ及び幅を全て同一としているが、これに限られず、第１〜第３平凸シリンドリカルレンズ１７〜１９の配列ピッチ及び幅は、互いに異なっていてもよい。
上記各実施形態では、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３を互いに接した状態に配置しているが、これに限られず、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３をそれぞれ離間させて配置してもよい。
上記各実施形態では、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３の外形を円形状や長方形状としているが、第１〜第３レンチキュラレンズシート１１〜１３の外形はどのような外形であってもよい。また、上記各実施形態では、光源としてＬＥＤ光源を用いているが、これに限られず、ＬＥＤ光源以外の点光源を用いても良い。また、上記各実施形態では、１つの点光源のみを用いているが、複数の点光源を用いてもよい。
上記実施形態では、室内の照明装置や、自動車の内装品に取り付けられる照明装置に本発明を適用しているが、これらに限定されず、アミューズメントパークなどの商業施設や、ゲーム機などの遊技機に用いられる照明装置、オートバイに取り付けられる照明装置などに適用することも可能である。
１０，２０，３０，５０ 照明装置
１１ 第１レンチキュラレンズシート
１２ 第２レンチキュラレンズシート
１３ 第３レンチキュラレンズシート
１４ ＬＥＤ光源
１５ 筐体（支持部材）
１７ 第１平凸シリンドリカルレンズ
１８ 第２平凸シリンドリカルレンズ
１９ 第３平凸シリンドリカルレンズ

Claims (11)

  1. 第１方向に延在された第１平凸シリンドリカルレンズが、前記第１方向と直交する方向に複数配列された第１レンチキュラレンズシートと、
    第２方向に延在された第２平凸シリンドリカルレンズが、前記第２方向と直交する方向に複数配列された第２レンチキュラレンズシートと、
    第３方向に延在された第３平凸シリンドリカルレンズが、前記第３方向と直交する方向に複数配列された第３レンチキュラレンズシートと、
    前記第１〜第３レンチキュラレンズシートを介して照明光を射出させる少なくとも１つの点光源と、
    を備え、
    前記第２レンチキュラレンズシートは、前記第１レンチキュラレンズシートに対して、前記第１方向と前記第２方向とのなす角度を第１角度範囲内として積層され、
    前記第３レンチキュラレンズシートは、前記第１及び第２レンチキュラレンズシートに対して、前記第１方向と前記第３方向とのなす角度及び前記第２方向と前記第３方向とのなす角度を第２角度範囲として積層され、
    前記第２角度範囲の下限は、前記第１角度範囲の上限より大きくしており、
    前記第３レンチキュラレンズシートは、前記点光源から射出される点状の照明光を、前記第３方向と直交する方向に伸びた線状の照明光とし、
    前記第１及び第２レンチキュラレンズシートは、前記第３レンチキュラレンズシートによって前記第３方向と直交する方向に伸びた線状の照明光を、前記第１方向と前記第２方向とほぼ直交する方向に拡散させ、前記第１及び第２レンチキュラレンズシートによる照明光の拡散方向に沿って縞模様の照明光を生じさせる照明装置。
  2. 前記第１角度範囲は、前記第１及び第２レンチキュラレンズシートによって回転モアレが生じる角度範囲である請求項１記載の照明装置。
  3. 前記第１角度範囲は、０度より大きく３０度より小さい範囲である請求項２記載の照明装置。
  4. 前記第１及び第２レンチキュラレンズシートは、接した状態で積層されており、
    前記第３レンチキュラレンズシートは、前記第１及び第２レンチキュラレンズシートの前記点光源側または前記点光源とは反対側に配置されている請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
  5. 前記第１及び第２レンチキュラレンズシートは、平坦面同士が接した状態で積層されている請求項４記載の照明装置。
  6. 前記第２レンチキュラレンズシートは、前記第１レンチキュラレンズシートに対して回転可能に保持されている請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。
  7. 前記点光源及び前記第１〜第３レンチキュラレンズシートを支持する支持部材を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. 前記支持部材は、円筒形状であり、
    前記点光源は、前記支持部材の中心軸上に配置されている請求項７記載の照明装置。
  9. 前記第１〜第３レンチキュラレンズシートは円形であり、
    前記円形の直径をＤ、前記第１及び第２平凸シリンドリカルレンズの配列ピッチをＰとした場合に、前記第１角度範囲の下限値は、
    αｍｉｎ＝ａｔａｎ（Ｐ／Ｄ）
    により算出されるαｍｉｎである請求項８に記載の照明装置。
  10. 前記点光源は、色が可変である請求項１から９のいずれか１項に記載の照明装置。
  11. 前記点光源は、ＬＥＤ光源である請求項１から１０のいずれか１項に記載の照明装置。
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