JP6634568B2 - 作業関連曲面の照明に適した照明方法及び照明システム - Google Patents
作業関連曲面の照明に適した照明方法及び照明システム Download PDFInfo
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Description
作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
点光源デバイスは、点又は略点光源と、この点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
本照明方法は、
複数の点光源デバイスを、少なくとも2列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも2列となるように配列させ、且つ当該列の伸長方向における前記点又は略点光源の位置について互いにずれている2つの列が当該少なくとも2列に含まれるように配列させて、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を作業領域に照射し、作業関連面における複数の輝線の出現を抑制する
ことを特徴とする照明方法が提供される。
作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
点光源デバイスは、点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
本照明方法は、
複数の点光源デバイスを、少なくとも3列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも3列となるように配列させ、且つ当該列の伸長方向における点又は略点光源の位置について1つの列が他の2つの列のいずれと比べても互いにずれているような3つの列が当該少なくとも3列に含まれるように配列させて、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を作業領域に照射する
ことを特徴とする照明方法が提供される。
本照明方法は、
複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように複数の前記点光源デバイスを配置して、作業領域を照明することも好ましい。
作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
点光源デバイスは、点又は略点光源と、この点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
本照明方法は、
複数の点光源デバイスを、作業関連面の曲率半径と、隣接する点又は略点光源間の距離とに基づいて決定される距離閾値以上の距離をもって、作業関連面から離隔した位置に配置し、さらに、これら複数の点光源デバイスを、少なくとも2列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも2列となるように配列させ、且つ当該列の伸長方向における点又は略点光源の位置について互いにずれている2つの列が当該少なくとも2列に含まれるように配列させて、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を前記作業領域に照射する
ことを特徴とする照明方法が提供される。
作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
点光源デバイスは、点又は略点光源と、この点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
分散制御部は、配光角の制御された放射光を分散させる複数の配列した微小レンズを備えており、当該微小レンズは、曲率半径R、隣接した当該微小レンズにおけるレンズ頂点間の距離であるピッチP、又は曲率半径R及びピッチPの両方が、レンズ配列面内における2つの方向の間で互いに異なっている異方性微小レンズであり、
本照明方法は、
複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように複数の点光源デバイスを配置して、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を前記作業領域に照射し、作業関連面における複数の輝線の出現を抑制する
ことを特徴とする照明方法が提供される。
上記の照明装置は、
点又は略点光源と、この点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えた複数の点光源デバイスを有し、
複数の点光源デバイスは、少なくとも2列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも2列となるように配列され、且つ当該列の伸長方向における点又は略点光源の位置について互いにずれている2つの列が当該少なくとも2列に含まれるように配列されており、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士が重畳していて、作業関連面における複数の輝線の出現を抑制した照明を行う
ことを特徴とする照明システムが提供される。
複数の点光源デバイスは、複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように配置されていることも好ましい。
上記の照明装置は、
点又は略点光源と、この点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えた複数の点光源デバイスを有し、
分散制御部は、配光角の制御された放射光を分散させる複数の配列した微小レンズを備えており、当該微小レンズは、曲率半径R、隣接した当該微小レンズにおけるレンズ頂点間の距離であるピッチP、又は曲率半径R及びピッチPの両方が、レンズ配列面内における2つの方向の間で互いに異なっている異方性微小レンズであり、
複数の点光源デバイスは、複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように配置されており、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士が重畳していて、作業関連面における複数の輝線の出現を抑制した照明を行う
ことを特徴とする照明システムが提供される。
図1は、本発明による照明システムの一実施形態を示す模式図である。図面中、当該システムにおける各種方向を明示するために、XYZ直交座標系が当該システムに設定されている。
(a)主軸第1外面31における1つの(図1では外面最上部の)基準接線t31の方向、
(b)主軸第2外面32における1つの(図1では外面最上部の)基準接線t32の方向、及び
(c)加工材外面41における1つの(図1では外面最上部の)基準接線t41の方向
と平行になっている。
(A)以上に述べたような配列をなす互いに隣接するLED照明デバイス10から出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
(B)複数のLED照明デバイス10からの重畳し合った出射光群を、主軸第1外面31、主軸第2外面32及び加工材外面41を含む作業領域に照射する
のである。ここで、本実施形態における外面31、32及び41を照らす出射光群(照射光)の様子を、図1(B)(Y軸方向(側方)から見た照射光の様子)及び図1(C)(Z軸方向(上方)から見た照射光の様子)に示す。
図2は、本発明に係る照明装置及び点光源デバイスの一実施形態を示す模式図である。図面中、当該装置及びデバイスにおける各種方向を明示するために、xyz直交座標系が当該装置及びデバイスに設定されている。
(ア)これらの列の伸長方向(y軸方向)が、作業関連面における1つの基準接線tの方向(図1のY軸方向)と平行となるような、又は1つの基準接線tの方向と所定の鋭角θth1(図1(A))以内で揃うような少なくとも3列となるように配列し、且つ
(イ)これらの列の伸長方向(y軸方向)におけるLED光源101の位置について1つの列が他の2つの列のいずれと比べても互いにずれている3つの列が、当該少なくとも3列に含まれるように配列していればよい。
(a)最下列と2番目の列との間におけるLED光源101の位置の列伸長方向(y軸方向)でのずれをd1とし、
(b)2番目の列と最上列との間におけるLED光源101の位置の列伸長方向(y軸方向)でのずれをd2とし、
(c)最上列と最下列との間におけるLED光源101の位置の列伸長方向(y軸方向)でのずれをd3とし、
(d)1つの列におけるLED光源101の位置の列伸長方向(y軸方向)での間隔をD1とすると、
次式
(1) d1=d2=d3=D1/3
が成立している。
(2) d1+d2+d3=D1,d1>0,d2>0,d3>0
が成立すればよい場合も存在する。尚、D1値(LED光源101の間隔)は、LED照明デバイス10の大きさによって決まる下限を有するが、例えば、11mmといった小さな値に設定することも可能である。
(ウ)これらの列の伸長方向(y軸方向)が、作業関連面における1つの基準接線tの方向と平行となるような、又は1つの基準接線tの方向と所定の鋭角θth1以内で揃うような少なくとも2列となるように配列し、且つ
(エ)これらの列の伸長方向(y軸方向)におけるLED光源101の位置について互いにずれている2つの列が、当該少なくとも2列に含まれるように配列していればよい。
実際、2列の場合でも複数の輝線を解消する効果が確認されている。
(a)点光源であるLED光源と、
(b)LED光源からの放射光を受光して当該放射光の配光(配光角)を制御する配光制御部102と、
(c)配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部103と
を備えている。
(3) r=S/S0≧0.9
の条件を満たす場合、この照明領域の照明形状は「略」長方形状であるとする。
図5は、従来の照明方法の一例、及び本発明による照明方法における幾つかの実施形態を示す模式図である。
(a)配光角の制御された且つ分散させられた出射光であって、
(b)y軸方向(長手方向)に伸長した照明形状が、作業関連面に映る輝線の幅を拡大して互いに重畳するように制御された出射光
が生成されていることによる。特に、上記(b)のような照明形状を有する出射光が、作業関連面に映るので、その光像は幅広となって鋭い輝線が解消されるのである。
図7は、本発明による照明方法の実施例1及び実施例2を示す模式図及びテーブルである。また、図8及び図9は、それぞれ実施例1及び2における作業関連面での輝線映り込みの様子を示す写真である。
(a)実施例1では、等方性の微小レンズ103aを備えた複数のLED照明デバイス10を、3列に配列して照明に使用し、一方、
(b)実施例2では、異方性の微小レンズ103aを備えた複数のLED照明デバイス10を、同じく3列に配列して照明に使用した。
ここで、実施例2の異方性微小レンズ103aのRx及びRyはいずれも1.0mmであり、Px及びPyはそれぞれ0.7及び0.8mmであった。
(a)微小レンズ103aの異方性の作用が輝線解消効果を促進すること、及び
(b)列間のLED光源101位置のズレ量(ピッチ)d1、d2及びd3が3.6mmであって、実施例1(6.3mm)よりも小さいこと
が起因しているためと考えられる。
(4) rdth=λ・rc
の関係が成り立つと仮定する。但し、以下、距離閾値rdthの単位を、半径rcと同じくミリメートル(mm)とする。すると、実施例1及び2における半径rcが136(=272/2)mm、84(=168/2)mm、16(=32/2)mmの場合での比例係数λは、以下の通りに算出される。
<実施例1>
半径rc=136mm: 比例係数λ1136=5.88
半径rc=84mm : 比例係数λ184=9.52
半径rc=16mm : 比例係数λ116=43.8
<実施例2>
半径rc=136mm: 比例係数λ2136=2.94
半径rc=84mm : 比例係数λ284=3.57
半径rc=16mm : 比例係数λ216=15.6
(5) λ2136=0.500λ1136
(6) λ284=0.375λ184
(7) λ216=0.357λ116
と算出される。
10 LED照明デバイス(点光源デバイス)
101 LED光源(点光源)
102 配光制御部
103 分散制御部
103a 微小レンズ
11 基台
12 制御部
13 配線
2 LED照明システム
3 旋盤(工作機械)
31 主軸第1外面(作業関連面)
32 主軸第2外面(作業関連面)
4 加工材
41 加工材外面(作業関連面)
5 LED照明器具
50 光源
Claims (8)
- 点光源デバイスを用いて、光を反射する作業関連面を含む作業領域を照明する照明方法であって、
前記作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
前記点光源デバイスは、点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
前記照明方法は、
複数の前記点光源デバイスを、少なくとも2列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも2列となるように配列させ、且つ当該列の伸長方向における前記点又は略点光源の位置について互いにずれている2つの列が当該少なくとも2列に含まれるように配列させて、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の前記点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を前記作業領域に照射し、前記作業関連面における複数の輝線の出現を抑制する
ことを特徴とする照明方法。 - 前記分散制御部は、配光角の制御された放射光を分散させる複数の配列した微小レンズを備えており、当該微小レンズは、曲率半径R、隣接した当該微小レンズにおけるレンズ頂点間の距離であるピッチP、又は該曲率半径R及び該ピッチPの両方が、レンズ配列面内における2つの方向の間で互いに異なっている異方性微小レンズであり、
前記照明方法は、
前記複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように複数の前記点光源デバイスを配置して、前記作業領域を照明する
ことを特徴とする請求項1に記載の照明方法。 - 点光源デバイスを用いて、光を反射する作業関連面を含む作業領域を照明する照明方法であって、
前記作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
前記点光源デバイスは、点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
前記照明方法は、
複数の前記点光源デバイスを、少なくとも3列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも3列となるように配列させ、且つ当該列の伸長方向における前記点又は略点光源の位置について1つの列が他の2つの列のいずれと比べても互いにずれているような3つの列が当該少なくとも3列に含まれるように配列させて、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の前記点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を前記作業領域に照射する
ことを特徴とする照明方法。 - 点光源デバイスを用いて、光を反射する作業関連面を含む作業領域を照明する照明方法であって、
前記作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
前記点光源デバイスは、点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
前記照明方法は、
複数の前記点光源デバイスを、前記作業関連面の曲率半径と、隣接する前記点又は略点光源間の距離とに基づいて決定される距離閾値以上の距離をもって、前記作業関連面から離隔した位置に配置し、さらに、前記複数の点光源デバイスを、少なくとも2列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも2列となるように配列させ、且つ当該列の伸長方向における前記点又は略点光源の位置について互いにずれている2つの列が当該少なくとも2列に含まれるように配列させて、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の前記点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を前記作業領域に照射する
ことを特徴とする照明方法。 - 点光源デバイスを用いて、光を反射する作業関連面を含む作業領域を照明する照明方法であって、
前記作業関連面は、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面であり、
前記点光源デバイスは、点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えており、
前記分散制御部は、配光角の制御された放射光を分散させる複数の配列した微小レンズを備えており、当該微小レンズは、曲率半径R、隣接した当該微小レンズにおけるレンズ頂点間の距離であるピッチP、又は該曲率半径R及び該ピッチPの両方が、レンズ配列面内における2つの方向の間で互いに異なっている異方性微小レンズであり、
前記照明方法は、
前記複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように複数の前記点光源デバイスを配置して、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士を重畳させ、
複数の前記点光源デバイスからの重畳し合った出射光群を前記作業領域に照射し、前記作業関連面における複数の輝線の出現を抑制する
ことを特徴とする照明方法。 - 光を反射する作業関連面であって、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面である作業関連面を含む作業領域と、該作業領域を照明するための照明装置とを含む照明システムであって、
前記照明装置は、
点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えた複数の点光源デバイスを有し、
複数の前記点光源デバイスは、少なくとも2列であって、当該列の伸長方向が1つの当該基準接線の方向と平行となるような又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うような少なくとも2列となるように配列され、且つ当該列の伸長方向における前記点又は略点光源の位置について互いにずれている2つの列が当該少なくとも2列に含まれるように配列されており、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士が重畳していて、前記作業関連面における複数の輝線の出現を抑制した照明を行う
ことを特徴とする照明システム。 - 前記分散制御部は、配光角の制御された放射光を分散させる複数の配列した微小レンズを備えており、当該微小レンズは、曲率半径R、隣接した当該微小レンズにおけるレンズ頂点間の距離であるピッチP、又は該曲率半径R及び該ピッチPの両方が、レンズ配列面内における2つの方向の間で互いに異なっている異方性微小レンズであり、
複数の前記点光源デバイスは、前記複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように配置されている
ことを特徴とする請求項6に記載の照明システム。 - 光を反射する作業関連面であって、当該面の曲がるにつれて最も離隔するような基準接線が当該面上の点毎に決定される曲面である作業関連面を含む作業領域と、該作業領域を照明するための照明装置とを含む照明システムであって、
前記照明装置は、
点又は略点光源と、該点又は略点光源からの放射光を受光して当該放射光の配光を制御する配光制御部と、配光角の制御された当該放射光を分散させる分散制御部とを備えた複数の点光源デバイスを有し、
前記分散制御部は、配光角の制御された放射光を分散させる複数の配列した微小レンズを備えており、当該微小レンズは、曲率半径R、隣接した当該微小レンズにおけるレンズ頂点間の距離であるピッチP、又は該曲率半径R及び該ピッチPの両方が、レンズ配列面内における2つの方向の間で互いに異なっている異方性微小レンズであり、
複数の前記点光源デバイスは、前記複数の配列した微小レンズからの出射光における照明形状の長手方向が、1つの当該基準接線の方向と平行となるように又は1つの当該基準接線の方向と所定の鋭角以内で揃うように配置されており、隣接する点光源デバイスから出射しており配光角の制御された且つ分散された出射光同士が重畳していて、前記作業関連面における複数の輝線の出現を抑制した照明を行う
ことを特徴とする照明システム。
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