JP5743681B2

JP5743681B2 - 照明装置

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Publication number: JP5743681B2
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Inventors: 貴志枝光; 瞬加藤
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Description

本発明は、照明装置に関し、特に、被照明面上の照度の均一性を向上させることが可能な照明装置に関する。

照明装置は、その発光面の正面の光度が最も大きく、正面からの角度が増すにつれて光度が減少するような配光特性を有するのが一般的である。そして、このような配光特性を有する照明装置では、照明装置から離れた位置にある被照明面（例えば、このような照明装置を室内照明として天井に取り付けて使用した場合には、床面）における照度は、照明装置の直下のみが大きく、周辺にいくにしたがって急激に減少するといった問題がある。従来、この問題を回避して被照明面上の比較的広い領域において均一な照度を達成するために、照明装置の配光特性を後述するバットウィング状とすることが知られている。

ここで、図１０（ａ）は、室内空間１０６において、照明装置１００を天井１０２に取り付け、床面１０４を照らすようにした配置構成を示す図である。また、図１０（ｂ）は、照明装置１００の配光特性の基準軸（通常、発光面の正面方向の中心軸。以下、光軸ともいう）ｑを含む一断面（例えば、Ｐ_０）において、光軸ｑからの偏向角（以下、配光角という）θに対する照明装置１００の光度の分布（以下、光度角分布という）Ｌ１、Ｌ２を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）に示す光度角分布Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ対応する、床面１０４における照度の分布（以下、照度角分布という）Ｅ１、Ｅ２を示すグラフである。尚、図１０（ｂ）、（ｃ）において、円周の周囲に示された数値（−９０〜９０）は配光角θを示し、各配光角θにおける光度は、最も光度が大きくなる角度での値を1とした相対値で示し、照度は、それぞれ光軸ｑ上の（すなわち、θ＝０度における）照度を１とする相対値で示されている。

図１０（ｂ）に示す光度角分布Ｌ２は、上述した一般的な配光特性に相当し、この場合、面状照明装置１００の光度は、θ＝０度の方向で最大となり、配光角θの絶対値が増大するにつれて減少する。この際、床面１０４における照度は、図１０（ｃ）に示す対応する照度角分布Ｅ２から分かるように、（光度角分布Ｌ２が、−２５度〜２５度の範囲で比較的均一であるにもかかわらず）、配光角θの絶対値が増大するにつれて急激に減少する。

一方、床面１０４における照度を、図１０（ｃ）に示す照度角分布Ｅ１のように比較的広い領域（例えば、−２５度〜２５度の範囲）で均一にしたい場合、照明装置１００の配光特性を、図１０（ｂ）に示す光度角分布Ｌ１のように、θ＝０度の方向から、その領域に対応する配光角の上下限値（例えば、±２５度）の方向に向かって、光度が増大するような特性とする必要がある。この場合、光度角分布は、配光角θの上記上下限値にピーク値をとる２峰性の分布形状を有するものとなり、このような光度角分布を備えた配光特性を、バットウィング状の配光特性という。

従来、配光特性をバットウィング状とするための配光制御部材を備えた照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の照明装置を、図１１を参照して説明すれば、次の通りである。

図１１（ａ）に示す照明装置２００は、光源２０２と、光源２０２から出射される光Ｌの配光態様を制御する配光制御部材２０３とを有している。配光制御部材２０３は、三角錐プリズム板２３１を備えており、これによって、光源２０２からの光Ｌをバットウィング状に拡散することが図られている。この三角錐プリズム板２３１は、光源２０２側を平面２３１ａ、他側の面を光拡散面２３１ｂとするように構成及び配置され、光拡散面２３１ｂは、図１１（ｂ）に示すように、隙間なく配列された複数の三角錐プリズムからなるものである。

特開２００９−２６６５２１号公報

しかしながら、照明装置において、その照明光による被照明面の照度の均一性をより優れたものとするには、バットウィング状の配光特性において、その光度角分布の分布形状をさらに精細に調整する必要がある。加えて、被照明面の照度の均一性を向上させるため、照明装置の配光特性は、光軸周り方向（図１０（ａ）に示す方位角φ方向）に均一であること（すなわち、任意の方位角φについて、断面Ｐ_φにおける光度角分布が可能な限り等しいこと）が望ましい。しかしながら、本発明者らによる調査、検討の結果、図１１に記載したような従来の照明装置では、このような光度角分布の調整及び方位角φ方向の均一性の達成は困難であることが分かった。

本発明は、上記課題に鑑み、被照明面上の照度の均一性を向上させることが可能な照明装置を提供することを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）光を出射する出射面を有する光源部と、傾斜面を有し前記光源部からの出射光の配光を二次元的に制御するために面状に配置された複数のプリズムを含むプリズム面を有する配光制御部材とを備え、前記プリズム面は、平坦部を有し、前記配光制御部材は、前記プリズム面が前記光源部の出射面に対向するように配置されており、前記光源部からの出射光は、前記出射面から均一に出射されて前記平坦部及び前記傾斜面を通じて前記配光制御部材に入射し、前記傾斜面の傾斜角度は、４２度以上かつ４５度以下、または、４７度以上かつ５５度以下であることを特徴とする照明装置（請求項１）。

本項に記載の照明装置によれば、配光制御部材のプリズム面が平坦部を有することにより、バットウィング状の配光特性を実現するとともに、その光度角分布を任意に調整し、被照明面上の所定の領域における均一な照度を達成するための理想的な分布に近づけることが可能となる。加えて、本項に記載の照明装置によれば、被照明面上の所定の領域における照度の、光軸周りの均一性を向上させることも可能となる。

また、本項に記載の照明装置によれば、光源部の出射面の反対側を向くようにプリズムを配置した構成と比較して、バットウィング状の配光特性を容易に実現することが可能となる。

また、本項に記載の照明装置によれば、通常の光学樹脂材料（屈折率１．４５〜１．６）を用いてプリズムを形成することにより、バットウィング状の配光特性を容易に実現することが可能となる。

（２）（１）項に記載の照明装置において、前記プリズムは、四角錐または四角錐台からなることを特徴とする照明装置（請求項２）。
本項に記載の照明装置によれば、被照明面上でほぼ均一な照度が実現される領域を、丸みを帯びた四角形状とすることが可能であるため、四角形状の被照明面（例えば、一般的な室内空間における床面）を照明するために好適な照明装置を提供することが可能となる。

（３）（２）項に記載の照明装置からなる照明ユニットを複数個隣接させて配置したことを特徴とする照明装置（請求項３）。
本項に記載の照明装置によれば、隣接する照明ユニットからの照明光が互いに重なる部分を少なくすることができるため、比較的広い面積を有する被照明面を効率的に照明することが可能となる。

（４）（１）項に記載の照明装置において、前記プリズムは、三角錐または三角錐台からなることを特徴とする照明装置（請求項４）。
本項に記載の照明装置によれば、照明装置の配光特性の光軸周り方向の均一性を向上させることができる。

（５）（１）項に記載の照明装置において、前記プリズムは、円錐または円錐台からなることを特徴とする照明装置（請求項５）。
本項に記載の照明装置によれば、照明装置の配光特性の光軸周り方向の均一性をさらに向上させることができる。

（６）（１）〜（５）項に記載の照明装置において、前記光源部は、導光板と、該導光板の側端面に配置された光源を含むことを特徴とする照明装置（請求項６）。

本発明に係る照明装置は、上記のように構成したことにより、被照明面上の照度の均一性を向上させることが可能となる。

（ａ）は、本発明の一実施形態における照明装置の要部を示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す照明装置の配光制御部材の一部を拡大して示す側面図である。本発明の一実施形態において、配光制御部材のプリズム面の例を示す平面図であり、（ａ）は、四角錐台からなる複数のプリズムを敷き詰めた態様、（ｂ）は、四角錐からなる複数のプリズムを間隔をおいて配置した態様、（ｃ）は、四角錐台からなる複数のプリズムを間隔をおいて配置した態様を、それぞれ示す図である。本発明の一実施形態において、配光制御部材のプリズム面の別の例を示す平面図であり、（ａ）は、三角錐台からなる複数のプリズムを敷き詰めた態様、（ｂ）は、三角錐からなる複数のプリズムを間隔をおいて配置した態様、（ｃ）は、三角錐台からなる複数のプリズムを間隔をおいて配置した態様を、それぞれ示す図である。本発明の一実施形態において、配光制御部材のプリズム面の傾斜面を示す側断面図であり、（ａ）は、図２（ａ）及び図３（ａ）のＡ−Ａ断面、（ｂ）は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面、（ｃ）は、図２（ｃ）及び図３（ｃ）のＣ−Ｃ断面に、それぞれ相当する図である。本発明の一実施形態において、配光制御部材のプリズム面のさらに別の例を模式的に示す平面図である。照明装置の配光特性を、球体の中心に置かれた照明装置によって照明される半球面上の光度分布として示す図であり、配光制御部材を備えない比較例の場合を示す図である。照明装置の配光特性を、球体の中心に置かれた照明装置によって照明される半球面上の光度分布として示す図であり、（ａ）は、四角錐台プリズムを敷き詰めた態様のプリズ面を有する本発明の一実施例の場合、（ｂ）は、四角錐プリズムを敷き詰めた態様のプリズム面を有する配光制御部材を備えた比較例の場合を、それぞれ示す図である。照明装置の配光特性を、球体の中心に置かれた照明装置によって照明される半球面上の光度分布として示す図であり、（ａ）は、三角錐台プリズムを敷き詰めた態様のプリズム面を有する本発明の一実施例の場合、（ｂ）は、三角錐プリズムを敷き詰めた態様のプリズム面を有する配光制御部材を備えた比較例の場合を、それぞれ示す図である。照明装置の配光特性を、球体の中心に置かれた照明装置によって照明される半球面上の光度分布として示す図であり、円錐プリズムを間隔をおいて配置した本発明の一実施例の場合を示す図である。一般的に照明装置の光度角分布と照度角分布の特性を示す図であり、（ａ）は照明装置の配置構成を示す図、（ｂ）は、２つの異なる配光特性に対応する光度角分布の例を示すグラフ、（ｃ）は、（ｂ）に示す２つの光度角分布にそれぞれ対応する照度角分布を示すグラフである。従来の照明装置の一例を示す図であり、（ａ）は、照明装置を模式的に示す側断面図、（ｂ）は、（ａ）に示す照明装置の配光制御部材を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、照明装置の全体または部分を示す各図は、いずれも説明のために特徴を強調して示す模式図であって、図示された各部分の相対的な寸法は、必ずしも実際の縮尺を反映するものではない。

図１に示す照明装置１０は、導光板１２と、光源１４と、反射部材１６とを含む光源部１０を備えている。導光板１２は、メタクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料を成形してなる板状の導光体であり、一方の主面を出射面１２ａ、出射面１２ａとは反対側の主面を反射面１２ｂとするように構成され、この出射面１２ａが光源部１０の出射面となる。本実施形態では、導光板１２は、四角形状の主面を有するものであり、四方の側端面を入光面１２ｃとして、各入光面１２ｃに対向するように光源１４が配置される。光源１４は、例えば、各入光面１２ｃの長手方向に沿って配列される複数の発光ダイオードからなる。また、導光板１２の反射面１２ｂ側には、導光板１２と光源１４を覆うように、シート状の反射部材１６が配置されている。

光源部１０は、光源１４から各入光面１２ｃを通じて導光板１２の内部へと入射した光を、出射面１２ａと反射面１２ｂとの間で全反射を繰返しつつ導光板１２内を伝播させ、その過程で、伝播光を出射面１２ａから均一に出射させるものである。また、導光板１２の反射面１２ｂには、反射面１２ｂに入射した光の一部を反射して、臨界角以下の入射角でもって出射面１２ａに入射させるための拡散反射手段または正反射手段が設けられているものであってもよい。

照明装置１０は、光源部１０の出射面１２ａ側に配置される配光制御部材２０を備えている。配光制御部材２０は、メタクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料を板状に成形してなるものであり、所定の位置に配置したときに少なくとも光源部１０の出射面１２ａを覆う形状及びサイズに形成される。また、配光制御部材２０の一方の主面は、傾斜面２５を有する複数のプリズム２４が設けられたプリズム面２０ａとして構成され、さらに、このプリズム面２０ａは、平坦部２２を有するものである。照明装置１０において、配光制御部材２０は、プリズム面２０ａが光源部１０の出射面１２ａに対向するように配置されており、プリズム面２０ａとは反対側の主面は平坦面２０ｂとして構成されている。

照明装置１０において、光源部１０の出射面１２ａから出射された光（図１（ｂ）に破線矢印として模式的に示す）は、配光制御部材２０をプリズム面２０ａ側から平坦面２０ｂ側へと透過し、これによって配光制御された平坦面２０ｂからの出射光が照明光として利用される。この際、照明装置１０では、配光制御部材２０のプリズム面２０ａが、各プリズム２４を構成する傾斜面２５とともに平坦部２２を有しているため、照明光に、傾斜面２５を通じて配光制御部材２０に入射した光と、平坦部２２を通じて配光制御部材２０に入射した光とが混合されるものである。

また、配光制御部材２０において、複数のプリズム２４は、光源部１０からの出射光の配光を二次元的に制御するために面状に配置されるものである。ここで、本明細書において、「面状」の配置とは、プリズム面２０ａに含まれるプリズム２４が備える傾斜面２５中に、平坦部２２に対して少なくとも異なる２方向に傾斜する傾斜面が含まれるように、複数のプリズム２４を配置することを意味する。
例えば、図１の範囲内に示される傾斜面２５は、平坦部２２に対して１方向（この場合、紙面左右方向の１次元）に傾斜する傾斜面であり、配光制御部材２０のプリズム面２０ａは、実際には、この傾斜面２５とは異なる方向（例えば、図１において紙面に直交する方向）に傾斜する傾斜面を含んでいる。次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る配光制御部材２０における、複数のプリズム２４の構成及び配置態様の例について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態における配光制御部材２０及びその複数のプリズム２４の構成及び配置を例示するための配光制御部材３０、４０、５０の一部を、それぞれプリズム面３０ａ、４０ａ、５０ａ側から見た平面図である。

図２（ａ）に示す配光制御部材３０では、各プリズム３４は、平坦な頂面３４ａと、頂面３４ａに対して傾斜する４つの側面３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅとを備える四角錐台からなる。そして、これらの複数のプリズム３４は、敷き詰められて配置されており、各プリズム３４の四角錐台の底面の外周を構成する４辺（プリズム面３０ａの最外周に位置するプリズム３４では、隣接するプリズム３４が存在する側の３辺または２辺）のそれぞれは、隣接するプリズム３４の対応する１辺と接している。

この配置構成では、配光制御部材３０のプリズム面３０ａが備える平坦部は、各プリズム３４の頂面３４ａによって構成され、各プリズムの側面３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅが、平坦部（同様に、符号３４ａで示す）に対して傾斜する傾斜面（同様に、符号３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅで示す）を構成する。また、この配置構成により、配光制御部材３０のプリズム面３０ａは、紙面左右方向に傾斜する傾斜面３４ｂ、３４ｄと、紙面上下方向に傾斜する傾斜面３４ｃ、３４ｅとの、異なる２方向に傾斜する傾斜面群を有することになる。

尚、プリズム面３０ａは、紙面左右方向及び紙面上下方向の２方向内における向きまで考慮した場合、右方に傾斜する傾斜面３４ｄ、左方に傾斜する傾斜面３４ｂ、下方に傾斜する傾斜面３４ｅ、上方に傾斜する傾斜面３４ｃの４種類の傾斜面を有している。さらに、図２（ａ）に示す例では、各プリズム３４は、底面を正方形とする合同な四角錐台から構成されており、これらの傾斜面３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅは、各プリズム３４の底面の頂点周りに４回の回転対称性を有するパターンで配置されている。

図２（ｂ）に示す配光制御部材４０は、図２（ａ）に示す配光制御部材３０と比較して、複数のプリズム４４のそれぞれが、４つの側面４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅを備える四角錐からなり、かつ、複数のプリズム４４が、隣接するプリズム４４から間隔をおいて配置されている点で相違するものである。この配置構成では、配光制御部材４０のプリズム面４０ａが備える平坦部は、各プリズム４４の周囲に形成される平坦面４２により構成され、各プリズムの側面４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅが、平坦部（同様に、符号４２で示す）に対して傾斜する傾斜面（同様に、符号４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅで示す）を構成する。

図２（ｃ）に示す配光制御部材５０は、各プリズム５４が、平坦な頂面５４ａと４つの側面５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅとを備える四角錐台からなる点で、図２（ａ）に示す配光制御部材３０と同様のものであるが、各プリズム５４が、隣接するプリズム５４から間隔をおいて配置されている点で、配光制御部材３０と相違するものである。この配置構成では、配光制御部材５０のプリズム面５０ａが備える平坦部は、各プリズム５４の頂面５４ａと各プリズム５４の周囲に形成される平坦面５２の両方により構成され、各プリズムの側面５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅが、平坦部（同様に、符号５４ａ及び５２で示す）に対して傾斜する傾斜面（同様に、符号５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅで示す）を構成する。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態における配光制御部材２０及びその複数のプリズム２４の構成及び配置を例示するための配光制御部材６０、７０、８０の一部を、それぞれプリズム面６０ａ、７０ａ、８０ａ側から見た平面図である。

図３（ａ）に示す配光制御部材６０において、複数のプリズム６４、６４’は、平坦な頂面６４ａと３つの側面６４ｂ、６４ｃ、６４ｄとを備える三角錐台からなるプリズム６４、及び、平坦な頂面６４ａと３つの傾斜面６４ｂ’、６４ｃ’、６４ｄ’とを備える三角錐台からなるプリズム６４’とからなる。そして複数のプリズム６４、６４’は、敷き詰められて配置されており、各プリズム６４の三角錐台の底面の外周を構成する３辺（プリズム面６０ａの最外周に位置するプリズム６４では、隣接するプリズム６４’が存在する側の２辺または１辺）のそれぞれは、隣接するプリズム６４’の対応する１辺と接しており、また、各プリズム６４’の三角錐台の底面の外周を構成する３辺（プリズム面６０ａの最外周に位置するプリズム６４’では、隣接するプリズム６４が存在する側の２辺または１辺）のそれぞれは、隣接するプリズム６４の対応する１辺と接している。

この配置構成では、配光制御部材６０のプリズム面６０ａが備える平坦部は、各プリズム６４、６４’の頂面６４ａによって構成され、各プリズムの側面６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｂ’、６４ｃ’、６４ｄ’が、平坦部（同様に、符号６４ａで示す）に対して傾斜する傾斜面（同様に、符号６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｂ’、６４ｃ’、６４ｄ’で示す）を構成する。また、この配置構成により、配光制御部材６０のプリズム面６０ａは、紙面の右上−左下を走る斜め方向に傾斜する傾斜面６４ｂ、６４ｂ’、紙面の左上−右下を走る斜め方向に傾斜する傾斜面６４ｃ、６４ｃ’、及び、紙面左右方向に傾斜する傾斜面６４ｄ、６４ｄ’の、異なる３方向に傾斜する傾斜面群を有することになる。

尚、プリズム面６０ａは、紙面の右上−左下を走る斜め方向、紙面の左上−右下を走る斜め方向、及び紙面左右方向の３方向内における向きまで考慮した場合、プリズム６４の側面からなる左下方に傾斜する傾斜面６４ｂ、左上方に傾斜する傾斜面６４ｃ、及び右方に傾斜する傾斜面６４ｄと、プリズム６４’の側面からなる右上方に傾斜する傾斜面６４ｂ’、右下方に傾斜する傾斜面６４ｃ’、及び左方に傾斜する傾斜面６４ｄ’の、６種類の傾斜面を有している。さらに、図３（ａ）に示す例では、各プリズム６４、６４’は、底面を正三角形とする合同な三角錐台から構成されており、これらの傾斜面６４ｂ、６４ｂ’、６４ｃ、６４ｃ’、６４ｄ、６４ｄ’は、各プリズム６４、６４’の底面の頂点周りに６回の回転対称性を有するパターンで配置されている。

図３（ｂ）に示す配光制御部材７０は、図３（ａ）に示す配光制御部材６０と比較して、複数のプリズム７４（７４’）のそれぞれが、３つの側面７４ｂ（７４ｂ’）、７４ｃ（７４ｃ’）、７４ｄ（７４ｄ’）を備える三角錐からなり、かつ、各プリズム７４（７４’）が、隣接するプリズム７４’（７４）から間隔をおいて配置されている点で相違するものである。この配置構成では、配光制御部材７０のプリズム面７０ａが備える平坦部は、各プリズム７４、７４’の周囲に形成される平坦面７２により構成され、各プリズム７４、７４’の側面７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｂ’、７４ｃ’、７４ｄ’が、平坦部（同様に、符号７２で示す）に対して傾斜する傾斜面（同様に、符号７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｂ’、７４ｃ’、７４ｄ’で示す）を構成する。

図３（ｃ）に示す配光制御部材８０は、各プリズム８４（８４’）が、平坦な頂面８４ａと３つの側面８４ｂ（８４ｂ’）、８４ｃ（８４ｃ’）、８４ｄ（８４ｄ’）とを備える三角錐台からなる点で、図３（ａ）に示す配光制御部材６０と同様のものであるが、各プリズム８４（８４’）が、隣接するプリズム８４’（８４）から間隔をおいて配置されている点で配光制御部材６０と相違するものである。この配置構成では、配光制御部材８０のプリズム面８０ａが備える平坦部は、各プリズム８４、８４’の頂面８４ａと各プリズム８４、８４’の周囲に形成される平坦面８２の両方によって構成され、各プリズム８４、８４’の側面８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｂ’、８４ｃ’、８４ｄ’が、平坦部（同様に、符号８４ａ及び８２で示す）に対して傾斜する傾斜面（同様に、符号８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｂ’、８４ｃ’、８４ｄ’で示す）を構成する。

ここで、このような配光制御部材３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０において、プリズム面３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ、８０ａ、９０ａに含まれるプリズム３４、４４、５４、６４、６４’、７４、７４’、８４、８４’は、その傾斜面３４ｂ〜ｅ、４４ｂ〜４４ｅ、５４ｂ〜５４ｅ、６４ｂ〜６４ｄ、７４ｂ’〜７４ｄ’、８４ｂ’〜８４ｄ’が、４２度以上かつ４５度以下、または、４７度以上５５度以下の傾斜角度を有するように形成されるものである。
但し、傾斜面３４ｂ〜３４ｅ、４４ｂ〜４４ｅ、５４ｂ〜５４ｅ、６４ｂ〜６４ｄ、７４ｂ’〜７４ｄ’、８４ｂ’〜８４ｄ’の傾斜角度とは、プリズム面３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ、８０ａ、９０ａにおいて、傾斜面３４ｂ〜３４ｅ、４４ｂ〜４４ｅ、５４ｂ〜５４ｅ、６４ｂ〜６４ｄ、７４ｂ’〜７４ｄ’、８４ｂ’〜８４ｄ’と、対応する平坦部３４ａ、４２、５４ａ及び５２、６４ａ、７２、８４ａ及び８２とがなす角度のうち鋭角の方を意味する。

図４（ａ）（図２（ａ）のＡ−Ａ断面図）には、図２（ａ）に示すプリズム面３０ａにおける傾斜面３４ｂ、３４ｄ及び平坦部３４ａを例として、図４（ｂ）（図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図）には、図２（ｂ）に示すプリズム面４０ａにおける傾斜面４４ｂ、４４ｄ及び平坦部４２を例として、図４（ｃ）（図２（ｃ）のＣ−Ｃ断面図）には、図２（ｃ）に示すプリズム面５０ａにおける傾斜面５４ｂ、５４ｄ及び平坦部５４ａ、５２を例として、それぞれ傾斜角度αが示されている。
尚、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図４（ｃ）に示す断面のプロファイルは、それぞれ図３（ａ）のＡ−Ａ断面、図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面、図３（ｃ）のＣ−Ｃ断面にも相当するものである。

ここで、照明装置１０が備える配光制御部材２０における、複数のプリズム２４の構成及び配置態様は、複数のプリズム２４が面状に配置される限り、図２〜図４に示すプリズムの構成及び配置態様に限定されるものではない。
例えば、図２及び図３には、各プリズムが、それぞれ四角錐台（プリズム３４、５４）、四角錐（プリズム４４）、三角錐台（プリズム６４、６４’、８４、８４’）、及び三角錐（７４、７４’）からなる例を示したが、配光制御部材２０が備える複数のプリズムは、任意の多角形を底面とする角錐台または角錐、円錐台または円錐、または、これらの任意の組合せを含むものであってもよい。
尚、円錐台または円錐からなるプリズムの場合、その傾斜面の傾斜角度は、円錐台または円錐の側面の接平面の傾斜角度として定義される。

また、図２及び図３には、各プリズム３４、４４、５４、６４、６４’、７４、７４’、８４、８４’を、特定の対称性を有するパターンに従って配置した例を示したが、配光制御部材２０において、複数のプリズム２４は、任意の適切な配置パターンに従って（または、ランダムに）配置されるものであってもよい。

さらに、図２及び図３に示す各プリズム面３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ、８０ａ、９０ａにおいて、それぞれのプリズム３４、４４、５４、６４、６４’、７４、７４’、８４、８４’は、照明装置１０への配置時に出射面１２ａに向かう方向に突出する凸部として形成されるものとしたが、配光制御部材２０は、このような凹凸のパターンを反転させた凹部として形成されるプリズムを含むものであってもよい。

この場合、例えば、図２（ａ）に示す配光制御部材３０において、そのプリズム面３０ａの凹凸のパターンを反転させて全てのプリズム３４を凹部とした場合、この構成は、傾斜面３４ｂ、３４ｄに対応する２つの傾斜面を有して紙面上下方向に延在する複数の三角柱型リニアプリズムと、傾斜面３４ｃ、３４ｅに対応する２つの傾斜面を有して紙面左右方向に延在する複数の三角柱型リニアプリズムとを、互いに交差するように配置した構成とみなすことができる。
同様に、図３（ａ）に示す配光制御部材４０において、そのプリズム面４０ａの凹凸のパターンを反転させて全てのプリズム６４、６４’を凹部とした場合、この構成は、傾斜面６４ｂ、６４ｂ’に対応する２つの傾斜面を有して紙面の左上−右下を走る斜め方向に延在する複数の三角柱型リニアプリズムと、傾斜面６４ｃ、６４ｃ’に対応する２つの傾斜面を有して紙面の右上−左下を走る斜め方向に延在する複数の三角柱型リニアプリズムと、傾斜面６４ｄ、６４ｄ’を有して紙面上下方向に延在する複数の三角柱型リニアプリズムとを、互いに交差するように配置した構成とみなすことができる。
配光制御部材２０は、このように、そのプリズム面２０ａに含まれるプリズム２４を複数の三角柱型リニアプリズムとし、これらの三角柱型リニアプリズムを面状に配置した構成を含むものである。

さらに、本実施形態における配光制御部材２０は、図５にその一例として示す配光制御部材９０のように、複数のプリズム２４が設けられる複数のプリズム領域９１と、平坦面として形成される複数の平坦領域９２とを組合せて配置することにより、そのプリズム面９０ａが構成されるものであってもよい。

配光制御部材９０において、プリズム領域９１は、例えば角錐型の複数のプリズムを敷き詰めて配置することにより構成されて、プリズム領域９１自体に平坦部を含まないものであってもよい。この場合、プリズム面９０ａが有する平坦部は、複数の平坦領域９２によって構成される。あるいは、プリズム領域９１は、例えば、図２及び図３を参照して上述したような構成により、平坦部を含むように構成され、プリズム面９０ａが有する平坦部は、複数のプリズム領域９１に含まれる平坦部と複数の平坦領域９２の両方によって構成されるものであってもよい。

ここで、図５には、それぞれ四角形状のプリズム領域９１と平坦領域９２を千鳥格子状に配置した例が示されている。但し、配光制御部材９０において、プリズム領域９１及び平坦領域９２の形状及びその配置構成は、任意の適切なものとすることができる。

以上のように構成された照明装置１０によれば、光源部１０からの出射光の配光を二次元的に制御し、バットウィング状の配光特性を実現するとともに、配光角θ（図１０（ａ）参照）に対する光度角分布を任意に調整して、被照明面上の所定の領域における均一な照度を達成するための理想的な分布に近づけることが可能となるとともに、被照明面上の所定の領域における照度の、光軸ｑ（図１０（ａ）参照）周りの均一性を向上させることが可能となる。

ここで、上述した実施形態における照明装置１０では、光源部１０は、導光板１２と、導光板１２の入光面１２ｃに配置された光源１４とを備えるものとしたが、本発明に係る照明装置における光源部は、この態様に限定されるものではない。例えば、光源部は、導光板を使用することなく、複数の光源（例えば、発光ダイオード）を平面状に配置してなるものであってもよい。または、光源部は、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えるものであってよい。

以下、実施例に基づいて、本発明の作用効果について詳述する。
ここで、本発明者らは、鋭意研究の結果、被照明面上の所定の領域における均一な照度を達成するための理想的な光度角分布について、次のような知見を得た（尚、以下では、被正面面上で均一な照度を達成したい領域に対応する配光角θ（図１０（ａ）参照）の上下限値の絶対値（例えば、図１０（ｃ）に示す照度角分布Ｅ１では、２５度）を、要求角度θ_Ｒともいう）。

本発明者らは、理想的な照度の均一性を得るためには、バットウィング状の配光特性において、その光度角分布が所定の分布形状を有する必要があり、少なくとも、光軸ｑ方向（配光角θ＝０度方向）の光度Ａと要求角度θ_Ｒ方向の光度Ｂとの間に、
Ａ≒Ｂｃｏｓ^３θ_Ｒ
の関係が成り立つ必要があることを見出した。
したがって、例えば、要求角度θ_Ｒが２５度の場合には、要求角度θ_Ｒ方向の光度Ｂに対する光軸ｑ方向の光度Ａの比率Ａ／Ｂ（以下、光軸上の相対強度ともいう）を、７５％とすることにより、配光角θが−２５度〜２５度の範囲に対応する被照明面上の領域において、優れた均一性を達成することができる。

加えて、本発明者らは、光源部と配光制御部材とを備える照明装置において、次のような知見を得ることもできた。すなわち、図１１に示した従来の照明装置２００のように、配光制御部材２３１を、そのプリズム面（光拡散面２３１ｂ）を光源２０２とは反対側に向けて配置した場合（いわゆる、正プリズムシート状の配置）、光軸ｑ上に光度のピークを有する単峰性または３峰性の光度角分布となりやすく、バットウィング状の配光特性を得ることが実際には困難であるのに対して、照明装置１０のように、配光制御部材２０を、プリズム面２０ａが光源部１０の出射面１２ａに対向するように配置した場合（所謂、逆プリズムシート状の配置）には、２峰性の光度角分布を有するバットウィング状の配光特性が容易に得られることが分かった。

また、光学材料として通常用いられる（ポリカーボネート樹脂またはメタクリル樹脂等の）透明樹脂（屈折率：１．４５〜１．６）を用いて配光制御部材２０を製作した場合、そのプリズム面２０ａに含まれるプリズム２４の傾斜面２５の傾斜角度が、４２度よりも小さい場合、４５度よりも大きく４７度よりも小さい場合、及び、５５度よりも大きい場合には、光軸ｑ上に光度の小ピークを有する３峰性の光度角分布が生じる傾向があり、２峰性の光度角分布を有するバットウィング状の配光特性を得るには、傾斜面２５の傾斜角度を、４２度以上かつ４５度以下、または、４７度以上かつ５５度以下とすることが望ましいことも分かった。

以下、本発明の実施例及び比較例の配光特性について、シミュレーションを実行した結果を示す。このシミュレーションは、一辺の長さが６００ｍｍの正方形状の主面を有する導光板と、導光板の４側端面に沿って配置された光源を有する光源部を備えた照明装置を半径２ｍの球体の中心に配置したとして、その照明装置によって照明される半球面上の光度角分布について行った。

図６〜図８は、上記半球面上の光度分布を、半球面に対応する円内の濃淡の分布として示した図である。図６〜図８において、円の中心は、光軸ｑと半球面の交点に対応し、円周の周囲に記載された数値は、光軸ｑ周りの方位角φ（図１０（ａ）参照）に対応する。また、各方位角φについて、円周上の方位角φの位置から方位角φ＋１８０度の位置まで延びる直径上の濃淡の分布が、その断面Ｐ_φ内における、配光角θの−９０度〜９０度範囲の光度角分布に対応する。図６〜図８において、最も淡く表された領域（以下、ハイライト領域ともいう）は最も光度が高い領域を表し、ハイライト領域の周囲に隣接して、ハイライト領域よりも濃く表現されている領域は、ハイライト領域よりも光度の小さい領域を表す。但し、円内の濃淡と光度の大小は、必ずしも円内全体にわたって（例えば、濃い領域程光度が小さいといったような）一定の関係を有するものではないが、少なくとも、濃淡の異なる領域は光度の異なる領域に対応する。そして、床面等の平面の被照明面上の照度の光軸ｑ周り方向の均一性については、図６〜図８に示す半球面上の光度分布の、光軸ｑ周り方向の均一性がそのまま反映される。

図６は、比較例として、配光制御部材を備えない照明装置について、その配光特性を示す図である。この場合、光軸ｑ上（図６に示す円の中心）に光度のピーク値を有する単峰性の光度角分布が生じ、照明装置の直下のみが明るく、周辺にいくにしたがって急激に暗くなるといった配光特性を示す。尚、この比較例の場合、光軸ｑ周り方向（図６の円周周り方向）に対して、照度は均一である。

図７（ａ）は、本発明の実施例として、四角錐台からなるプリズムを敷き詰めて配置したプリズム面を有する配光制御部材（図２（ａ）に示す配光制御部材３０に相当する）を用いた照明装置の配光特性を示す図であり、図７（ｂ）は、比較例として、四角錐からなるプリズムを敷き詰めて配置したプリズム面を有する（したがって、プリズム面に平坦部を有さない）配光制御部材を用いた照明装置の配光特性を示す図である。
尚、図７（ａ）、（ｂ）において、配光制御部材を形成する材料の屈折率は1.49、プリズムが備える傾斜面の傾斜角度は、52.5度とした。また、図７（ｂ）に示す比較例についても、配向制御部材は、本発明の実施例と同様に、逆プリズムシート状に配置した。

図７（ａ）に示す本発明の実施例では、バットウィング状の配光特性が実現されるとともに、２２度の要求角度θ_Ｒ（この場合、光軸上の相対強度Ａ／Ｂの理想値は８０％）に対して、理想値と一致する８０％の光軸上の相対強度Ａ／Ｂが得られた。一方、図７（ｂ）に示す比較例では、バットウィング状の配向特性は実現されるものの、２２度の要求角度θ_Ｒに対して、光軸上の相対強度Ａ／Ｂは３３％であり、理想値８０％よりも著しく小さい値となった。すなわち、図７（ｂ）に示す比較例の場合、被照明面上の照度について、照明装置の直下がその周辺よりも暗いといった不均一性を示すことになる。
そして、この結果は、プリズム面に平坦部を設けた配光制御部材を用いることによって、平坦部を有さないプリズム面を備えた配光制御部材を用いた場合と比較して、光軸ｑ上の光度を増大させ、ひいては、被照明面上での照度の均一性を向上させることが可能となることを示すものである。

加えて、比較例の光度分布では、図７（ｂ）に示すように、光軸ｑ周り方向に対して４回の回転対称性を備えた顕著な不均一性が生じているのに対して、図７（ａ）から、プリズム面に平坦部を設けた配光制御部材を用いた本発明の実施例では、光度分布の光軸ｑ周りの不均一性も改善されることが分かる。

但し、図７（ａ）でも、光軸ｑ周り方向に対して４回の回転対称性を備えた不均一性は見て取れるものの、その不均一性は、比較的明るい領域（ハイライト領域とその周辺の領域）が丸みを帯びた四角形状となる程度に改善されている。したがって、本発明のこの実施例は、このような配光特性を活用して、四角形状の被照明面（例えば、一般的な室内空間における床面）を照明するために好適な照明装置として使用することができる。さらに、この実施例の照明装置を１つの照明ユニットとし、複数の照明ユニットを隣接させて配置して全体として広い出射面を有する多ユニット型の照明装置を構成した場合、各照明ユニットからの照明光が互いに重なる部分を少なくすることができるため、比較的広い面積を有する被照明面を効率的に照明することが可能となる。

図８（ａ）は、本発明の実施例として、三角錐台からなるプリズムを敷き詰めて配置したプリズム面を有する配光制御部材（図３（ａ）に示す配光制御部材６０に相当する）を用いた照明装置の配光特性を示す図であり、図８（ｂ）は、比較例として、三角錐からなるプリズムを敷き詰めて配置したプリズム面を有する（したがって、プリズム面に平坦部を有さない）配光制御部材を用いた照明装置の配光特性を示す図である。
尚、図８（ａ）、（ｂ）において、配光制御部材を形成する材料の屈折率は1.49、プリズムが備える傾斜面の傾斜角度は、52.5度とした。また、図８（ｂ）に示す比較例についても、配向制御部材は、本発明の実施例と同様に、逆プリズムシート状に配置した。

図８（ａ）に示す本発明の実施例では、バットウィング状の配光特性が実現されるとともに、２３度の要求角度θ_Ｒ（この場合、光軸上の相対強度Ａ／Ｂの理想値は７８％）に対して、理想値と一致する７８％の光軸上の相対強度Ａ／Ｂが得られた。一方、図８（ｂ）に示す比較例では、バットウィング状の配向特性は実現されるものの、２３度の要求角度θ_Ｒに対して、光軸上の相対強度Ａ／Ｂは６９％であり、理想値７８％よりも小さい値となった。すなわち、図８（ｂ）に示す比較例の場合、図７（ｂ）の比較例と同様に、被照明面上の照度について、照明装置の直下が、その周辺よりも暗いといった不均一性を示すことになる。
この結果は、図７を参照して上述した実施例と同様に、プリズム面に平坦部を設けた配光制御部材を用いることによって、平坦部を有さないプリズム面を備えた配光制御部材を用いた場合と比較して、光軸ｑ上の光度を増大させ、被照明面上での照度の均一性を向上させることが可能となることを示すものである。

加えて、比較例の光度分布では、図８（ｂ）に示すように、光軸ｑ周り方向に対して６回の回転対称性を備えた顕著な不均一性が生じているのに対して、図８（ａ）から、プリズム面に平坦部を設けた配光制御部材を用いた本発明の実施例では、光度分布の光軸ｑ周りの不均一性が改善されることが分かる。また、この実施例の光度分布は、図７（ａ）に示す実施例と比較した場合、回転対称性が４から６に増大したことにより、光軸ｑ周りの均一性により優れていることが分かる。

図９は、本発明の実施例として、円錐からなるプリズムを間隔を置いて配置したプリズム面を有する配光制御部材（この場合、プリズム面の平坦部は、各プリズムの周囲に形成される平坦面により構成される）を用いた照明装置の配光特性を示す図である。この実施例では、バットウィング状の配光特性が実現されるとともに、２５度の要求角度θ_Ｒ（この場合、光軸上の相対強度Ａ／Ｂの理想値は７６％）に対して、理想値に略一致する７５％の光軸上の相対強度Ａ／Ｂが得られた。また、図９から、この実施例の光度分布は、図７（ａ）及び図８（ａ）に示す実施例と比較して、光軸ｑ周りの均一性がさらに向上していることが分かる。

１０：光源部、１２ａ：出射面、２０（３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０）：配光制御部材、２０ａ（３０ａ，４０ａ，５０ａ，６０ａ，７０ａ，８０ａ，９０ａ）：プリズム面、２４（３４，４４，５４，６４，６４’，７４，７４’，８４，８４’）：プリズム、２５（３４ｂ〜３４ｅ，４４ｂ〜４４ｅ，５４ｂ〜５４ｅ，６４ｂ〜６４ｄ，７４ｂ’〜７４ｄ’，８４ｂ’〜８４ｄ’）：傾斜面、２２（３４ａ，４２，５４ａ，５２，６４ａ，７２，８４ａ，８２）：平坦部

Claims

光を出射する出射面を有する光源部と、傾斜面を有し前記光源部からの出射光の配光を二次元的に制御するために面状に配置された複数のプリズムを含むプリズム面を有する配光制御部材とを備え、前記プリズム面は、平坦部を有し、前記配光制御部材は、前記プリズム面が前記光源部の出射面に対向するように配置されており、前記光源部からの出射光は、前記出射面から均一に出射されて前記平坦部及び前記傾斜面を通じて前記配光制御部材に入射し、前記傾斜面の傾斜角度は、４２度以上かつ４５度以下、または、４７度以上かつ５５度以下であることを特徴とする照明装置。
前記プリズムは、四角錐または四角錐台からなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
請求項２に記載の照明装置からなる照明ユニットを複数個隣接させて配置したことを特徴とする照明装置。
前記プリズムは、三角錐または三角錐台からなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記プリズムは、円錐または円錐台からなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光源部は、導光板と、該導光板の側端面に配置された光源を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の照明装置。