DE112017001098T5

DE112017001098T5 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001098T5
Application number: DE112017001098.5T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Yamada; Mitsuhiro Yamazumi; Ritsuya Oshima; Shinichiro Okumura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: DE112017001098B4; JPWO2017150456A1; JP6695418B2; CN108779906B; WO2017150456A1; CN108779906A

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) umfasst eine Lichtquelle (2) und ein optisches Element (3). Die Lichtquelle (2) emittiert Licht. Das optische Element (3) nimmt Licht auf und strahlt das aufgenommene Licht bezüglich einer optischen Achse (C) der Lichtquelle (2) asymmetrisch aus. Das optische Element (3) umfasst eine erste Einfallsfläche (4b) zur Aufnahme des Lichts und eine Reflexionsfläche (6) zur Reflexion des Lichts. Das Licht, das die erste Einfallsfläche (4b) von der Lichtquelle (2) erreicht, umfasst erstes Licht (L₅), das durch die erste Einfallsfläche (4b) hindurchgeht, und zweites Licht (L₆), das von der ersten Einfallsfläche (4b) reflektiert wird. Das optische Element (3) umfasst auf einer optischen Weglänge des zweiten Lichts (L₆) einen Streuungsabschnitt zur Streuung des zweiten Lichts.

Description

Technisches Gebiet
Sie bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Leuchtdiode und ein optisches Element verwendet.
Stand der Technik
Bei Beleuchtungsvorrichtungen, die Leuchtdioden und optische Elemente verwenden, besteht in den letzten Jahren eine Nachfrage nach einem Wandflut-Tiefstrahler, der in einer Decke installiert ist und eine gesamte Wandfläche von oberhalb der Wandfläche beleuchtet.
Eine Beleuchtungsvorrichtung, die in der Patentschrift 1 beschrieben wird, umfasst eine Lichtquelle, bei der mehrere LEDs in einer Reihe angeordnet sind, und ein Lichtverteilungssteuerglied, das Lichtdurchlässigkeit aufweist und sich in einer Richtung, in der die LEDs angeordnet sind, erstreckt. Das Lichtverteilungssteuerglied umfasst eine Lichtemissionsfläche 22, eine Reflexionsfläche 24, eine Reflexionsfläche 25, eine Einfallsfläche 26 und eine Einfallsfläche 27. Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, durch die Einfallsfläche 26 hindurchgeht und nicht durch die Einfallsflächen 24 und 25 hindurchgeht, wird von der Lichtemissionsfläche 22 schräg nach hinten und unten emittiert. Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird und durch die Einfallsfläche 26 und die Reflexionsfläche 24 hindurchgeht, wird von der Lichtemissionsfläche 22 im Wesentlichen direkt nach unten emittiert. Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird und durch die Einfallsfläche 27 und die Reflexionsfläche 25 hindurchgeht, wird von der Lichtemissionsfläche 22 schräg nach hinten und nach unten emittiert.
Liste bekannter Schriften
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-287686 ( 4)
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der Beleuchtungsvorrichtung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben wird, kann jedoch ein Teil des von der Lichtquelle emittierten Lichts durch die Einfallsfläche 26 reflektiert werden. Ein Phänomen, bei dem beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen verschiedenen Brechzahlen ein Teil des Lichts reflektiert wird, wird als Fresnel-Reflexion bezeichnet. Das von der Einfallsfläche 26 reflektierte Licht wird über die Einfallsfläche 27 und die Reflexionsfläche 25 ausgestrahlt. Das Fresnel-reflektierte Licht reduziert die Beleuchtungsgleichmäßigkeit.
Lösung des Problems
Eine Beleuchtungsvorrichtung umfasst: eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht; und ein optisches Element zur Aufnahme des Lichts und zur bezüglich einer optischen Achse der Lichtquelle schrägen Ausstrahlung des aufgenommenen Lichts zu einem anzustrahlenden Objekt, wobei das optische Element eine erste Einfallsfläche zur Aufnahme des Lichts, eine Reflexionsfläche zur Reflexion des Lichts und eine Emissionsfläche zum Emittieren des von der Reflexionsfläche reflektierten Lichts umfasst; das Licht, das die erste Einfallsfläche von der Lichtquelle erreicht, erstes Licht, das durch die erste Einfallsfläche hindurchgeht, und zweites Licht, das von der ersten Einfallsfläche reflektiert wird, umfasst; und ein Streuungsabschnitt zur Streuung des zweiten Lichts auf einer optischen Weglänge des zweiten Lichts vorgesehen ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Es ist möglich, die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung eines anzustrahlenden Objekts zu verbessern.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 1 einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für eine Anordnung einer Beleuchtungsvorrichtung 11 der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der Beleuchtungsvorrichtung 11 der ersten Ausführungsform.
4 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der Beleuchtungsvorrichtung 11 der ersten Ausführungsform.
5 ist eine grafische Simulationsdarstellung eines Strahlenverfolgungsergebnisses bei der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 12 eines ersten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
7 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des ersten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform.
8 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des ersten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 13 eines zweiten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
10 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des zweiten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform.
11 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des zweiten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform.
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 14 einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
13 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der zweiten Ausführungsform.
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 15 eines dritten Modifizierungsbeispiels der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
15 ist weitere grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der zweiten Ausführungsform.
16 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 16 einer dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
17 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der dritten Ausführungsform.
18 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 17 eines vierten Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
19 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der dritten Ausführungsform.
20 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 18 eines fünften Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
21 ist ein Strahlenverfolgungsdiagramm, das die Wirkungen des fünften Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform anzeigt.
22 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für die Beleuchtungsvorrichtung 18 des fünften Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform darstellt.
23 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung eines Strahlenverfolgungsergebnisses bei der ersten Ausführungsform.
24 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung eines Strahlenverfolgungsergebnisses bei der ersten Ausführungsform.
25 ist eine weitere grafische Simulationsdarstellung eines Strahlenverfolgungsergebnisses bei der ersten Ausführungsform.
26 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Elements 33a des dritten Modifizierungsbeispiels der zweiten Ausführungsform bei Betrachtung aus einer -Y-Achse-Richtung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Wenn eine Beleuchtungsvorrichtung zu einer Wandfläche hin geneigt ist und die Wandfläche beleuchtet, besteht ein Problem darin, dass es schwierig ist, die Wandfläche effizient und weitläufig mit aus der Beleuchtungsvorrichtung emittiertem Licht anzustrahlen. Zur Lösung dieses Problems ist beispielsweise ein Verfahren zum Kippen einer Einfallsfläche gemäß Patentliteratur 1 vorgeschlagen worden.
Eine Region, in der von einer Reflexionsfläche eines optischen Elements reflektiertes Licht durch eine Emissionsfläche hindurchgeht, ist als eine Streuungsfläche ausgebildet. Beispielsweise wird die Emissionsfläche Prägungsarbeitsschritten unterzogen. Dadurch wird die Reduzierung lokaler Beleuchtungsungleichmäßigkeit oder Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit des emittierten Lichts ermöglicht. Dann ist es möglich, Beleuchtung für ein anzustrahlendes Objekt (z. B. eine Wandfläche) mit hoher Lichtnutzungseffizienz und verbesserter Gleichmäßigkeit bereitzustellen.
Hier bezieht sich „Beleuchtungsungleichmäßigkeit“ auf Ungleichmäßigkeit, die bei Beleuchtung eines anzustrahlenden Objekts (z. B. einer Wandfläche) visuell wahrgenommen wird. Die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit bezieht sich auf Ungleichmäßigkeit einer Beleuchtungsstärkenverteilung auf einem anzustrahlenden Objekt.
Wenn eine einzige Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird, strahlt beispielsweise von der Reflexionsfläche 25 von Patentliteratur 1 reflektiertes Licht einen Bereich von einem mittigen Teil einer Wandfläche zu einer Bodenfläche an. Somit werden bei dem Versuch, die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung von einem oberen Teil der Wandfläche zu der Bodenfläche zu verbessern, das von der Reflexionsfläche 25 reflektierte Licht und durch die Einfallsfläche 26 eintretendes Licht einander an der Wandfläche überlagert. Wenn die beiden Lichtteile einander an der Wandfläche überlagert werden, kommt es aufgrund der Wirkung des von der Reflexionsfläche 25 emittierten Lichts zu einer visuell wahrgenommenen Beleuchtungsungleichmäßigkeit an der Wandfläche. Des Weiteren kommt es in Abhängigkeit von der Konstruktion der Reflexionsfläche 25 zu Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und es gestaltet sich schwierig, eine hochqualitative gleichmäßige und weitläufige Beleuchtung für die gesamte Wandfläche bereitzustellen.
Weiterhin wird in Patentliteratur 1 Licht asymmetrisch zu einer optischen Achse F einer LED (Lichtquelle) 13 ausgestrahlt. In solch einem Fall weisen Lichtstrahlen des Anstrahlungslichts unterschiedliche optische Weglängen auf. Dann variiert beim Ausstrahlen von Licht mit demselben Divergenzwinkel die Anstrahlungsbreite mit dem Abstand von der Beleuchtungsvorrichtung zu der beleuchteten Position.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Beleuchtungsvorrichtung 1 einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. 1(a) ist ein Konfigurationsdiagramm der Beleuchtungsvorrichtung 1 bei Betrachtung aus einer +X-Achse-Richtung. 1(b) ist ein Konfigurationsdiagramm der Beleuchtungsvorrichtung 1 bei Betrachtung aus einer +Z-Achse-Richtung. 1(c) ist ein Konfigurationsdiagramm der Beleuchtungsvorrichtung 1 bei Betrachtung aus einer -Y-Achse-Richtung. 1(d) ist eine zum Teil vergrößerte Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 1 bei Betrachtung aus der +X-Achse-Richtung.
Gemäß der Darstellung in 1 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 1 eine Lichtquelle 2 und ein optisches Element 3. Die Lichtquelle 2 emittiert Licht. Das optische Element 3 steuert die Lichtverteilung des von der Lichtquelle 2 emittierten Lichts.
Zur Erleichterung der folgenden Beschreibung wird ein XYZ-Koordinatensystem in den Zeichnungen gezeigt.
Die Y-Achse-Richtung ist eine Aufwärts-AbwärtsRichtung der Beleuchtungsvorrichtung 1. Die +Y-Achse-Richtung ist eine Aufwärtsrichtung der Beleuchtungsvorrichtung 1. Die -Y-Achse-Richtung ist eine Abwärtsrichtung der Beleuchtungsvorrichtung 1, wenn die Beleuchtungsvorrichtung 1 an einer Decke befestigt ist. Die -Y-Achse-Richtung ist eine Richtung, in der die Beleuchtungsvorrichtung ein Beleuchtungslicht emittiert. Die -Y-Achse-Richtung ist eine Richtung einer Emissionsfläche des optischen Elements der Beleuchtungsvorrichtung 1. Die +Y-Achse-Richtung ist eine Richtung einer Einfallsfläche des optischen Elements der Beleuchtungsvorrichtung 1. Die +Y-Achse-Richtung ist eine Richtung, in der die Lichtquelle 2 der Beleuchtungsvorrichtung 1 positioniert ist.
Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 1 beispielsweise ein anzustrahlendes Objekt 20 beleuchtet, ist die Z-Achse-Richtung eine Vorderseiten-Rückseiten-Richtung, wenn man dem anzustrahlenden Objekt 20 zugewandt ist. Die +Z-Achse-Richtung ist eine Rückseiten (Rückwärts)-Richtung, wenn man von der Seite des angestrahlten Objekts 20 schaut, wobei das Objekt 20 von der Beleuchtungsvorrichtung 1 mit Licht angestrahlt wird. Die +Z-Achse-Richtung ist eine Richtung von dem anzustrahlenden Objekt 20 zu der Beleuchtungsvorrichtung 1. Die -Z-Achse-Richtung ist eine Vorderseiten(Vorwärts)-Richtung, wenn man von der Seite des angestrahlten Objekts 20 schaut, wobei das Objekt 20 von der Beleuchtungsvorrichtung 1 mit Licht angestrahlt wird. Die -Z-Achse-Richtung ist eine Richtung von der Beleuchtungsvorrichtung 1 zu dem anzustrahlenden Objekt 20.
Die X-Achse-Richtung ist eine Links-Rechts-Richtung der Beleuchtungsvorrichtung 1, wenn man dem anzustrahlenden Objekt 20 zugewandt ist. Die +X-Achse-Richtung ist eine nach rechts verlaufende Richtung, wenn man von dem angestrahlten Objekt 20 aus schaut, wobei das Objekt 20 von der Beleuchtungsvorrichtung 1 mit Licht angestrahlt wird. Die -X-Achse-Richtung ist eine nach links verlaufende Richtung, wenn man von dem angestrahlten Objekt 20 aus schaut, wobei das Objekt 20 von der Beleuchtungsvorrichtung 1 mit Licht angestrahlt wird. Die +X-Achse-Richtung ist eine nach rechts verlaufende Richtung, wenn man von dem anzustrahlenden Objekt 20 auf die Beleuchtungsvorrichtung 1 schaut. Die -X-Achse-Richtung ist eine nach links verlaufende Richtung, wenn man von dem anzustrahlenden Objekt 20 aus auf die Beleuchtungsvorrichtung 1 schaut.
Bei den folgenden Ausführungsformen erfolgt die Beschreibung mit einer Wandfläche 20 als ein Beispiel für das anzustrahlende Objekt.
< Lichtquelle 2 >
Die Lichtquelle 2 ist beispielsweise eine Leuchtdiode. Die Lichtquelle 2 kann beispielsweise eine Lichtquelle mit einer einzigen Farbe sein. Die einzige Farbe ist beispielsweise rot, grün, blau oder dergleichen. Die Lichtquelle 2 kann des Weiteren beispielsweise eine Lichtquelle sein, die unter Verwendung einer blauen Leuchtdiode und eines gelben Leuchtstoffs weißes Licht erzeugt. Bei der ersten Ausführungsform wird beispielsweise eine Leuchtdiode mit ϕ von 14 mm verwendet. Es kann jedoch auch eine Leuchtdiode mit ϕ von 3 mm oder eine Leuchtdiode mit ϕ von 14 mm oder mehr verwendet werden. „ϕ“ bedeutet Durchmesser.
Eine optische Achse C ist eine gerade Linie, die durch die Mitte einer Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 2 hindurch verläuft und zur der Lichtemissionsfläche senkrecht ist. Gemäß obiger Beschreibung ist die Wandfläche 20 auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung der Beleuchtungsvorrichtung 1 positioniert. Somit strahlt die Beleuchtungsvorrichtung 1 schräg zur optischen Achse C der Lichtquelle 2 Licht zu dem anzustrahlenden Objekt (der anzustrahlenden Wandfläche 20) aus. Das optische Element 3 strahlt einfallendes Licht asymmetrisch zur optischen Achse C der Lichtquelle 2 aus. Wie später beschrieben wird, strahlt das optische Element 3 das Licht asymmetrisch in einer Richtung einer Mittellinie CL₁ , die durch einen Schnittpunkt der optischen Achse C mit einer Emissionsfläche 7 hindurch verläuft und zu der optischen Achse C senkrecht ist, aus. Das anzustrahlende Objekt (die anzustrahlende Wandfläche 20) ist in einer Richtung, in der sich das Anstrahlungslicht asymmetrisch ausbreitet, positioniert. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 strahlt asymmetrisches Anstrahlungslicht in einer Richtung zu dem anzustrahlenden Objekt (der anzustrahlenden Wandfläche 20) hinaus.
In 1 ist die optische Achse C der Lichtquelle 2 parallel zur Y-Achse. Wenn jedoch die Wandfläche 20 parallel zur Y-Achse ist, wird bevorzugt, dass die optische Achse C der Lichtquelle 2 zur Wandfläche 20 hin geneigt ist. Das bedeutet, dass bevorzugt wird, dass die optische Achse C zur Seite in der -Z-Achse-Richtung hin geneigt ist. Wenn die Wandfläche 20 zu einer XY-Ebene parallel ist, wird bevorzugt, dass die optische Achse C der Lichtquelle 2 zu der Wandfläche 20 hin geneigt ist.
Dies ermöglicht das Ausstrahlen von gleichmäßigem Licht von einem oberen Teil der Wandfläche 20 zu einer Bodenfläche hin. Obgleich dies in 1 nicht dargestellt wird, beträgt ein Neigungswinkel (Winkel a₁ ) der optischen Achse C in 2 beispielsweise 20 Grad (°). Es wird bevorzugt, dass die Beleuchtungsvorrichtung 1 in einem Winkel von beispielsweise 20 Grad (a₁ = 20°) geneigt ist.
Ein Koordinatensystem basierend auf der optischen Achse C der Lichtquelle 2 ist als das oben beschriebene XYZ-Koordinatensystem festgelegt. Ein Koordinatensystem basierend auf dem anzustrahlenden Objekt (der anzustrahlenden Wandfläche 20) bezüglich der geneigten Beleuchtungsvorrichtung 1 ist als ein X₁Y₁Z₁-Koordinatensystem festgelegt. Das X₁Y₁Z₁-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das durch Drehen des XYZ-Koordinatensystems entgegen dem Uhrzeigersinn um die X-Achse in dem Winkel a₁ bei Betrachtung aus der +X-Achse-Richtung erhalten wird.
< Optisches Element 3 >
Es wird nun das optische Element 3 beschrieben. Das optische Element 3 umfasst eine zweite Einfallsfläche 4b, eine erste Reflexionsfläche 6 und eine zweite Emissionsfläche 7b. Das optische Element 3 kann eine erste Einfallsfläche 4a, die Emissionsfläche 7, eine zweite Reflexionsfläche 8 oder eine erste Emissionsfläche 7a umfassen. Die Emissionsfläche 7 umfasst die erste Emissionsfläche 7a und die zweite Emissionsfläche 7b.
In der folgenden Beschreibung werden die Reflexionsflächen des optischen Elements 3 als Totalreflexionsflächen beschrieben. Es können jedoch beispielsweise reflektierende Beschichtungen auf den Reflexionsflächen ausgebildet sein.
Bei jeder der folgenden Ausführungsformen und Modifizierungsbeispiele erfolgt die Beschreibung durch Hinzufügen von Ordnungszahlen, wie z. B. „erste Einfallsfläche 4a“. Die Ordnungszahlen werden aus praktischen Gründen zur Erleichterung der Beschreibung hinzugefügt.
<< Erste Einfallsfläche 4a >>
Die erste Einfallsfläche 4a ist auf der -Z-Achse-Seite der optischen Achse C positioniert. Das bedeutet, dass die erste Einfallsfläche 4a auf der Seite der Wandfläche 20 der optischen Achse C positioniert ist.
Beispielsweise ist die erste Einfallsfläche 4a eine flache Fläche. Die erste Einfallsfläche 4a ist jedoch nicht auf eine flache Fläche beschränkt.
Die erste Einfallsfläche 4a ist bezüglich einer ZX-Ebene geneigt, so dass sich ihr Rand auf der Seite der optischen Achse C (+Z-Achse-Seite) auf der -Y-Achse-Seite befindet. Die erste Einfallsfläche 4a ist bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) geneigt. Ein Endabschnitt der ersten Einfallsfläche 4a auf der -Z-Achse-Seite ist auf der +Y-Achse-Seite eines Endabschnitts der ersten Einfallsfläche 4a auf der +Z-Achse-Seite positioniert. Der Neigungswinkel bezüglich der senkrecht zur optischen Achse C laufenden Ebene (ZX-Ebene) ist a₂. Die erste Einfallsfläche 4a ist eine Fläche, die durch Drehen einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) im Uhrzeigersinn um die X-Achse bei Betrachtung aus der +X-Achse-Richtung erhalten wird. Der Drehwinkel ist a₂ . Beispielsweise ist ein Endabschnitt der ersten Einfallsfläche 4a, der von der optischen Achse C entfernt ist, auf der Seite der Lichtquelle 2 eines Endabschnitts der ersten Einfallsfläche 4a nahe der optischen Achse C in einer Richtung (der Y-Achse-Richtung) der optischen Achse C positioniert. Der Endabschnitt, der von der optischen Achse C entfernt ist, ist der Endabschnitt auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung. Der Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse C ist der Endabschnitt auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung.
Auf die erste Einfallsfläche 4a einfallendes Licht L₁ von der Lichtquelle 2 wird in der -Z-Achse-Richtung gebrochen und erreicht die zweite Reflexionsfläche 8. Auf die erste Einfallsfläche 4a einfallendes Licht L₂ von der Lichtquelle 2 erreicht die erste Emissionsfläche 7a direkt.
Das die erste Emissionsfläche 7a direkt erreichende Licht L₂ wird in der -Z-Achse-Richtung gebrochen. Das von der ersten Emissionsfläche 7a emittierte Licht L2 strahlt eine Region auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 an.
<< Zweite Reflexionsfläche 8 >>
Die zweite Reflexionsfläche 8 ist auf der -Z-Achse-Seite der ersten Einfallsfläche 4a positioniert. In 1 ist beispielsweise die zweite Reflexionsfläche 8 mit der ersten Einfallsfläche 4a verbunden. Ein Endabschnitt der zweiten Reflexionsfläche 8 auf der +Z-Achse-Seite ist mit dem Endabschnitt der ersten Einfallsfläche 4a auf der -Z-Achse-Seite verbunden.
Die zweite Reflexionsfläche 8 ist bezüglich einer ZX-Ebene geneigt, so dass sich ein Rand der zweiten Reflexionsfläche 8 auf der +Z-Achse-Seite auf der +Y-Achse-Seite befindet. Ein Endabschnitt der zweiten Reflexionsfläche 8 auf der -Z-Achse-Seite ist auf der -Y-Achse-Seite des Endabschnitts der zweiten Reflexionsfläche 8 auf der +Z-Achse-Seite positioniert. Ein Neigungswinkel der zweiten Reflexionsfläche 8 bezüglich der optischen Achse C ist a₄ , wenn sich der zweiten Reflexionsfläche 8 eine flache Fläche annähert. Die zweite Reflexionsfläche 8 ist dahingehend geneigt, eine optische Weglänge in der Richtung der optischen Achse C zu verbreitern. Beispielsweise ist ein Endabschnitt der zweiten Reflexionsfläche 8 in der Nähe der optischen Achse C auf der Seite der Lichtquelle 2 eines von der optischen Achse C entfernten Endabschnitts der zweiten Reflexionsfläche 8 in der Richtung (Y-Achse-Richtung) der optischen Achse C positioniert. Der von der optischen Achse C entfernte Endabschnitt ist der Endabschnitt auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung. Der Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse C ist der Endabschnitt auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung.
Von der zweiten Reflexionsfläche 8 reflektiertes Licht L₃ strahlt eine Region auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 an.
Die zweite Reflexionsfläche 8 ist beispielsweise eine gekrümmte Fläche. Die zweite Reflexionsfläche 8 ist eine gekrümmte Fläche mit der X-Achse als Krümmungsmittelpunkt. Die zweite Reflexionsfläche 8 weist eine Krümmung in der Y-Achse-Richtung auf. Die zweite Reflexionsfläche 8 weist beispielsweise keine Krümmung in der X-Achse-Richtung auf. Die zweite Reflexionsfläche 8 ist beispielsweise eine zylindrische Fläche.
Die zweite Reflexionsfläche 8 kann eine konkave Fläche oder eine konvexe Fläche bei Betrachtung von einer Seite, von der aus Lichtstrahlen darauf einfallen, sein. Wenn die zweite Reflexionsfläche 8 jedoch eine konkave Fläche ist, erreichen Lichtstrahlen die Seite in der -Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20. Des Weiteren konzentriert sich Licht an der Wandfläche 20, wenn die zweite Reflexionsfläche 8 eine konkave Fläche ist, und es kann zu Beleuchtungsungleichmäßigkeit kommen.
Somit wird im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit und Beleuchtungsungleichmäßigkeit auf der Wandfläche 20 bevorzugt, dass die zweite Reflexionsfläche 8 eine konvexe Fläche ist und bewirkt, dass verteiltes Licht die Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 erreicht. Die zweite Reflexionsfläche 8 kann eine flache Fläche sein. In 1 wird die zweite Reflexionsflächen 8 als eine konvexe Fläche dargestellt.
Bei jeder der folgenden Ausführungsformen und Modifizierungsbeispiele werden die Reflexionsflächen als konvexe Flächen oder konkave Flächen beschrieben. In diesem Fall werden sie jeweils als eine konvexe Fläche oder eine konkave Fläche für Licht, dass die Reflexionsfläche erreicht, beschrieben. Beispielsweise weist die zweite Reflexionsfläche 8 gemäß der Darstellung in 5 im Hinblick auf die Form eine konkave Form auf. Lichtstrahlen erreichen die zweite Reflexionsfläche 8 jedoch durch das Innere des optischen Elements 3. Somit wird die zweite Reflexionsfläche 8, die in 5 dargestellt wird, als eine konvexe Form beschrieben.
Das die zweite Reflexionsfläche 8 erreichende Licht L₁ von der ersten Einfallsfläche 4a wird von der zweiten Reflexionsfläche 8 reflektiert. Dann wird von der zweiten Reflexionsfläche 8 reflektiertes Licht L₃ von der ersten Reflexionsfläche 7a emittiert.
In einer YZ-Ebene verteilt oder zerstreut sich das von der zweiten Reflexionsfläche 8 reflektierte Licht L₃ , da die zweite Reflexionsfläche 8 eine konvexe Fläche ist, in der Y-Achse-Richtung beim Ausbreiten zu der ersten Emissionsfläche 7a. Durch die Verteilung oder Zerstreuung des Lichts wird eine Reduzierung der lokalen Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit an der Wandfläche 20 ermöglicht.
Somit wird bevorzugt, dass die zweite Reflexionsfläche 8 in einer YZ-Ebene in einer konvexen Form, die zu der optischen Achse C vorragt, anstatt einer konkaven Form oder einer linearen Form ausgebildet wird.
Das von der zweiten Reflexionsfläche 8 reflektierte Licht L₃ erreicht die erste Emissionsfläche 7a. Die Reflexion des Lichts L₁ auf der zweiten Reflexionsfläche 8 ist beispielsweise eine Totalreflexion. Das auf die erste Einfallsfläche 4a einfallende Licht L₂ von der Lichtquelle 2 erreicht die erste Emissionsfläche 7a direkt, wie oben beschrieben wird.
<< Zweite Einfallsfläche 4b >>
Die zweite Einfallsfläche 4b des optischen Elements 3 ist auf der +Z-Achse-Seite der ersten Einfallsfläche 4a positioniert. Die zweite Einfallsfläche 4b ist auch auf der +Z-Achse-Seite der optischen Achse C positioniert. Die zweite Einfallsfläche 4b ist auf einer Seite der optischen Achse C gegenüber der Wandfläche 20 positioniert.
In 1 ist die Einfallsfläche 4b mit der ersten Einfallsfläche 4a verbunden. Ein Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche 4b auf der -Z-Achse-Seite ist mit einem Endabschnitt der ersten Einfallsfläche 4a auf der +Z-Achse-Seite verbunden. In 1(a) ist auf einer YZ-Ebene die Verbindung zwischen der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b auf der optischen Achse C positioniert.
Die zweite Einfallsfläche 4b ist beispielsweise eine flache Fläche.
Die zweite Einfallsfläche 4b ist bezüglich einer ZX-Ebene geneigt, so dass sich ihr Rand auf der +Z-Achse-Seite auf der -Y-Achse-Seite befindet. Die zweite Einfallsfläche 4b ist bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) geneigt. Ein Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche 4b auf der -Z-Achse-Seite ist auf der +Y-Achse-Seite eines Endabschnitts der zweiten Einfallsfläche 4b auf der +Z-Achse-Seite positioniert. Bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) beträgt der Neigungswinkel (Winkel a₃ ) der zweiten Einfallsfläche 4b mehr als der Neigungswinkel (Winkel a₂ ) der ersten Einfallsfläche 4a. Die zweite Einfallsfläche 4b ist eine Fläche, die durch Drehen einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) im Uhrzeigersinn um die X-Achse bei Betrachtung aus der +X-Achse-Richtung erhalten wird. Der Drehwinkel ist a₃ .
Beispielsweise ist ein Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche 4b in der Nähe der optischen Achse C auf der Seite der Lichtquelle 2 eines von der optischen Achse C entfernten Endabschnitts der zweiten Einfallsfläche 4b in der Richtung (Y-Achse-Richtung) der optischen Achse C positioniert. Der Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse C ist der Endabschnitt auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung. Der von der optischen Achse C entfernte Endabschnitt ist der Endabschnitt auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung.
Beispielsweise ist eine Grenze zwischen der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b linear. Beispielsweise ist die Grenze zwischen der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b zur X-Achse parallel.
Durch die zweite Einfallsfläche 4b eindringendes Licht L₄ erreicht die erste Emissionsfläche 7a. Durch die zweite Einfallsfläche 4b eindringendes Licht L₅ erreicht die zweite Emissionsfläche 7b. Das bedeutet, dass ein Teil (das Licht L₄ ) des durch die zweite Einfallsfläche 4b eindringenden Lichts die erste Emissionsfläche 7a erreicht. Ein weiterer Teil (das Licht L₅ ) des durch die zweite Einfallsfläche 4b eindringenden Lichts erreicht die zweite Emissionsfläche 7b.
Das durch die zweite Einfallsfläche 4b eindringende Licht L₄ wird in der -Y-Achse-Richtung auf der ersten Emissionsfläche 7a gebrochen und wird emittiert. Das durch die zweite Einfallsfläche 4b eindringende Licht L₅ wird von der zweiten Emissionsfläche 7b in der -Y-Achse-Richtung emittiert. Bei der Emission von der zweiten Emissionsfläche 7b wird das Licht gebrochen und gestreut. Das Brechen und das Streuen bedeutet, dass das Licht gebrochen und gestreut wird.
Die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b des optischen Elements 3 werden als flache Flächen beschrieben, können jedoch gekrümmte Flächen sein. Die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b können eine durchgängige flache oder gekrümmte Fläche sein. Die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b können dieselbe Fläche sein.
Um zu bewirken, dass Licht die Wandfläche 20 effizienter erreicht, wird bevorzugt, dass der Neigungswinkel (Winkel a₂ ) der ersten Einfallsfläche 4a zu einer ZX-Ebene weniger als der Neigungswinkel (Winkel a₃ ) der zweiten Einfallsfläche 4b zu einer ZX-Ebene beträgt. Die erste Einfallsfläche 4a kann beispielsweise zu einer ZX-Ebene parallel sein.
Das von der ersten Emissionsfläche 7a emittierte Licht L₄ strahlt eine Region auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 an. Das von der ersten Emissionsfläche 7b emittierte Licht L₅ strahlt eine Region auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 an. Durch einen Endabschnitt der Einfallsfläche 4b auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung eindringendes Licht (z. B. das Licht L₄ ) erreicht die Region auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20. Durch einen Endabschnitt der Einfallsfläche 4b auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung eindringendes Licht (z. B. das Licht L₅ ) erreicht die Region auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20.
<< Dritte Einfallsfläche 5 >>
Eine dritte Einfallsfläche 5 des optischen Elements 3 ist auf der +Z-Achse-Seite der zweiten Einfallsfläche 4b positioniert. Die dritte Einfallsfläche 5 ist zwischen der zweiten Einfallsfläche 4b und der ersten Reflexionsfläche 6 positioniert.
In 1(a) ist die dritte Einfallsfläche 5 mit der zweiten Einfallsfläche 4b verbunden. Der Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche 4b auf der +Z-Achse-Seite ist mit einem Endabschnitt der dritten Einfallsfläche 5 auf der -Y-Achse-Seite verbunden. Ein Endabschnitt der dritten Einfallsfläche 5, der von der Lichtquelle 2 in der Richtung der optischen Achse C entfernt ist, ist an einer Position eines von der optischen Achse C entfernten Endabschnitts der zweiten Einfallsfläche 4b positioniert.
In 1(a) ist die dritte Einfallsfläche 5 eine flache Fläche. Die dritte Einfallsfläche 5 ist jedoch nicht auf eine flache Fläche beschränkt.
Die dritte Einfallsfläche 5 ist bezüglich einer XY-Ebene geneigt, so dass sich ihr Rand auf der +Y-Achse-Seite auf der +Z-Achse-Seite befindet. Ein Endabschnitt der dritten Einfallsfläche 5 auf der +Y-Achse-Seite ist auf der +Z-Achse-Seite eines Endabschnitts der dritten Einfallsfläche 5 auf der -Y-Achse-Seite positioniert. Die dritte Einfallsfläche 5 ist eine Fläche, die durch Drehen einer parallel zu einer XY-Ebene verlaufenden Fläche im Uhrzeigersinn um die X-Achse bei Betrachtung aus der +X-Achse-Richtung erhalten wird. Der Drehungswinkel ist a₅ .
Das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht L₇ erreicht die dritte Einfallsfläche 5 direkt.
Von dem Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, erreicht von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiertes Licht L₆ auch die dritte Einfallsfläche 5. Das von der Lichtquelle 2 emittierte und von der zweiten Einfallsfläche 4b reflektierte Licht L₆ erreicht die dritte Einfallsfläche 5. Die Reflexion durch die zweite Einfallsfläche 4b ist beispielsweise eine Fresnel-Reflexion.
Das durch die dritte Einfallsfläche 5 eindringende Licht L₆ und Licht L₇ erreichen die erste Reflexionsfläche 6. Das durch die erste Reflexionsfläche 6 reflektierte Licht L₆ wird als Beleuchtungslicht auf die Wandfläche 20 ausgestrahlt. Das durch die erste Reflexionsfläche 6 reflektierte Licht L₇ wird auch als Beleuchtungslicht auf die Wandfläche 20 ausgestrahlt. Das Beleuchtungslicht ist Licht zur Beleuchtung des anzustrahlenden Objekts. Das Beleuchtungslicht ist Licht, das auf das anzustrahlende Objekt ausgestrahlt wird.
« Erste Reflexionsfläche 6 »
die erste Reflexionsfläche 6 des optischen Elements 3 ist auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung der dritten Einfallsfläche 5 positioniert. In 1 ist beispielsweise ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung mit einem Endabschnitt der dritten Einfallsfläche 5 auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung verbunden. Ein Endabschnitt der dritten Einfallsfläche 5 in der Nähe der Lichtquelle 2 in der Richtung der optischen Achse C ist an einer Position eines Endabschnitts der ersten Reflexionsfläche 6 in der Nähe der optischen Achse C positioniert.
Die erste Reflexionsfläche 6 des optischen Elements 3 ist eine Fläche, die bezüglich einer XY-Ebene geneigt ist, so dass sich ihr Rand auf der -Y-Achse-Seite auf der +Z-Achse-Seite befindet. Ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung ist auf der Seite der optischen Achse C eines Endabschnitts der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung positioniert. Ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung ist auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung eines Endabschnitts der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung positioniert. Die erste Reflexionsfläche 6 ist geneigt, so dass eine optische Weglänge in der Richtung der optischen Achse C breiter wird. Die erste Reflexionsfläche 6 ist eine Fläche, die durch Drehen einer zu einer XY-Ebene parallelen Fläche entgegen dem Uhrzeigersinn um die X-Achse bei Betrachtung aus der +X-Achse-Richtung erhalten wird. Der Drehungswinkel ist a₆ .
Die erste Reflexionsfläche 6 ist bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) geneigt. Ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 6 in der Nähe der optischen Achse C ist auf der Seite der Lichtquelle 2 eines von der optischen Achse C entfernten Endabschnitts der ersten Reflexionsfläche 6 in der Richtung der optischen Achse C positioniert.
Die erste Reflexionsfläche 6 kann eine flache Fläche sein. Wenn die erste Reflexionsfläche 6 jedoch eine gekrümmte Fläche ist, ist es möglich, Licht effizienter auf die Wandfläche 20 auszustrahlen. Jedoch wird zur Reduzierung von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit bevorzugt, dass die erste Reflexionsfläche 6 eine flache Fläche ist.
Beispielsweise weist die erste Reflexionsfläche 6 eine Krümmung in der Y-Achse-Richtung auf. Die erste Reflexionsfläche 6 weist keine Krümmung in der X-Achse-Richtung auf. Die erste Reflexionsfläche 6 ist eine zylindrische Fläche. Die erste Reflexionsfläche 6 kann eine Krümmung in der X-Achse-Richtung aufweisen. Die erste Reflexionsfläche 6 ist eine sphärische Fläche oder eine toroidale Fläche.
In 1 ist die erste Reflexionsfläche 6 eine konkave Fläche bei Betrachtung von einer Seite, von der aus Lichtstrahlen darauf einfallen. Die gekrümmte Flächenform der ersten Reflexionsfläche 6 weist eine konkave Form zur optischen Achse C hin auf.
Die erste Reflexionsfläche 6 ist beispielsweise eine Totalreflexionsfläche. Jedoch kann eine reflektierende Beschichtung auf der ersten Reflexionsfläche 6 ausgebildet sein.
Durch die erste Reflexionsfläche 6 reflektiertes Licht erreicht die zweite Emissionsfläche 7b. Der größte Teil des durch die erste Reflexionsfläche 6 reflektierten Lichts wird gebrochen und gestreut und von der zweiten Emissionsfläche 7b in der -Y-Achse-Richtung emittiert.
<< Seitenflächen 9 >>
Seitenflächen 9 sind auf der Seite in der +X-Achse-Richtung und der Seite in der -X-Achse-Richtung des optischen Elements 3 ausgebildet. Beispielsweise sind Endabschnitte der Seitenflächen 9 auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung mit Endabschnitten der ersten Einfallsfläche 4a, der zweiten Einfallsfläche 4b und der dritten Einfallsfläche 5 in der X-Achse-Richtung verbunden. Beispielsweise sind Endabschnitte der Seitenflächen 9 auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung mit Endabschnitten der zweiten Reflexionsfläche 8 in der X-Achse-Richtung verbunden. Beispielsweise sind Endabschnitte der Seitenflächen 9 auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung mit Endabschnitten der ersten Reflexionsfläche 6 in der X-Achse-Richtung verbunden.
Die Seitenflächen 9 des optischen Elements 3 weisen beispielsweise die Form einer Seitenfläche einer Rohrform, die auf der optischen Achse C zentriert ist, auf. Die Seitenflächen 9 weisen beispielsweise die Form einer Seitenfläche einer Zylinderform, die auf der optischen Achse C zentriert ist, auf. Die Abstände zwischen den Endabschnitten der Seitenflächen 9 auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung und der optischen Achse C betragen weniger als die Abstände zwischen Endabschnitten der Seitenflächen 9 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung und der optischen Achse C. Das bedeutet, dass die Endabschnitte der Seitenflächen 9 auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung auf der Seite der optischen Achse C der Endabschnitte der Seitenflächen 9 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung positioniert sind. Die Seitenflächen 9 weisen beispielsweise die Form einer Seitenfläche einer kreisförmigen Kegelstumpfform, die auf der optischen Achse C zentriert ist, auf.
Die Seitenflächen 9 weisen gekrümmte Flächenformen auf der Seite der optischen Achse C von der +Y-Achse zu der -Y-Achse auf. Die Seitenflächen 9 weisen gekrümmte Flächenformen in der Y-Achse-Richtung auf. Die gekrümmten Flächenformen der Seitenflächen 9 sind konvexe Formen zur optischen Achse C hin. Das bedeutet, dass die gekrümmten Flächenformen der Seitenflächen 9 konvexe Formen bei Betrachtung von einer Seite, von der aus Lichtstrahlen darauf einfallen, sind.
Die Seitenflächen 9 weisen beispielsweise eine Krümmung in der Z-Achse-Richtung auf. Die Seitenflächen 9 können jedoch beispielsweise keine Krümmung in der Y-Achse-Richtung aufweisen. Das bedeutet, dass die Seitenflächen 9 zylindrische Flächen sind. Die Seitenflächen 9 können eine Krümmung in der Z-Achse-Richtung und in der Y-Achse-Richtung aufweisen. Das bedeutet, dass die Seitenflächen 9 toroidale Flächen sind.
Von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht dringt durch die erste Einfallsfläche 4a, die zweite Einfallsfläche 4b oder die dritte Einfallsfläche 5 in das optische Element 3 ein. Ein Teil des in das optische Element 3 eindringenden Lichts breitet sich zu den Seitenflächen 9 hinaus. Der Teil des in das optische Element 3 eindringenden Lichts erreicht dann die Seitenflächen 9.
Das die Seitenflächen 9 erreichende Licht wird von den Seitenflächen 9 reflektiert. Die Reflexion durch die Seitenflächen 9 ist beispielsweise eine Totalreflexion. Das von den Seitenflächen 9 reflektierte Licht wird zu Licht, das sich in der -Y-Achse-Richtung zu den Seitenflächen 9, die gekrümmte Flächen sind, verteilt. Da das durch die Seitenflächen 9 reflektierte Licht verteilt wird, erreicht es auch eine Region auf der Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20.
Die Seitenflächen 9 weisen Bogenformen in einer senkrecht zur optischen Achse C verlaufenden Ebene (ZX-Ebene) auf. Somit konzentriert oder sammelt sich von den Seitenflächen 9 reflektiertes Licht einmalig und verteilt oder zerstreut sich dann bei Betrachtung auf einer ZX-Ebene. Hier weisen die Seitenflächen 9 eine Krümmung in der Y-Achse-Richtung auf. Somit konzentriert sich ein Teil des von den Seitenflächen 9 reflektierten und sich in der -Y-Achse-Richtung ausbreitenden Lichts einmalig und verteilt sich dann.
Bei der ersten Ausführungsform wird, wie später beschrieben wird, von den Seitenflächen 9 reflektiertes Licht von einer Fläche, die mehrere Ebenen umfasst, oder der gleichen gestreut. Die Form der Seitenflächen 9 ist jedoch nicht auf eine Form einer Seitenfläche einer Rohrform beschränkt. Somit kann das optische Element 3 eine Reflexionsfläche zum Reflektieren von die Seitenflächen 9 erreichendem Licht zu der Wandfläche 20 umfassen.
Von den Seitenflächen 9 reflektiertes Licht erreicht die erste Emissionsfläche 7a. Das die erste Emissionsfläche 7a erreichende Licht wird in der -Y-Achse-Richtung auf der ersten Emissionsfläche 7a gebrochen. Das die erste Emissionsfläche 7a erreichende Licht wird von der ersten Emissionsfläche 7a emittiert. Das die erste Emissionsfläche 7a erreichende Licht wird von der ersten Emissionsfläche 7a in der -Y-Achse-Richtung emittiert.
Von den Seitenflächen 9 reflektiertes Licht erreicht die zweite Emissionsfläche 7b. Das die zweite Emissionsfläche 7b erreichende Licht wird in der -Y-Achse-Richtung auf der zweiten Emissionsfläche 7b gebrochen. Das die zweite Emissionsfläche 7b erreichende Licht wird von der zweiten Emissionsfläche 7b in der -Y-Achse-Richtung emittiert. Das die zweite Emissionsfläche 7b erreichende Licht wird auf der zweiten Emissionsfläche 7b gestreut.
Hier ist es ausreichend, dass die Seitenflächen 9 Formen aufweisen, die verhindern, dass die Wandfläche 20 erreichendes Licht lokale Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit verursacht. Beispielsweise können die Seitenflächen 9 Streuungsflächen sein. Die Seitenflächen 9 können jeweils eine Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweisen. Die Seitenflächen 9 können des Weiteren konvexe gekrümmte Flächenformen zu einer der optischen Achse C gegenüberliegenden Seite hin aufweisen. Wenn die Seitenflächen 9 jedoch konvexe Formen zu einer der optischen Achse C gegenüberliegenden Seite hin aufweisen, kann lokale Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit auftreten. Somit wird bevorzugt, dass die erste Emissionsfläche 7a auch eine Streuungsfläche ist.
Hier ist die „Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst) beispielsweise eine Vertikalstreifenform (Streifenform), wie in 22 dargestellt wird. Die Seitenflächen 9 weisen jeweils beispielsweise eine Form auf, die durch Anordnen streifenförmiger Flächen, die in der Y-Achse-Richtung länglich sind, in der Z-Achse-Richtung erhalten wird. Die Flächenform jeder der Seitenflächen 9 kann auch eine Horizontalstreifenform sein. Die „Horizontalstreifenform“ ist eine Form, die durch Anordnen streifenförmiger Flächen, die in der Z-Achse-Richtung länglich sind, in der Y-Achse-Richtung erhalten wird. Die Seitenflächen 9 können des Weiteren jeweils eine Flächenform mit mehreren Vierecken als ihre Elemente oder dergleichen aufweisen. Die Seitenflächen 9 können verschiedene Formen mit Lichtstreuungswirkung annehmen. Die mehreren Ebenen können durch mehrere gekrümmte Flächen ersetzt werden.
<< Emissionsfläche 7 >>
Die Emissionsfläche 7 ist eine Fläche des optischen Elements 3 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung. Die Emissionsfläche 7 umfasst beispielsweise zwei Regionen. Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Emissionsfläche 7 die erste Emissionsfläche 7a und die zweite Emissionsfläche 7b. Wie in 1(c) dargestellt wird, weist eine Grenze zwischen der ersten Emissionsfläche 7a und der zweiten Emissionsfläche 7b beispielsweise eine lineare Form parallel zur X-Achse auf.
Die erste Emissionsfläche 7a ist beispielsweise eine optisch polierte Fläche. Die erste Emissionsfläche 7a erreichendes Licht wird in der -Y-Achse-Richtung auf der ersten Emissionsfläche 7a gebrochen. Das auf der ersten Emissionsfläche 7a gebrochene Licht wird von der ersten Emissionsfläche 7a in der -Y-Achse-Richtung emittiert.
Die zweite Emissionsfläche 7b ist beispielsweise eine Streuungsfläche. Die Streuungsfläche als die zweite Emissionsfläche 7b weist beispielsweise ein Streuvermögen mit einem Gaußschen Winkel von 2° auf.
Hier gilt Gleichung (1), wenn eine volle Halbwertsbreite einer Gauß-Verteilung durch FWHM (Full Width at Half Maximum - volle Halbwertsbreite) repräsentiert wird. Die Breite der Gauß-Verteilung wird in der Regel durch σ, das in Gleichung (1) gezeigt wird, ausgedrückt. σ wird auch als ein Breitenparameter bezeichnet. Hier wird σ als ein Gaußscher Winkel bezeichnet. $FWHM = 2 \times {(2 \times In2)}^{0,5} \times σ$
Dies ermöglicht die Reduzierung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und der Beleuchtungsungleichmäßigkeit auf der Wandfläche 20.
Die erste Emissionsfläche 7a kann eine Streuungsfläche sein. Dadurch wird die Lichtnutzungseffizienz reduziert. Jedoch werden die Beleuchtungsstärkenverteilung und die Beleuchtungsungleichmäßigkeit weiter reduziert. Die Beleuchtungsgleichmäßigkeit wird verbessert. Somit wird im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz bevorzugt, dass lediglich die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche ist.
Vorrichtungen, wie jene, die die Streuungsfläche als eine Feinprismenstruktur bilden, können hergestellt werden.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für einen Zustand, in dem die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform installiert ist, darstellt. 2 stellt einen Fall dar, in dem die Beleuchtungsvorrichtung 1 die Wandfläche 20 beleuchtet. Beispielsweise ist die Wandfläche 20 von der optischen Achse C der Lichtquelle 2 verschoben. In 2 ist die Wandfläche 20 von der optischen Achse C der Lichtquelle 2 in der -Z-Achse-Richtung verschoben. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß Obigem wird auch als Wandflut-Tiefstrahler bezeichnet. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß Obigem strahlt Licht schräg zur optischen Achse C der Lichtquelle 2 zu dem anzustrahlenden Objekt (20) hin aus.
Eine Beleuchtungsvorrichtung 11 umfasst eine Lichtquelle 2, ein optisches Element 3 und dergleichen. In 2(a) und 2(b) ist jedoch die detaillierte Struktur der Beleuchtungsvorrichtung 11 weggelassen.
Die Beleuchtungsvorrichtung 11 wird derart installiert, dass sie in einem Winkel a₁ zur Wandfläche 20 geneigt ist. Somit wird die optische Achse C der Beleuchtungsvorrichtung 11 in dem Winkel a₁ zur Wandfläche 20 hin aus einem Zustand, in dem sie parallel zur Wandfläche 20 ist, geneigt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 11, die in 2 dargestellt wird, ist beispielsweise die Beleuchtungsvorrichtung 1, die in 1 dargestellt wird. Das Weiteren ist die Beleuchtungsvorrichtung 11, die in 2 dargestellt wird, beispielsweise eine Beleuchtungsvorrichtung 12, 14, 15, 16, 17 oder 18, die später beschrieben werden.
2(b) stellt die Positionsbeziehung zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 11 und der Wandfläche 20 dar.
Hier beträgt beispielsweise eine Breite H der Wandfläche 4800 mm. Eine Höhe V der Wandfläche beträgt 2700 mm. Ein Abstand D zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 11 und der Wandfläche 20 beträgt 900 mm.
3 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung 1 entspricht der Darstellung in 2. 3(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 des von der Beleuchtungsvorrichtung 1 emittierten Lichts dar. 3(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine optisch polierte Fläche handelt, dar. In 3(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b keine Streuungsfläche.
3(a) und 3(b) stellen jeweils die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 7a und der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht dar. In 3(a) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche. In 3(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche.
In 3 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist eine Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist eine Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 3 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hinzu. Somit ist die Mitte der Konturlinien leuchtender als die Peripherie.
In 3(a) und 3(b) zeigt ein Vergleich zwischen den Regionen 30a und den Regionen 30b, dass die Regionen 30a trotz einer geringfügigen Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit eine höhere Gleichförmigkeit der Beleuchtungsstärkenverteilung aufweisen. Bei dieser Simulation wird angenommen, dass die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche mit einem Gaußschen Winkel von 2° ist.
Hier wird eine optisch polierte Fläche auch als eine optische Fläche bezeichnet. Eine optisch polierte Fläche ist eine Fläche, die bei der optischen Konstruktion steuerbar ist. Die optisch polierte Fläche bezieht sich auf eine Fläche, die weder eine Streuungsfläche noch eine schwarzgestrichene Fläche ist. Wenn keine Antireflexionsbeschichtung auf eine optisch polierte Fläche aufgebracht wird, kommt es auf der optisch polierten Fläche zu einer Fresnel-Reflexion. Im Allgemeinen werden bei Beleuchtungsvorrichtungen verwendete Linsen aus Harz, wie z. B. PMMa, gebildet und nicht mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen.
4 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
4(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 des von der ersten Emissionsfläche 7a emittierten Lichts dar. 4(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine Streuungsfläche handelt, dar. 4(c) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine optisch polierte Fläche handelt, dar. In 4(c) ist die zweite Emissionsfläche 7b keine Streuungsfläche.
4(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 7a emittiertem Licht dar. 4(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der zweiten Emissionsfläche 7b (Streuungsfläche) emittiertem Licht dar. 4(c) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der zweiten Emissionsfläche 7b (der optisch polierten Fläche) emittiertem Licht dar.
In 4 stellen die horizontalen Achsen die X-Achse-Richtung dar und die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 4 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hinzu.
In 4(a) erreicht auf die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b einfallendes Licht hauptsächlich die erste Emissionsfläche 7a. Dann wird die erste Emissionsfläche 7a erreichendes Licht in der -Y-Achse-Richtung gebrochen und emittiert. Jedoch strahlt das von der ersten Emissionsfläche 7a emittierte Licht die obere Seite der Wandfläche 20 an. Die obere Seite der Wandfläche 20 ist die Seite in der +Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20. Das von der ersten Emissionsfläche 7a emittierte Licht weist eine allgemein gleichförmige Beleuchtungsstärkenverteilung auf.
In 4(b) strahlt aus der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertes Licht die untere Seite der Wandfläche 20 an. Die untere Seite der Wandfläche 20 ist die Bodenseite (die Seite in der -Y₁ -Achse-Richtung) der Wandfläche 20. Das von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierte Licht weist eine allgemein gleichförmige Beleuchtungsstärkenverteilung, außer in der Region 40b, auf.
Hier umfasst die Region 40b auf der Wandfläche 20 erreichendes Licht Licht, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert wird, durch die dritte Einfallsfläche 5 eindringt, von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert wird und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert wird. Das die Region 40b erreichende Licht wird bei der Emission von der zweiten Emissionsfläche 7b gestreut.
Da es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine Streuungsfläche handelt, ist die Dichte der Konturlinien gering. Das bedeutet, dass die Abstände zwischen den Konturlinien groß sind. Wenn das von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierte Licht und das von der ersten Emissionsfläche 7a emittierte Licht auf der Wandfläche 20 einander überlagert werden, wird die Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärkenverteilung sichergestellt.
4(c) zeigt, dass die Konturlinien, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine optisch polierte Fläche handelt, in einem Abschnitt an der Position 40c dicht sind. Das bedeutet, dass die Abstände zwischen den Konturlinien klein sind. Somit gibt es einen Abschnitt, wo die Beleuchtungsstärke stark abnimmt. Somit ist das Auftreten von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit, wenn das von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierte Licht und das von der ersten Emissionsfläche 7a emittierte Licht auf der Wandfläche 20 einander überlagert werden, wahrscheinlich. Dies wird visuell als Beleuchtungsungleichmäßigkeit wahrgenommen.
Wenn eine sichtbare Beleuchtungsungleichmäßigkeit zu verzeichnen ist, ist es wahrscheinlich, dass der Abschnitt bei der Position 40c als Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit wahrgenommen wird. Somit wird bezeichnenderweise bestätigt, dass die Wirkung der Reduzierung von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und Beleuchtungsungleichmäßigkeit durch Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 7b als eine Streuungsfläche bereitgestellt wird. Die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit, die hier beschrieben wird, bezieht sich auf lokale Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit, die in einer kleinen Region auftritt. Es ist unwahrscheinlich, dass die sichtbare Beleuchtungsungleichmäßigkeit, die hier beschrieben wird, bei der Beleuchtungsstärkenverteilung auftaucht, und die Ungleichmäßigkeit, die bei der Beleuchtungsstärkenverteilung gezeigt wird, ist gering.
Je größer der Gaußsche Winkel der Streuungsfläche als die zweite Emissionsfläche 7b, desto stärker wird die Wirkung der Reduzierung von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit erreicht. Je größer der Lichtstreuwinkel auf der zweiten Emissionsfläche 7b, desto stärker wird die Wirkung der Reduzierung von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit erreicht. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz wird der Gaußsche Winkel bei der ersten Ausführungsform auf 2° festgelegt.
Es wird bevorzugt, dass die zweite Emissionsfläche 7b eine Region ist, durch die Licht, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert und von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert wird, hindurchgeht. Es wird bevorzugt, dass die zweite Emissionsfläche 7b eine Region auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung eines Endabschnitts der dritten Einfallsfläche 5 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung in der Z-Achse-Richtung ist.
Selbst wenn sich ein Teil der zweiten Emissionsfläche 7b auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung des Endabschnitts der dritten Einfallsfläche 5 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung in der Z-Achse-Richtung befindet, werden die Wirkung der Reduzierung von Beleuchtungsungleichmäßigkeit und die Wirkung der Reduzierung von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit erzielt. Dies liegt daran, dass gemäß der Darstellung in 5 Lichtstrahlen, die von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert und von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert werden, auch Lichtstrahlen umfassen, die die Emissionsfläche 7 auf der +Z-Achse-Seite des Endabschnitts der dritten Einfallsfläche 5 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung erreichen.
5 ist eine grafische Simulationsdarstellung eines Strahlenverfolgungsergebnisses bei der ersten Ausführungsform.
Licht 400, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert wird, fällt auf die dritte Einfallsfläche 5 ein, wird von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert. Bei dieser Simulation wird aus praktischen Gründen angenommen, dass die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche ist. Licht 401, das durch die dritte Einfallsfläche 5 eindringt, wird von der ersten Reflexionsfläche 6 totalreflektiert und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert. Als ein Beispiel wird die Reflexion auf der ersten Reflexionsfläche 6 als eine Totalreflexion beschrieben.
Das in 5 dargestellt Licht 400 entspricht dem in 1(d) dargestellten Licht L₆ . Das Licht 401 entspricht dem in 1(d) dargestellten Licht L₇ .
In 5 wird das Licht 400, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert wird, von einer Region der zweiten Emissionsfläche 7b, die in der -Z-Achse-Richtung von einer Region der zweiten Emissionsfläche 7b, von der das das direkt von der Lichtquelle 2 auf die dritte Einfallsfläche 5 einfallende Licht 401 emittiert wird, verschoben ist, emittiert. Das bedeutet, dass die Emissionsposition des Lichts 400 auf der zweiten Emissionsfläche 7b in der -Z-Achse-Richtung von der Emissionsposition des Lichts 401 verschoben ist. Das Licht 400 ist Licht, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert wird. Das Licht 401 ist Licht, das direkt von der Lichtquelle 2 auf die dritte Einfallsfläche 5 einfällt.
Dies zeigt auch, dass das Licht 400, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert wird, an einer Position auf der Wandfläche 20 ankommt, die in der +Y-Achse-Richtung von einer Position auf der Wandfläche 20, an der das Licht 401 ankommt, verschoben ist. Die Beleuchtungsstärkenverteilung in der Region 40b und die Beleuchtungsstärkenverteilung an der Position 40c in 4 werden durch das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektierte Licht 400, das die Wandfläche 20 erreicht, gebildet.
Die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit beträgt weniger in 4(b), bei der die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche ist, als in 4(c), bei der die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche ist.
< Erstes Modifizierungsbeispiel >
Bei dem ersten und dem zweiten Modifizierungsbeispiel wird der Neigungswinkel a₆ der ersten Reflexionsfläche 6 zur optischen Achse C geändert. Bei einem optischen Element 31 des ersten Modifizierungsbeispiels ist der Neigungswinkel a₆ größer als jener bei dem optischen Element 3. Bei einem optischen Element 32 des zweiten Modifizierungsbeispiels ist der Neigungswinkel a₆ kleiner als bei dem optischen Element 3. Das Folgende beschreibt, dass, selbst wenn der Neigungswinkel a₆ der ersten Reflexionsfläche 6 geändert wird, eine Wirkung erhalten wird, die durch Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 7b oder einer zweiten Emissionsfläche 71b als eine Streuungsfläche erhalten wird.
6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 12 des ersten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform schematisch darstellt. Die Konfiguration der Teile, mit Ausnahme einer ersten Reflexionsfläche 61, entsprechen jenen der Beleuchtungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, weshalb auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 61 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung ist in der +Z-Achse-Richtung von jenem der ersten Reflexionsfläche 6 bei der ersten Ausführungsform verschoben. Dadurch wird ermöglicht, das von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierte Licht in der -Y-Achse-Richtung von jener in der ersten Ausführungsform auf der Wandfläche 20 zu verschieben. Die Länge B₂ , die in 6(a) dargestellt wird, beträgt mehr als die Länge B₁ , die in 1(a) dargestellt wird. Die Längen B₁ und B₂ sind Längen von der optischen Achse C zu den Endabschnitten der ersten Reflexionsfläche 6 und 61 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung in der Z-Achse-Richtung.
7 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des ersten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform. Die Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung 12 entspricht der Darstellung in 2.
7(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 des von der Beleuchtungsvorrichtung 12 emittierten Lichts dar. 7(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine optisch polierte Fläche handelt, dar. In 7(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b keine Streuungsfläche.
7(a) und 7(b) stellen jeweils die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 7a und der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht dar. In 7(a) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche. In 7(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche.
In 7 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist eine Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 7 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hinzu.
7(a) zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung allgemein gleichförmig ist. Die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit in den Regionen 30a, die in 3(a) dargestellt werden, ist reduziert. 7(b) zeigt, dass in der Region 60b Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit vorliegt. Dies zeigt, dass, wenn eine Position auf der Wandfläche 20, an der von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertes Licht ankommt, in der -Y-Achse-Richtung von jener bei der ersten Ausführungsform verschoben wird, die Wirkung der Verbesserung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit zunimmt.
8 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des ersten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform.
8(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 des von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierten Lichts dar. 8(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 7b um eine optisch polierte Fläche handelt, dar. In 8(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b keine Streuungsfläche.
8(a) und 8(b) stellen jeweils die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht dar. In 8(a) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche. In 8(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche.
In 8 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 8 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hin zu.
8(a) zeigt, dass die Beleuchtungsstärke in der Y-Richtung an einer Position, die von der 900mm-Position geringfügig in der -Y-Achse-Richtung verschoben ist, am höchsten ist. Ein Vergleich zwischen 8(a) und 8(b) zeigt, dass die Dichte der Konturlinien an der Position 70b höher als jene an der Position 70a ist. Es wird angenommen, dass die Position 70b stärker von der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und der Beleuchtungsungleichmäßigkeit betroffen ist als die Position 70a. Die Höhe von 900 mm ist ein Drittel der Höhe V der Wandfläche 20.
7(b) zeigt, dass es in der Y-Achse-Richtung eine stärkere Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit ungefähr mittig zwischen 900 mm und 1350 mm gibt. Es ist ersichtlich, dass sich die Dichte der Konturlinien an der Position 70b2 besonders auf die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit auswirkt. In 8(b) befindet sich die Position 70b2 ungefähr mittig zwischen 900 mm und 1350 mm in der Y-Achse-Richtung. In 7(b) befindet sich die Region 60b ungefähr mittig zwischen 900 mm und 1350 mm in der Y-Achse-Richtung. Die Region 60b ist ein Abschnitt, wo die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit sichtbar ist.
Es wird also angenommen, dass die in 8(b) gezeigte Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit aufgrund des von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierten Lichts der Grund für die in 7(b) gezeigte Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit ist. In 8(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche.
Es kann also auch, wenn die Beleuchtungsstärke auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 erhöht wird, die durch das Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 7b als eine Streuungsfläche bereitgestellte Wirkung bestätigt werden. Bei der Anordnung von 2 wird zum Ausgleich der Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 bevorzugt, einen Bereich um 900 mm stark zu beleuchten.
Von dem Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert und von der ersten Reflexionsfläche 61 reflektiert wird, wird der Prozentsatz von Licht, das einen Bereich um 900 mm auf der Wandfläche 20 erreicht, erhöht. Dadurch wird der Bereich um 900 mm auf der Wandfläche 20 stark beleuchtet. Zu diesem Zweck werden die gekrümmte Flächenform der ersten Reflexionsfläche 61 und die Position eines Endabschnitts der ersten Reflexionsfläche 61 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung in der Z-Achse-Richtung optimiert.
Es wird bevorzugt, dass zur Reduzierung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit die erste Reflexionsfläche 6 eine flache Fläche ist. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz wird jedoch bevorzugt, dass die erste Reflexionsfläche 6 eine gekrümmte Fläche umfasst.
Beispielsweise wird bevorzugt, dass Lichtstrahlen von zerstreuendem Licht, das von einem Punkt auf der Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 2 emittiert wird, durch die gekrümmte Flächenform der ersten Reflexionsfläche 6 von der Emissionsfläche 7 als paralleles Licht emittiert werden. Der Punkt auf der Lichtemissionsfläche ist beispielsweise die Mitte der Lichtemissionsfläche, ein Ende der Lichtemissionsfläche oder dergleichen. Die Emissionsfläche 7 ist eine optisch polierte Fläche. Dadurch kann die Verteilung von von der Emissionsfläche 7 emittiertem Licht reduziert werden. Dadurch wird ermöglicht, zu bewirken, dass Licht die Wandfläche effizient erreicht.
< Zweites Modifizierungsbeispiel >
9 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 13 des zweiten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform schematisch darstellt. Die Konfiguration der Teile, mit Ausnahme einer ersten Reflexionsfläche 62 und einer zweiten Emissionsfläche 71b, entspricht jener der Beleuchtungsvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, weshalb auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 62 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung ist in der -Z-Achse-Richtung von jenem bei der ersten Ausführungsform verschoben. Dadurch beträgt die Länge B₃ , die in 9 dargestellt wird, weniger als die Länge B₁ , die in 1 dargestellt wird. Dadurch wird ermöglicht, das von der zweiten Emissionsfläche 7b emittierte Licht in der +Y-Achse-Richtung von jenem bei der ersten Ausführungsform auf der Wandfläche 20 zu verschieben.
Die zweite Emissionsfläche 71b ist eine Streuungsfläche mit einem Gaußschen Winkel von 4°. Der Gaußsche Winkel ist auf 4° festgelegt, da Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit fortbesteht, wenn der Gaußsche Winkel 2° beträgt. Somit muss in Abhängigkeit von der Konstruktion der ersten Reflexionsfläche 62 der Rauigkeitsgrad der Streuungsfläche geändert werden.
10 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des zweiten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform. Die Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung 13 entspricht der Darstellung in 2.
10(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 des von der Beleuchtungsvorrichtung 13 emittierten Lichts dar. 10(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 71b um eine optisch polierte Fläche handelt, dar. In 10(b) ist die zweite Emissionsfläche 71b keine Streuungsfläche. 10(c) stellt die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit auf der Wandfläche 20, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 71b um eine optisch polierte Fläche handelt und es sich bei der dritten Einfallsfläche 5 um eine Streuungsfläche handelt, dar. Die dritte Einfallsfläche 5 ist eine Streuungsfläche mit einem Gaußschen Winkel von 4°.
10(a), 10(b) und 10(c) stellen jeweils die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 7a und der zweiten Emissionsfläche 71b emittiertem Licht dar. In 10(a) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche. In 10(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche. In 10(c) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche und die dritte Einfallsfläche 5 ist eine Streuungsfläche. In 10(d) weist die erste Reflexionsfläche 62 eine Flächenform auf, die durch drei Ebenen gebildet wird. Die erste Reflexionsfläche 62 weist eine Flächenform auf, die mehrere Ebenen umfasst. Ferner sind die zweite Emissionsfläche 7b und die dritte Einfallsfläche 5 optisch polierte Flächen.
In 10 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 10 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hin zu.
10(a) zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung allgemein gleichförmig ist. 10 (b) zeigt, dass in der Region 90b eine starke Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit vorliegt. Dies zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit stark von der zweiten Emissionsfläche 71b abhängig ist. Durch die Änderung der zweiten Emissionsfläche 71b von einer Streuungsfläche (10(a)) zu einer optisch polierten Fläche (10(b)) wird die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit in der Region 90b verursacht.
Wenn die Position, an der von der zweiten Emissionsfläche 71b emittiertes Licht zunächst die Wandfläche 20 erreicht, von jener bei der ersten Ausführungsform geringfügig in der +Y-Achse-Richtung verschoben wird, wird die Wirkung der Verbesserung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit durch Änderung des Gaußschen Winkels von 2° auf 4° sichtbar.
Somit wird bevorzugt, dass das von der zweiten Emissionsfläche 71b emittierte Licht für eine hohe Beleuchtungsstärke um 900 mm (wobei es sich um eine Höhe von einem Drittel der Höhe V der Wandfläche 20 handelt) auf der Wandfläche 20 sorgt. Dies liegt darin begründet, dass der Abstand zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 13 und der Wandfläche 20 mit Verschiebung der Anstrahlung der Wandfläche 20 in der +Y-Achse-Richtung abnimmt.
Anders ausgedrückt liegt dies wahrscheinlich daran, dass die Wirkung jedes Lichts, wenn die Beleuchtungsstärke auf der Wandfläche 20 aufgrund jedes Lichts hoch ist, wenn von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertes Licht und von der ersten Emissionsfläche 7a emittiertes Licht einander überlagert werden, hoch ist. Des Weiteren ist die Beleuchtungsstärke auf der Wandfläche 20 bei Konzentration von auf die Wandfläche 20 ausgestrahltem Licht hoch. Dann ist die Wirkung jedes Lichts hoch.
Bei dem zweiten Modifizierungsbeispiel wird die Position, an der das Licht die Wandfläche 20 erreicht, in der +Y-Achse-Richtung von jener bei der ersten Ausführungsform verschoben. Dadurch scheint die Wirkung der zweiten Emissionsfläche 7b erhöht zu werden. Die Beleuchtungsstärke ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands. Somit nimmt die Beleuchtungsstärke mit Zunahme des Beleuchtungsabstands ab. Umgekehrt nimmt die Beleuchtungsstärke mit Abnahme des Beleuchtungsabstands zu.
10(c) zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung allgemein gleichförmig ist. Dies zeigt, dass das Ausbilden der dritten Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche dieselbe Wirkung herbeiführt wie das Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 71b als eine Streuungsfläche. Bei der Beleuchtungsvorrichtung 13 ist im Vergleich zur Beleuchtungsvorrichtung 1 eine Fläche (die dritte Einfallsfläche 5), die sich weit von der Wandfläche 20 weg befindet, als eine Streuungsfläche ausgebildet. Somit kann durch das Ausbilden der dritten Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit auf der Wandfläche 20 reduziert werden.
Der Neigungswinkel (Winkel a₆ ) der ersten Reflexionsfläche 62 zur optischen Achse C bei der Beleuchtungsvorrichtung 13 ist kleiner als jener bei der Beleuchtungsvorrichtung 1. Somit beleuchtet die Beleuchtungsvorrichtung 13 einen näheren Bereich auf der Wandfläche 20 als die Beleuchtungsvorrichtung 1.
Bei dem oben beschriebenen Fall ist die dritte Einfallsfläche 5 eine Streuungsfläche mit einem Gaußschen Winkel von 4°.
Die Beleuchtungsvorrichtung 13 entspricht im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz allgemein der Beleuchtungsvorrichtung 1. Ein Lichtstrahl (Licht L₆ ), der von der zweiten Einfallsfläche 4b reflektiert wird, fällt auf die dritte Einfallsfläche 5 ein. Es wird also erwartet, dass durch das Ausbilden der dritten Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche auf der Wandfläche 20 auftretende Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit reduziert wird. Also wird anstatt der zweiten Emissionsfläche 7b die dritte Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche ausgebildet. Dadurch wird dieselbe Wirkung wie beim Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 7b als eine Streuungsfläche bereitgestellt. Die Differenz bei der Lichtnutzungseffizienz zwischen dem Fall, bei dem die zweite Emissionsfläche 7b als eine Streuungsfläche ausgebildet ist, und dem Fall, bei dem die dritte Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche ausgebildet ist, ist gering.
Genau genommen ist eine optische Weglänge von der dritten Einfallsfläche 5 zu der Wandfläche 20 länger als eine optische Weglänge von der zweiten Emissionsfläche 7b zu der Wandfläche 20. Somit ist die Lichtnutzungseffizienz geringer, wenn die dritte Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche ausgebildet ist. In dem Fall der Beleuchtungsvorrichtung 13, die in 9 dargestellt wird, ist der Prozentsatz an Licht, das die Wandfläche erreicht, um etwa 2 % niedriger als jener der Beleuchtungsvorrichtung 1. Jedoch wird die Verringerung von etwa 2 % als geringfügig betrachtet.
11 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des zweiten Modifizierungsbeispiels der ersten Ausführungsform.
11(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 des von der zweiten Emissionsfläche 71b emittierten Lichts dar. 11(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von Licht, das von der zweiten Emissionsfläche 71b emittiert wird, wenn es sich bei der zweiten Emissionsfläche 71b um eine optisch polierte Fläche handelt, dar. In 11(b) ist die zweite Emissionsfläche 71b keine Streuungsfläche.
11(a), 11(b) und 11(c) stellen jeweils die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der zweiten Emissionsfläche 71b emittiertem Licht dar. In 11(a) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine Streuungsfläche. In 11(b) ist die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche. In 11(c) weist die erste Reflexionsfläche 62 eine Flächenform auf, die durch drei Ebenen gebildet wird. Des Weiteren sind die zweite Emissionsfläche 7b und die dritte Einfallsfläche 5 optisch polierte Flächen.
In 11 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 11 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hinzu.
Die Linien 100a, 100b und 100c geben jeweils eine Position, an der die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit in der Y-Achse-Richtung am größten ist, an.
11(a) und 11(b) werden verglichen. Die Linien 100a und 100b zeigen, dass in sowohl 11(a) als auch 11(b) die Beleuchtungsstärke an einer Position zwischen 900 mm und 1350 mm in der Y-Achse-Richtung am höchsten ist.
Unter Berücksichtigung der Position der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit in der Region 90b von 10(b) ist eine Position, an der die Beleuchtungsstärke hoch ist, zwischen 900 mm und 1350 mm positioniert. Es ist anzunehmen, dass Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit von dem Grad der Beleuchtungsstärke abhängig ist. Somit ist das Auftreten von Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit in Regionen mit hoher Beleuchtungsstärke wahrscheinlicher als in Regionen mit niedriger Beleuchtungsstärke.
Somit wird zum effizienten Ausgleich der Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 bei der Anordnung von 2 die starke Beleuchtung eines Bereichs um 900 mm bevorzugt. Dadurch, dass für eine hohe Beleuchtungsstärke an einer Position ein Drittel von dem unteren Ende der Wandfläche 20 in der Y-Achse-Richtung gesorgt wird, ist eine effiziente und gleichförmige Beleuchtung der Wandfläche 20 möglich.
Es wird auch bevorzugt, zu verhindern, dass sich Licht zu stark an der Wandfläche 20 konzentriert. Also wird vermutlich bevorzugt, dass die erste Reflexionsfläche 62 eine gekrümmte Fläche in der Nähe einer flachen Fläche ist. Die erste Reflexionsfläche 62 kann eine flache Fläche sein. Hinsichtlich der Effizienz wird jedoch bevorzugt, dass die erste Reflexionsfläche 62 eine gekrümmte Fläche ist. Bei der ersten Ausführungsform ist es eine gekrümmte Fläche, die sich relativ nahe an einer flachen Fläche befindet.
Beispielsweise weist die erste Reflexionsfläche 62 in 10(d) eine Flächenform, die durch drei Ebenen gebildet wird, auf. Die drei Ebenen bilden eine konkave Form, wobei die Länge der ersten Reflexionsfläche 62 in der Y-Achse-Richtung in drei Bereiche unterteilt wird.
Durch das derartige Ausbilden der ersten Reflexionsfläche 62, dass sie eine Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweist, wird der Konzentrationsgrad des Lichts, das die Wandfläche 20 erreicht, reduziert und dieselbe Wirkung wie bei der Ausbildung der zweiten Emissionsfläche 71b oder der dritten Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche bereitgestellt.
Weiterhin weist die erste Reflexionsfläche 62, da die erste Reflexionsfläche 62 derart ausgebildet ist, dass sie eine Oberflächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweist, eine Form, die einer gekrümmten Flächenform ähnelt, auf. Die Lichtnutzungseffizienz, wenn die erste Reflexionsfläche 62 eine Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweist, ist mit jener, wenn die zweite Emissionsfläche 71b oder dritte Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche ausgebildet ist, vergleichbar.
Das Ergebnis der Simulation der Beleuchtungsstärkenverteilung gemäß der Darstellung in 10(d) beruht auf der Annahme, dass die erste Reflexionsfläche 62 derart ausgebildet ist, dass sie eine Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweist. Die Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, wird durch Anordnen von drei Ebenen mit Streifenformen in der Y-Achse-Richtung gebildet. Die Streifenformen sind rechteckige Formen, die in der X-Achse-Richtung länglich sind. Die dritte Einfallsfläche 5, die erste Emissionsfläche 7a und die zweite Emissionsfläche 71b sind als optisch polierte Flächen ausgebildet.
In 10(d) ist ersichtlich, dass die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit wie in 10(a) und 10(c) reduziert ist. In 11(c) ist die Wirkung der Fresnel-Reflexion im Vergleich zu 11(a) etwas links. Die Wirkung der Fresnel-Reflexion tritt zwischen 1350 mm und 1800 mm in der Y-Achse-Richtung auf.
Mit Obigem wurde ein Fall beschrieben, in dem die erste Reflexionsfläche 62 durch drei Ebenen gebildet wird. Jedoch ist die Anzahl der mehreren Ebenen, die die erste Reflexionsfläche 62 bilden, nicht auf drei beschränkt. Wenn jedoch die Intensität der Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 so hoch wie bei dem zweiten Modifizierungsbeispiel ist, wird bevorzugt, dass die Anzahl der mehreren Ebenen, die die Flächenform bilden, gering ist. Um dafür zu sorgen, dass von der zweiten Einfallsfläche 4b reflektiertes und die erste Reflexionsfläche 62 erreichendes Licht verschiedene Flächen erreicht, wird bevorzugt, dass die erste Reflexionsfläche 62 eine Flächenform, die durch zwei oder mehr Flächen gebildet wird, aufweist.
Dadurch wird gestattet, dass die gesamte Emissionsfläche 7 als eine optisch polierte Fläche ausgebildet wird. Dadurch wird eine Reduzierung der Bearbeitungsschritte des optischen Elements 31 gestattet. Dadurch wird eine Reduzierung der Kosten gestattet.
Wie oben beschrieben wird, wird bevorzugt, dass Lichtstrahlen von zerstreuendem Licht, das von einem Punkt auf der Lichtemissionsfläche der Lichtquelle emittiert wird, von der Emissionsfläche 7 als paralleles Licht emittiert wird. In einigen Fällen wird in einem Winkel von etwa 1 bis 2 Grad verteiltes Licht stärker bevorzugt als paralleles Licht.
Bei der ersten Ausführungsform ist die zweite Emissionsfläche 7b als eine Streuungsfläche ausgebildet. Jedoch wirkt sich Licht, das durch die dritte Einfallsfläche 5 hindurchgeht, auf die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und die Beleuchtungsungleichmäßigkeit aus. Somit können dieselben Wirkungen erreicht werden, selbst wenn die dritte Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche ausgebildet ist und die zweite Emissionsfläche 7b als eine optisch polierte Fläche ausgebildet ist.
Des Weiteren wirkt sich durch die erste Reflexionsfläche 6 reflektiertes Licht auf die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und die Beleuchtungsungleichmäßigkeit aus. Dadurch können durch das derartige Ausbilden der ersten Reflexionsfläche 6, dass sie eine Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweist, dieselben Wirkungen erreicht werden, selbst wenn die zweite Emissionsfläche 7b als eine optisch polierte Fläche ausgebildet ist. Die erste Reflexionsfläche 6 wird beispielsweise durch Anordnen mehrerer streifenförmiger Ebenen, die in der X-Achse-Richtung länglich sind, in der Y-Achse-Richtung gebildet.
Bei Obigem wird beispielsweise die dritte Einfallsfläche 5 als eine Streuungsfläche durch Prägungsarbeitsschritte oder dergleichen ausgebildet. Weiterhin wird die zweite Emissionsfläche 7b als eine optisch polierte Fläche ausgebildet. Dadurch kann die Streuung von Licht, das durch die zweite Einfallsfläche 4b hindurch eindringt und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert wird, reduziert werden. Dadurch kann die Reduzierung bei der Lichtnutzungseffizienz reduziert werden. Weiterhin wird die Wirkung der Reduzierung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und der Beleuchtungsungleichmäßigkeit von auf die Wandfläche 20 ausgestrahltem Licht erhalten.
Es ist auch möglich, die zweite Einfallsfläche 4b als eine Streuungsfläche auszubilden, wodurch die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und die Beleuchtungsungleichmäßigkeit weiter reduziert werden. Im Falle der obigen Konfiguration kann die zweite Einfallsfläche 4b zur Reduzierung von durch die zweite Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiertem Licht als eine Streuungsfläche ausgebildet sein. Durch die Ausbildung der zweiten Einfallsfläche 4b als eine Streuungsfläche wird die Reduzierung von durch die zweite Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiertem Licht ermöglicht.
Durch das Ausbilden der ersten Emissionsfläche 7a als eine Streuungsfläche wird die Wirkung der Reduzierung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und der Beleuchtungsungleichmäßigkeit bereitgestellt. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz wird jedoch stärker bevorzugt, die erste Emissionsfläche 7a als eine optisch polierte Fläche auszubilden.
Bei Obigem wird zur Verbesserung der Nutzungseffizienz von auf die Wandfläche 20 ausgestrahltem Licht im Hinblick auf Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit und Beleuchtungsungleichmäßigkeit bevorzugt, dass die zweite Emissionsfläche 7b oder die dritte Einfallsfläche 5 eine Streuungsfläche ist. Es wird auch bevorzugt, dass die erste Reflexionsfläche 6 eine Flächenform, die mehrere Ebenen umfasst, aufweist. Die Flächenform der ersten Reflexionsfläche 6 wird beispielsweise durch Anordnen mehrerer streifenförmiger Ebenen, die in der X-Achse-Richtung länglich sind, in der Y-Achse-Richtung gebildet. Insbesondere ist dies wirksam bei Beleuchtungsungleichmäßigkeit aufgrund der Wirkung von Licht, das von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiert, von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert wird.
Dies ist aufgrund der Wirkung von Licht, das durch die dritte Einfallsfläche 5 hindurch eindringt, von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert wird und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert wird, auch bei Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit wirksam. Dies liegt daran, dass gemäß den Simulationsergebnissen von der zweiten Einfallsfläche 4b Fresnel-reflektiertes und die Wandfläche 20 erreichendes Licht für eine Beleuchtungsstärkenverteilung mit hoher Konturliniendichte auf der Wandfläche 20 sorgt. Somit wird zur Reduzierung der Konturliniendichte Licht nach der Fresnel-Reflexion gestreut oder zerstreut. Dadurch wird die Wirkung der Verhinderung des Auftretens eng beabstandeter Konturlinien, was zu Beleuchtungsungleichmäßigkeit führt, bereitgestellt.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Neigung der Beleuchtungsvorrichtung 11 in 2 als 20 Grad (a₁ = 20°) beschrieben. Jedoch kann die Neigung der Beleuchtungsvorrichtung 11 15 Grad (a₁ = 15°) betragen. Die Neigung der Beleuchtungsvorrichtung 11 kann auch 10 Grad (a₁ = 10°) betragen. Die Verringerung des Neigungswinkels a₁ der Beleuchtungsvorrichtung 11 ermöglicht die Verringerung der Menge an Licht, das auf die Decke ausgestrahlt wird. Da auf die Decke ausgestrahltes Licht verringert wird, kann eine Blendung, die wahrgenommen wird, wenn auf die Decke ausgestrahltes Licht betrachtet wird, reduziert werden. Jedoch wird durch eine zu starke Verringerung des Neigungswinkels a₁ die Schwierigkeit einer effizienten und weitläufigen Beleuchtung der Wandfläche 20 erhöht. Obgleich die Schwierigkeit erhöht wird, ist es möglich, den Neigungswinkel a₁ auf null zu setzen.
Die erste Ausführungsform beschreibt das optische Element 3, wobei die Emissionsfläche 7 eine Kreisform aufweist. Die Emissionsfläche 7 kann jedoch eine rechteckige Form aufweisen. Die Emissionsfläche 7 kann auch eine polygonale Form aufweisen. Es ist möglich, die Form der Seitenflächen 9 zu ändern und die Seitenflächen 9 erreichendes Licht auf die Wandfläche 20 zu leiten. Es ist auch möglich, dass mehrere Lichtquellen 2 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 angeordnet sind und das optische Element 3 eine Form aufweist, die sich in der Anordnungsrichtung erstreckt, wie in Patentliteratur 1 beschrieben wird.
Die erste Einfallsfläche 4a, die zweite Einfallsfläche 4b, die dritte Einfallsfläche 5, die erste Reflexionsfläche 6 und die zweite Reflexionsfläche 8 weisen gemäß der Beschreibung eine Form auf, die durch Verlängern einer Querschnittsform in einer YZ-Ebene in der X-Achse-Richtung erhalten wird. Jede der Flächen 4a, 4b, 5, 6 und 8 wird durch Bewegen einer Querschnittsform in einer YZ-Ebene in der X-Achse-Richtung gebildet. Somit weist jede der Flächen 4a, 4b, 5, 6 und 8 keine Krümmung in der X-Achse-Richtung auf.
Jede der Flächen 4a, 4b, 5, 6 und 8 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b können einen konkaven Abschnitt in der X-Achse-Richtung bilden, was später beschrieben wird.
Wenn eine Dicke des optischen Elements 3 in der Y-Achse-Richtung groß ist, nimmt aus der ersten Emissionsfläche 7a und der zweiten Emissionsfläche 7b austretendes Licht ab. Somit wird bevorzugt, konvexe Abschnitte in der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b auszubilden, wodurch die Lichtnutzungseffizienz verbessert wird. Hier gibt „konvexe Abschnitte“ das Ausbilden konvexer Abschnitte, die in der Y-Achse-Richtung auf der Mittellinie CL₁ vorragen, an. Die konvexen Abschnitte weisen Formen auf, die auf die Mittellinie CL₁ bei Betrachtung in der Z-Achse-Richtung vorragen.
23 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis einer Strahlenverfolgung der Beleuchtungsvorrichtung 1 darstellt. 24 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis einer Strahlenverfolgung der Beleuchtungsvorrichtung 12 darstellt. 25 ist ein Diagramm, das ein Ergebnis einer Strahlenverfolgung der Beleuchtungsvorrichtung 13 darstellt. In 23, 24 und 25 wird aus praktischen Gründen angenommen, dass die zweite Emissionsfläche 7b eine optisch polierte Fläche ist.
23 wird zuerst beschrieben.
Die Lichtstrahlen 230a umfassen zwei Arten von Lichtstrahlen. Die erste Art von Lichtstrahlen dringt durch die erste Einfallsfläche 4a hindurch ein und wird direkt von der ersten Emissionsfläche 7a emittiert. Die zweite Art von Lichtstrahlen dringt durch die erste Einfallsfläche 4a ein, wird von der zweiten Reflexionsfläche 8 reflektiert und wird von der ersten Emissionsfläche 7a emittiert. Die Lichtstrahlen 230a werden emittiert, während sie sich in der -Z-Achse-Richtung verteilen.
Die Lichtstrahlen 230b dringen durch die zweite Einfallsfläche 4b ein und werden von der ersten Emissionsfläche 7a oder der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert. Die Lichtstrahlen 230b werden derart emittiert, dass sie sich auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung der Lichtstrahlen 230a befinden.
Die Lichtstrahlen 230c fallen auf der dritten Einfallsfläche 5 ein, werden von der ersten Reflexionsfläche 6 reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert. Die Lichtstrahlen, die an einem Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung reflektiert werden, parallel zur Y-Achse emittiert. Die Lichtstrahlen 230c werden derart emittiert, dass sie in der +Z-Achse-Richtung von den Lichtstrahlen 230b verschoben werden. Die Lichtstrahlen 230c werden derart emittiert, dass sie die Lichtstrahlen 230b überlagern.
Es wird nun 24 beschrieben.
Die Lichtstrahlen 240a sind mit den Lichtstrahlen 230a identisch. Des Weiteren sind die Lichtstrahlen 240b zu den Lichtstrahlen 230b identisch. Somit wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Die Lichtstrahlen 240c fallen auf der dritten Einfallsfläche 5 ein, werden von der ersten Reflexionsfläche 61 reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert. Die Lichtstrahlen, die an einem Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 61 auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung reflektiert werden, breiten sich in der +Z-Achse-Richtung aus. Die Lichtstrahlen 240c werden derart emittiert, dass sie in der +Z-Achse-Richtung von den Lichtstrahlen 230c verschoben werden.
Es wird nun 25 beschrieben.
Die Lichtstrahlen 250a sind zu den Lichtstrahlen 230a identisch. Des Weiteren sind die Lichtstrahlen 250b zu den Lichtstrahlen 230b identisch. Somit wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Die Lichtstrahlen 250c fallen auf die dritte Einfallsfläche 5 ein, werden von der ersten Reflexionsfläche 62 reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche 7b emittiert. Der Lichtstrahl, der an einem Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 62 auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung reflektiert wird, breitet sich in der -Z-Achse-Richtung aus. Die Lichtstrahlen 250c werden derart emittiert, dass sie in der -Z-Achse-Richtung von den Lichtstrahlen 230c verschoben werden.
Zweite Ausführungsform
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 14 einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
Wie in 12 dargestellt wird, umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 14 eine Lichtquelle 2 und ein optisches Element 33. Die Lichtquelle 2 emittiert Licht. Die Lichtquelle 2 ist zu der Lichtquelle 2 der ersten Ausführungsform identisch. Das optische Element 33 steuert die Lichtverteilung des von der Lichtquelle 2 emittierten Lichts. Eine erste Einfallsfläche 4a, eine zweite Einfallsfläche 4b, eine dritte Einfallsfläche 5, eine erste Reflexionsfläche 6, eine zweite Reflexionsfläche 8 und Seitenflächen 9 des optischen Elements 33 können in Bezug auf die Konfiguration zu jenen, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben werden, und jenen jedes Modifizierungsbeispiels identisch sein, so dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Für die Konfigurationen, Funktionen, Arbeitsschritte oder dergleichen der Elemente, die zu jenen der ersten Ausführungsform identisch sind, gilt, wenn auf eine Beschreibung bei der zweiten Ausführungsform verzichtet wird, ersatzweise die Beschreibung bei der ersten Ausführungsform. Das Weiteren wird eine Beschreibung bei der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der Elemente, die zu jenen der ersten Ausführungsform identisch sind, als Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendet. Hier umfassen die „Arbeitsschritte“ das Verhalten von Licht.
Die Lichtquelle 2 ist beispielsweise eine Leuchtdiode. Die Lichtquelle 2 kann eine monochrome Leuchtdiode sein, die nur rotes, grünes oder blaues Licht emittiert. Die Lichtquelle 2 kann auch eine Lichtquelle sein, die unter Verwendung einer blaues Licht emittierende Diode und eines gelben Leuchtstoffs weißes Licht erzeugt. Bei der zweiten Ausführungsform wird beispielsweise eine Leuchtdiode mit ϕ von 14 mm verwendet. Jedoch kann die Größe der Leuchtdiode ein ϕ von 3 mm oder ein ϕ von 14 mm oder mehr sein.
Nun wird das optische Element 33 beschrieben. Das optische Element 33 unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform in der Konfiguration einer Emissionsfläche 72a. Das optische Element 33 unterscheidet sich auch darin, dass eine Seitenfläche 70c ausgebildet ist.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Wandfläche 20 auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung der Beleuchtungsvorrichtung 14 positioniert. Somit strahlt die Beleuchtungsvorrichtung 14 Licht schräg zur optischen Achse C der Lichtquelle 2 zu dem anzustrahlenden Objekt (der Wandfläche 20) hin aus. Das optische Element 33 strahlt einfallendes Licht asymmetrisch zur optischen Achse C der Lichtquelle 2 aus. Das optische Element 33 strahlt Licht asymmetrisch in einer Richtung einer Mittellinie CL₁ , die durch einen Schnittpunkt der optischen Achse C mit einer Emissionsfläche 72 verläuft und zu der optischen Achse C senkrecht ist, aus. Das anzustrahlende Objekt (die Wandfläche 20) ist in einer Richtung positioniert, in der das Anstrahlungslicht asymmetrisch ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 14 strahlt Anstrahlungslicht aus, dass in einer Richtung zu dem anzustrahlenden Objekt (der Wandfläche 20) hin asymmetrisch ist.
Auf die erste Einfallsfläche 4a oder die zweite Einfallsfläche 4b einfallendes Licht wird gebrochen. Durch die erste Einfallsfläche 4a oder die zweite Einfallsfläche 4b eindringendes Licht breitet sich zur ersten Emissionsfläche 72a hin aus.
Die erste Emissionsfläche 72a weist beispielsweise eine Freiflächenform auf. Die Freiflächenform ist eine konkave Form mit der Mittellinie CL₁ als ihre Mitte und weist eine Krümmung auf, die in den ±X-Achse-Richtungen abnimmt. Die Mittellinie CL₁ ist eine gerade Linie, die durch die optische Achse C hindurch verläuft und zu der Z-Achse parallel ist. Die Mittellinie CL₁ ist eine gerade Linie auf der Emissionsfläche 72, die durch den Schnittpunkt der optischen Achse C mit der Emissionsfläche 72 hindurch und in einer Richtung zu der Wandfläche 20 (dem anzustrahlenden Objekt) hin verläuft.
Bei der zweiten Ausführungsform und einer dritten Ausführungsform weisen die Emissionsfläche 72 und eine Emissionsfläche 73 gemäß der Beschreibung jeweils eine einzige konkave Form auf. Die konkave Form wird zum Verteilen oder Zerstreuen von emittiertem Beleuchtungslicht in einer senkrecht zur Mittellinie CL₁ verlaufenden Richtung bereitgestellt. Somit können mehrere konkave Formen gebildet werden. Die konkave Form kann von der optischen Achse C ausgebildet werden. Somit schneidet die Mittellinie CL₁ die optische Achse C möglicherweise nicht. Beispielsweise wird die konkave Form mit einer geraden Linie parallel zur Mittellinie CL₁ als eine Mittellinie CL gebildet.
Wie durch einen Abschnitt mit gepunkteter Linie in 12(b) angezeigt wird, ist eine Form der ersten Emissionsfläche 72a auf der Mittellinie CL₁ eine konkave Form. Die erste Emissionsfläche 72a ist so ausgebildet, dass ihre Krümmung in den ±X-Achse-Richtungen abnimmt.
Dabei strahlt von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertes Licht die Wandfläche 20 an und verteilt sich in den ±X-Achse-Richtungen. Wenn Licht von der ersten Emissionsfläche 72a emittiert wird, nimmt der Divergenzwinkel des Lichts zu. Hier nimmt der Divergenzwinkel des Lichts in der X-Achse-Richtung zu. Das bedeutet, dass der Divergenzwinkel des Lichts in der Breitenrichtung der Wandfläche 20 zunimmt. Dadurch wird ermöglicht, Licht weitläufig auf die Wandfläche 20 auszustrahlen.
Die zweite Emissionsfläche 7b wird beispielsweise durch eine flache Fläche parallel zu einer ZX-Ebene gebildet.
Ein Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Seitenfläche 70c ausgebildet wird. Die Seitenfläche 70c wird auf der Außenperipherie der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b ausgebildet.
Das optische Element 33 weist beispielsweise eine Form auf, die dadurch erhalten wird, dass die Emissionsfläche 7 des optischen Elements 1 mit einer Dicke versehen wird. Die Dicke entspricht einer Höhe (der Abmessung in der Y-Achse-Richtung) der Seitenfläche 70c.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Seitenfläche 70c aus praktischen Gründen eine Absorptionsfläche oder eine Streuungsfläche. Die Seitenfläche 70c kann jedoch eine optisch polierte Fläche (optische Fläche) sein. In Abhängigkeit des Divergenzwinkelvermögens der Lichtquelle 2, da die Seitenfläche 70c Auswirkungen auf die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit auf der Wandfläche 20 hat, wird die Seitenfläche 70c vorzugsweise einer Schwärzungsbehandlung unterzogen. Die Seitenfläche 70c ist vorzugsweise eine Streuungsfläche.
13 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der zweiten Ausführungsform.
13 stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung des von der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b emittierten Lichts dar. Die erste Emissionsfläche 72a weist eine konkave Form auf. Die zweite Emissionsfläche 7b ist eine Streuungsfläche mit einer planaren Form.
13 stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der Beleuchtungsvorrichtung 14 emittiertem Licht dar. In Abhängigkeit von Bedingungen, wie z. B. dem Divergenzwinkel der Lichtquelle 2, kann von der Seitenfläche 70c emittiertes Licht Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit verursachen. Somit wird bei dieser Simulation angenommen, dass die Seitenfläche 70c eine Absorptionsfläche ist. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz ist die Seitenfläche 70c vorzugsweise eine Streuungsfläche.
Es wird angenommen, dass die Beleuchtungsvorrichtung 14 gemäß der Darstellung in 2 angeordnet ist. In 13 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 13 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hin zu.
13 zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung der Beleuchtungsvorrichtung 14 allgemein gleichförmig ist. Es ist auch ersichtlich, dass im Vergleich zu 3 (a) der ersten Ausführungsform die Beleuchtungsstärkenverteilung in den ±X-Achse-Richtungen aufgrund der Wirkung der ersten Emissionsfläche 72a breiter ist. Es ist ersichtlich, dass die Konfiguration der zweiten Ausführungsform eine gleichförmige Beleuchtungsstärkenverteilung über einen breiten Bereich hinweg mit hoher Lichtnutzungseffizienz bereitstellt.
< Drittes Modifizierungsbeispiel >
14 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 15 gemäß einem dritten Modifizierungsbeispiel der zweiten Ausführungsform schematisch darstellt. Die Beleuchtungsvorrichtung 15, die in 14 dargestellt wird, unterscheidet sich von der Beleuchtungsvorrichtung 14 der zweiten Ausführungsform in der Konfiguration der zweiten Emissionsfläche 7b.
Bei der Beleuchtungsvorrichtung 15 weist eine zweite Emissionsfläche 73b eine Freiflächenform ähnlich der ersten Emissionsfläche 72a auf. Die Freiflächenform weist eine Krümmung auf, die in den ±X-Achse-Richtungen mit der Mittellinie CL₁ als ein Mittelpunkt abnimmt. Die zweite Emissionsfläche 7b des optischen Elements 33 weist eine planare Form auf. Die zweite Emissionsfläche 73b eines optischen Elements 34 wiederum weist eine Freiflächenform auf. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Beleuchtungsvorrichtung 15 von der Beleuchtungsvorrichtung 14.
Die zweite Emissionsfläche 73b ist bei dem dritten Modifizierungsbeispiel beispielsweise eine Streuungsfläche mit einem Gaußschen Winkel von 2°.
Eine Seitenfläche 71c ist auf der Außenperipherie der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 73b ausgebildet. Bei dem dritten Modifizierungsbeispiel ist die Seitenfläche 71c eine Absorptionsfläche oder eine Streuungsfläche. Die Seitenfläche 71c kann jedoch eine optisch polierte Fläche sein.
15 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des dritten Modifizierungsbeispiels. Es wird angenommen, dass die Beleuchtungsvorrichtung 15 gemäß der Darstellung in 2 angeordnet ist.
15(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der Beleuchtungsvorrichtung 15 emittiertem Licht dar. 15(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der zweiten Emissionsfläche 73b der Beleuchtungsvorrichtung 15 emittiertem Licht dar. 15(c) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der ersten Emissionsfläche 72a der Beleuchtungsvorrichtung 15 emittiertem Licht dar.
15(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 73b emittiertem Licht dar. 15(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der zweiten Emissionsfläche 73b emittiertem Licht dar. 15(c) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertem Licht dar. Durch die Überlagerung der Beleuchtungsstärkenverteilung von 15(b) und der Beleuchtungsstärkenverteilung von 15(c) wird die Beleuchtungsstärkenverteilung von 15(a) erhalten.
In Abhängigkeit von Bedingungen, wie z. B. dem Divergenzwinkel der Lichtquelle 2, kann von der Seitenfläche 71c emittiertes Licht Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit verursachen. Somit wird bei dieser Simulation angenommen, dass die Seitenfläche 71c eine Absorptionsfläche ist. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz ist die Seitenfläche 71c vorzugsweise eine Streuungsfläche.
In 15 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 15 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hin zu.
15(a) zeigt, dass es in den Regionen 140a zu Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit kommt. Dies liegt wahrscheinlich an der Wirkung des Lichts, das die Seite in der -Y-Achse-Richtung der Wandfläche 20 anstrahlt. Also wird die Beleuchtungsstärkenverteilung (15(b)) des Lichts, das von der zweiten Emissionsfläche 73b emittiert wird, untersucht.
15(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung des von der zweiten Emissionsfläche 73b emittierten Lichts dar. Es ist ersichtlich, dass die Abschnitte mit hoher Beleuchtungsstärke in den Regionen 140b abgetrennt sind. Aus 13 und 15(a) ist ersichtlich, dass die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit durch Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 73b als eine flache Fläche verbessert wird. Die Beleuchtungsvorrichtung 14 weist weniger Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit als die Beleuchtungsvorrichtung 15 auf.
Somit ist, wenn die Lichtverteilung in der X-Achse-Richtung verbreitert wird, die zweite Emissionsfläche 73b vorzugsweise eine flache Fläche. Dies ist die Konfiguration des optischen Elements 33 der Beleuchtungsvorrichtung 14, die in 12 dargestellt wird.
Wenn die Krümmung der zweiten Emissionsfläche 73b weniger als die Krümmung des konkaven Abschnitts auf der Mittellinie CL₁ der ersten Emissionsfläche 72a in der X-Achse-Richtung beträgt, kann die Abtrennung der Abschnitte mit hoher Beleuchtungsstärke unterdrückt werden. Somit kann die Wirkung der Reduzierung der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit erreicht werden. Somit ist die zweite Emissionsfläche 73b vorzugsweise eine flache Fläche.
Die zweite Emissionsfläche 73b muss jedoch keine flache Fläche sein. Die zweite Emissionsfläche 73b kann eine Freiflächenform aufweisen. Diese Freiflächenform weist eine Krümmung auf, die in den ±X-Achse-Richtungen mit der Mittellinie CL₁ als ein Mittelpunkt abnimmt. Die Krümmung des konkaven Abschnitts auf der Mittellinie CL₁ der zweiten Emissionsfläche 73b ist jedoch im Vergleich zu der ersten Emissionsfläche 72a kleiner.
Die Krümmung der zweiten Emissionsfläche 73b in der X-Achse-Richtung kann in der +Z-Achse-Richtung abnehmen. Beispielsweise ist ein Endabschnitt der zweiten Emissionsfläche 73b auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung mit einem Endabschnitt der ersten Emissionsfläche 72a auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung verbunden. Somit ist der Endabschnitt der zweiten Emissionsfläche 73b auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung eine gekrümmte Fläche. Die Krümmung des konkaven Abschnitts der zweiten Emissionsfläche 73b nimmt in der +Z-Achse-Richtung ab. Der Endabschnitt der zweiten Emissionsfläche 73b auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung ist eine flache Fläche.
Die erste Emissionsfläche 72a und die zweite Emissionsfläche 73b können eine derartige Form aufweisen, dass die Krümmung in der X-Achse-Richtung auf der Mittellinie CL₁ von dem Endabschnitt der ersten Emissionsfläche 72a auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung zu dem Endabschnitt der zweiten Emissionsfläche 73b auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung stetig abnimmt. Dadurch kann die Verteilung von auf eine untere Seite der Wandfläche 20 ausgestrahltem Licht reduziert werden. Dadurch kann die Abtrennung der Abschnitte mit hoher Beleuchtungsstärke (Regionen 140b) aufgrund der Wirkung des Anstrahlungsabstands unterdrückt werden.
15(c) zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertem Licht allgemein gleichförmig ist. Aus diesem Ergebnis ist auch ersichtlich, dass die Form der zweiten Emissionsfläche 73b eine Ursache der Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit ist. Dann wird ersichtlich, dass die zweite Emissionsfläche 7b, die in 12 dargestellt wird, vorzugsweise eine flache Fläche ist.
Die zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung in der X-Achse-Richtung breiter als jene der ersten Ausführungsform ist. Die zweite Ausführungsform stellt ein Beispiel dar, in dem sich die zweite Emissionsfläche 72b der Form unterscheidet. Jedoch können sowohl die erste Emissionsfläche als auch die zweite Emissionsfläche Formen zur Verbreiterung der Beleuchtungsstärkenverteilung in der X-Achse-Richtung aufweisen. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Krümmung in der X-Achse-Richtung auf der Mittellinie CL₁ der zweiten Emissionsfläche kleiner als jene der ersten Emissionsfläche ist. Es wird bevorzugt, dass die zweite Emissionsfläche eine Form aufweist, die einer flachen Fläche nahe kommt.
Bei der zweiten Ausführungsform ist das anzustrahlende Objekt die Wandfläche 20. Die Beleuchtungsvorrichtung 15 ist an der Decke befestigt. Die Wandfläche 20 ist auf der Seite in der -Z-Achse-Richtung der Beleuchtungsvorrichtung 15 positioniert. Somit ist die optische Weglänge zur Wandfläche 20 des von der zweiten Emissionsfläche 73b emittierten Lichts länger als die optische Weglänge zu der Wandfläche 20 des von der ersten Emissionsfläche 72a emittierten Lichts.
Wenn es sich jedoch beispielsweise bei dem anzustrahlenden Objekt um eine Bodenfläche handelt, ist die optische Weglänge zu der Wandfläche 20 von der zweiten Emissionsfläche 73b emittierten Lichts kürzer als die optische Weglänge zu der Wandfläche 20 des von der ersten Emissionsfläche 72a emittierten Lichts. Somit wird bevorzugt, dass die erste Emissionsfläche 72a planar ist und zweite Emissionsfläche 73b konkav ist. In Abhängigkeit von der Differenz zwischen den optischen Weglängen zu dem anzustrahlenden Objekt werden die Krümmungen in der X-Achse-Richtung der konkaven Formen der Emissionsfläche 7 mit der Mittellinie CL₁ als ein Mittelpunkt geändert.
Die zweite Ausführungsform unterdrückt die Abtrennung der Abschnitte mit hoher Beleuchtungsstärke (Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit) durch Ausbilden der zweiten Emissionsfläche 7b als eine flache Fläche. Jedoch ist es bei der Beleuchtungsvorrichtung 15 durch das Ausbilden eines konvexen Abschnitts in der dritten Einfallsfläche 5 möglich, die Lichtverteilung aufgrund der konkaven Form der zweiten Emissionsfläche 73b zu reduzieren.
Dadurch wird gestattet, dass die erste Emissionsfläche 72a und die zweite Emissionsfläche 73b dieselbe Fläche sind. Beispielsweise wird gestattet, dass die erste Emissionsfläche 72a und die zweite Emissionsfläche 73b dieselbe konkave Form aufweisen. Durch das Ausbilden eines konvexen Abschnitts in der dritten Einfallsfläche 5 ist es möglich, den Divergenzwinkel von von der zweiten Emissionsfläche 73b emittiertem Licht kleiner als den Divergenzwinkel von von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertem Licht ausfallen zu lassen. Dadurch kann die Verteilung von auf die Wandfläche 20 ausgestrahltem Licht reduziert werden. Die Verteilung von auf die Wandfläche 20 ausgestrahltem Licht wird verschmälert. Dadurch wird die Abtrennung der Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 unterdrückt. Die Wirkung der Unterdrückung der Abtrennung der Abschnitte mit hoher Beleuchtungsstärke (Beleuchtungsstärkenverteilung) wird erreicht.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b als flache Flächen beschrieben wurden. Wenn jedoch eine Dicke des optischen Elements 33 oder 34 in der Y-Achse-Richtung groß ist, nimmt aus der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b oder 73b austretendes Licht ab. Somit wird bevorzugt, konvexe Abschnitte in der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b auszubilden, wodurch die Lichtnutzungseffizienz verbessert wird.
Hier gibt „konvexer Abschnitt“, jeweils beschrieben für die dritte Einfallsfläche 5, die erste Einfallsfläche 4a und die zweite Einfallsfläche 4b, das Ausbilden eines konvexen Abschnitts, der zu einer Seite, von der aus Licht einfällt, auf einer der Mittellinie CL₁ entsprechenden Linie (Mittellinie) vorragt, an. Die der Mittellinie CL₁ entsprechende Linie (Mittellinie) ist eine Linie auf der dritten Einfallsfläche 5, der ersten Einfallsfläche 4a oder der zweiten Einfallsfläche 4b. Beispielsweise ragen in der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b die konvexen Abschnitte in der +Y-Achse-Richtung vor. In der dritten Einfallsfläche 5 ragt der konvexe Abschnitt in der -Z-Achse-Richtung vor.
Die der Mittellinie CL₁ entsprechenden Linien (Mittellinien) sind jeweils eine Linie (Mittellinie), die einer Linie (der Mittellinie CL₁ ), die durch einen Schnittpunkt der optischen Achse C mit der Emissionsfläche 72 oder 73 hindurch und in einer Richtung zu der Wandfläche 20 (dem anzustrahlenden Objekt) hin verläuft, entspricht.
Bei der zweiten und der dritten Ausführungsform ist die Mittellinie CL₁ zur Erleichterung des Verständnisses eine gerade Linie auf der Emissionsfläche 72 oder 73. Jedoch ist gemäß der Beschreibung unter Bezugnahme auf 26, deren Beschreibung später erfolgt, die Mittellinie CL₁ keine gerade Linie, wenn die Emissionsfläche 72 oder 73 eine Krümmung in einer Richtung der Mittellinie CL₁ aufweist.
Hier sind die „der Mittellinie CL₁ entsprechenden Linien“ beispielsweise gerade Linien, die durch Verbinden, auf den jeweiligen Flächen, von Schnittpunkten von Lichtstrahlen, die die Mittellinie CL₁ erreichen, mit den jeweiligen Flächen erhalten werden. Die Lichtstrahlen werden von der Mitte der Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 2 emittiert. Die optischen Weglängen von der Lichtemissionsfläche der Lichtquelle 2 zu der Mittellinie CL₁ der Lichtstrahlen sind unter den Lichtstrahlen, die die Mittellinie CL₁ erreichen, die kürzesten.
Beispielsweise ist das optische Element bei jeder Ausführungsform zu einer Ebene, die die optische Achse C umfasst und zu einer YZ-Ebene parallel ist, symmetrisch. Somit sind beispielsweise Linien, die durch Verbinden, auf den jeweiligen Flächen, von Schnittpunkten der Lichtstrahlen, die in 23, 24 und 25 gezeigt werden, mit den jeweiligen Flächen erhalten werden, die „der Mittellinie CL₁ entsprechenden Linien“. Wenn die jeweiligen Flächen beispielsweise flache Flächen sind, sind die entsprechenden Linien gerade Linien. Wenn die jeweiligen Flächen gekrümmte Flächen sind, sind die entsprechenden Linien gekrümmte Linien. Die „Ebene, die die optische Achse C umfasst und zu einer YZ-Ebene parallel ist“ ist eine Ebene, die die optische Achse C und eine gerade Bezugslinie, deren Beschreibung später erfolgt, umfasst.
Beispielsweise wird eine Mittellinie (als eine gerade Bezugslinie bezeichnet) als eine gerade Linie, die durch einen Schnittpunkt P der optischen Achse C mit der Emissionsfläche 7 verläuft und zur optischen Achse C senkrecht ist, aufgefasst. Das Beleuchtungslicht wird in einer Richtung der Mittellinie (geraden Bezugslinie) asymmetrisch ausgestrahlt. In diesem Fall kann die Mittellinie CL₁ auf der Emissionsfläche 72 oder 73 als eine Linie (Mittellinie), die der Mittellinie (geraden Bezugslinie) entspricht, angesehen werden. Gerade Linien, die der geraden Bezugslinie entsprechen, können eine gerade Linie, die mit der geraden Bezugslinie zusammenfällt, umfassen. Gerade Linien, die zu der geraden Bezugslinie parallel sind, können eine gerade Linie, die mit der geraden Bezugslinie zusammenfällt, umfassen.
Die auf der Mittellinie CL₁ der jeweiligen Emissionsfläche 72 und 73 zentrierte konkave Form ändert den Divergenzwinkel in einer senkrecht zur geraden Bezugslinie in einer ZX-Ebene verlaufenden Richtung (der X-Achse-Richtung). Die ZX-Ebene ist eine Ebene, die zu der optischen Achse C senkrecht ist. Die senkrecht zu der geraden Bezugslinie in einer ZX-Ebene verlaufende Richtung ist eine Richtung, in der der Divergenzwinkel geändert wird. Die senkrecht zu der geraden Bezugslinie in einer ZX-Ebene verlaufende Richtung fällt mit einer senkrecht zu der Mittellinie CL₁ auf der Emissionsfläche 72 oder 73 verlaufenden Richtung zusammen.
Selbiges gilt für eine konkave Form auf einer anderen Fläche, die der konkaven Form auf der Emissionsfläche 72 oder 73 entspricht. Beispielsweise ändert eine konkave Form auf einer anderen Fläche bei Betrachtung auf der Emissionsfläche 72 oder 73 den Lichtdivergenzwinkel in derselben Richtung wie die konkave Form auf der Emissionsfläche 72 oder 73. Die zu der geraden Bezugslinie in einer ZX-Ebene senkrecht verlaufende Richtung fällt optisch mit der zu einer Mittellinie CL₂ auf der anderen Fläche senkrecht verlaufenden Richtung zusammen. Hier bezieht sich „senkrecht verlaufende Richtung“ auf eine Richtung, in der der Divergenzwinkel geändert wird. Selbiges gilt für eine konvexe Form zur Änderung des Divergenzwinkels.
Da jedoch die Wirkung der Verbreiterung der Beleuchtungsstärkenverteilung in der X-Achse-Richtung in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Krümmung der konvexen Form reduziert ist, muss sie passend festgelegt werden.
26 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Elements 33a bei Betrachtung aus der -Y-Achse-Richtung. Eine erste Emissionsfläche 72a des optischen Elements 33a weist auch eine Krümmung in der Z-Achse-Richtung auf. Die Region 720a ist entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer ZX-Ebene bei Betrachtung aus der -X-Achse-Richtung geneigt. Die Region 720b ist im Uhrzeigersinn zu einer ZX-Ebene bei Betrachtung aus der -X-Achse-Richtung geneigt.
Wenn eine Fläche mit einer konkaven Form eine Fläche ist, die in einer anderen Richtung als jener der Krümmung der konkaven Form wie oben gekrümmt ist, ist die Mittellinie CL₁ eine Linie entlang der gekrümmten Fläche. Die Mittellinie CL₁ ist eine Linie auf der Emissionsfläche 7, die durch den Schnittpunkt P der optischen Achse C mit der Emissionsfläche 7 hindurch geht und in einer Richtung zu der Wandfläche 20 (dem anzustrahlenden Objekt) hin verläuft. Somit kann die Mittellinie CL₁ außer einer geraden Linie eine gebogene Linie oder eine gekrümmte Linie sein. Bei der zweiten Ausführungsform ist die konkave Form auf der ersten Emissionsfläche 72a oder der zweiten Emissionsfläche 73b mit der Mittellinie CL₁ als ein Mittelpunkt ausgebildet.
Die Konfiguration bei der zweiten Ausführungsform ist mit Ausnahme der ersten Emissionsfläche und der zweiten Emissionsfläche der ersten Ausführungsform dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform. Die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Inhalte finden bei Jenem, das bei der zweiten Ausführungsform nicht beschrieben wird, Anwendung.
Dritte Ausführungsform
16 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 16 gemäß der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
Gemäß der Darstellung in 16 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 16 eine Lichtquelle 2 und ein optisches Element 35. Die Lichtquelle 2 emittiert Licht. Die Lichtquelle 2 ist zu der Lichtquelle 2 der ersten Ausführungsform identisch. Das optische Element 35 steuert die Lichtverteilung des von der Lichtquelle 2 emittierten Lichts. Eine dritte Einfallsfläche 5, eine erste Reflexionsfläche 6, eine zweite Reflexionsfläche 8, eine erste Emissionsfläche 72a, eine zweite Emissionsfläche 7b, Seitenflächen 9 und eine Seitenfläche 70c des optischen Elements 35 können im Hinblick auf die Konfiguration zu jenen, die bei der zweiten Ausführungsform beschrieben werden, und jenen des Modifizierungsbeispiels identisch sein, so dass auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Für die Konfigurationen, Funktionen, Arbeitsschritte oder dergleichen der Elemente, die zu jenen der ersten Ausführungsform identisch sind, gilt, wenn auf eine Beschreibung bei der dritten Ausführungsform verzichtet wird, ersatzweise die Beschreibung bei der ersten oder der zweiten Ausführungsform. Des Weiteren wird eine Beschreibung bei der dritten Ausführungsform hinsichtlich der Elemente, die zu jenen der ersten oder der zweiten Ausführungsform identisch sind, als Beschreibung der ersten oder der zweiten Ausführungsform verwendet. Hier umfassen die „Arbeitsschritte“ das Verhalten von Licht.
Nun wird das optische Element 35 beschrieben.
Das optische Element 35 unterscheidet sich von jenem der zweiten Ausführungsform in der Konfiguration einer ersten Einfallsfläche 41a und einer zweiten Einfallsfläche 41b.
Die erste Einfallsfläche 41a und die zweite Einfallsfläche 41b weisen Freiflächenformen auf. Die Freiflächenformen sind jeweils eine gekrümmte Fläche mit einer Krümmung, die in den ±X-Achse-Richtungen mit einer Mittellinie CL₂ als ein Mittelpunkt abnimmt. Die Formen der ersten Einfallsfläche 41a und der zweiten Einfallsfläche 41b sind auf der Mittellinie CL₂ als konkave Flächen positioniert.
Die Mittellinie CL₂ ist eine Linie, die der Mittellinie CL₁ gemäß obiger Beschreibung entspricht. Die Mittellinie CL₁ ist eine gerade Linie auf der Emissionsfläche 72, die durch einen Schnittpunkt der optischen Achse C mit der Emissionsfläche 72 hindurchgeht und in einer Richtung zu der Wandfläche 20 (dem anzustrahlenden Objekt) hin verläuft. Das optische Element 35 der Beleuchtungsvorrichtung 16 weist eine Form auf, die zu einer Ebene, die die optische Achse C umfasst und zu einer YZ-Ebene parallel ist, symmetrisch ist. Somit fällt die Mittellinie CL₁ bei Betrachtung in der Y-Achse-Richtung mit der Mittellinie CL₂ zusammen. Die Mittellinie CL₁ und die Mittellinie CL₂ sind gerade Linien, die durch die optische Achse C hindurchgehen und zu der Z-Achse parallel sind.
Beispielsweise gibt es einen Fall, in dem eine Form, die durch Drehen der Freiflächenform der ersten Emissionsfläche 72a um die Z-Achse um 180° erhalten wird, um die X-Achse gemäß der ersten Einfallsfläche 41a oder der zweiten Einfallsfläche 41b geneigt ist. Auf diese Art und Weise werden konkave Formen in der ersten Einfallsfläche 41a und der zweiten Einfallsfläche 41b ausgebildet.
Auf die erste Einfallsfläche 41a und die zweite Einfallsfläche 41b einfallendes Licht wird derart gebrochen, dass es sich in den ±X-Achse-Richtungen verteilt. Dann breitet sich durch die erste Einfallsfläche 41a und die zweite Einfallsfläche 41b eindringendes Licht zu der ersten Emissionsfläche 72a hin aus.
Die erste Emissionsfläche 72a weist eine Freiflächenform auf. Diese Freiflächenform ist so ausgebildet, dass ihre Krümmung in den ±X-Achse-Richtungen mit der Mittellinie CL₁ als ein Mittelpunkt abnimmt.
Dabei wird von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertes Licht auf die Wandfläche 20 ausgestrahlt, verteilt sich in den ±X-Achse-Richtungen mehr als bei der zweiten Ausführungsform. Das von der ersten Emissionsfläche 72a emittierte Licht wird ausgestrahlt und verteilt sich in der Breitenrichtung der Wandfläche 20. Dadurch wird ermöglicht, Licht weitläufig auf die Wandfläche 20 auszustrahlen.
Die Seitenfläche 70c ist zu der Seitenfläche 70c des optischen Elements 33 identisch. Bei dem optischen Element 35 ist die Seitenflächen 70c auf der Außenperipherie der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b ausgebildet. Bei der dritten Ausführungsform ist die Seitenfläche 70c eine Absorptionsfläche oder eine Streuungsfläche. Die Seitenfläche 70c kann jedoch eine optisch polierte Fläche sein. In Abhängigkeit des Divergenzwinkelvermögens der Lichtquelle 2 kann die Seitenfläche 70c Auswirkungen auf die Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit auf der Wandfläche 20 haben. Somit wird die Seitenfläche 70c vorzugsweise einer Schwärzungsbehandlung unterzogen oder als eine Streuungsfläche ausgebildet.
17 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen der dritten Ausführungsform.
17(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der Beleuchtungsvorrichtung 16 emittiertem Licht dar. 17(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertem Licht dar. Es wird angenommen, dass die Beleuchtungsvorrichtung 16 gemäß der Darstellung in 2 angeordnet ist.
17(a) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht dar. 17(b) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertem Licht dar.
In Abhängigkeit von Bedingungen, wie z. B. dem Divergenzwinkel der Lichtquelle 2, kann von der Seitenfläche 70c emittiertes Licht Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit verursachen. Somit wird bei dieser Simulation angenommen, dass die Seitenfläche 70c eine Absorptionsfläche ist. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz ist die Seitenfläche 70c vorzugsweise eine Streuungsfläche.
In 17 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 17 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hinzu.
17(a) zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung gleichförmig ist. Es ist auch ersichtlich, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung um 1350 mm in der Y-Achse-Richtung breiter als die Beleuchtungsstärkenverteilung von 13 der zweiten Ausführungsform in der X-Achse-Richtung ist. Es ist ersichtlich, dass es durch das derartige Ausbilden der ersten Einfallsfläche 41a und der zweiten Einfallsfläche 41b, dass sie konkave Flächen aufweisen, möglich ist, eine rechteckige Beleuchtungsstärkenverteilung zu einer breiten elliptischen Verteilung zu ändern.
17(b) zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung um 1350 mm in der Y-Achse-Richtung breiter als die Beleuchtungsstärkenverteilung von 15(c) in der X-Achse-Richtung ist. 13 stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung der Wandfläche 20 von von der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b der Beleuchtungsvorrichtung 14 von 12 emittiertem Licht dar. 15(c) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der ersten Emissionsfläche 72a der Beleuchtungsvorrichtung 15 von 14 emittiertem Licht dar.
Dies zeigt eine Wirkung, die durch das Ausbilden von konkaven Abschnitten in der ersten Einfallsfläche 41a und der zweiten Einfallsfläche 41b erreicht wird. Insbesondere ist die Wirkung der zweiten Einfallsfläche 41b, die zu einer ZX-Ebene abgewinkelt ist, groß. Beispielsweise wird durch das Vorsehen eines konkaven Abschnitts in einer geneigten Fläche (beispielsweise der zweiten Einfallsfläche 41b) unerwünschtes Licht in dem optischen Element reduziert. Dies wird später genau beschrieben.
Die Neigung der zweiten Einfallsfläche 41b des optischen Elements 35 entspricht jener bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifizierungsbeispiele. Die zweite Einfallsfläche 41b ist zu einer ZX-Ebene abgewinkelt. In 16 ist die zweite Einfallsfläche 41b in der Y-Achse-Richtung bezüglich einer ZX-Ebene geneigt. Die zweite Einfallsfläche 41b ist eine Fläche, die durch Drehen einer zu einer ZX-Ebene parallelen Ebene im Uhrzeigersinn um die X-Achse bei Betrachtung von +X erhalten wird.
< Viertes Modifizierungsbeispiel >
18 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 17 gemäß einem vierten Modifizierungsbeispiel der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 17, die in 18 dargestellt wird, weist mit Ausnahme der Konfiguration der ersten Einfallsfläche 4a, der zweiten Einfallsfläche 4b und der dritten Einfallsfläche 5 dieselbe Konfiguration wie die Beleuchtungsvorrichtung 14 auf. Die Beleuchtungsvorrichtung 17 umfasst nicht die dritte Einfallsfläche 5. Die Beleuchtungsvorrichtung 17 unterscheidet sich darin, dass sie anstatt der ersten Einfallsfläche 4a und der zweiten Einfallsfläche 4b der Beleuchtungsvorrichtung 14 eine Einfallsfläche 4c aufweist. Die Einfallsfläche 4c ist beispielsweise eine zu einer ZX-Ebene parallele flache Fläche.
19 ist eine grafische Simulationsdarstellung zur Erläuterung der Wirkungen des vierten Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform.
19 stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 von von der Beleuchtungsvorrichtung 17 emittiertem Licht dar. 19 stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht dar. Es wird angenommen, dass die Beleuchtungsvorrichtung 17 gemäß der Darstellung in 2 angeordnet ist.
In Abhängigkeit von Bedingungen, wie z. B. dem Divergenzwinkel der Lichtquelle 2, kann von der Seitenfläche 70c emittiertes Licht Beleuchtungsstärkenungleichmäßigkeit verursachen. Somit wird bei dieser Simulation angenommen, dass die Seitenfläche 70c eine Absorptionsfläche ist. Im Hinblick auf die Lichtnutzungseffizienz ist die Seitenfläche 70c vorzugsweise eine Streuungsfläche.
In 19 stellen die horizontalen Achsen die Position in der X-Achse-Richtung dar. Die vertikalen Achsen stellen die Position in der Y-Achse-Richtung dar. Die X-Achse-Richtung ist die Breitenrichtung der Wandfläche 20. Die Y-Achse-Richtung ist die Höhenrichtung der Wandfläche 20.
In 19 wird die Beleuchtungsstärke gezeigt, die durch Konturlinien in zehn Bereiche unterteilt wird. Die Beleuchtungsstärke nimmt zur Mitte der Konturlinien hin zu.
19 zeigt, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung um 1800 mm in der Y-Achse-Richtung breiter als jene von 13 ist. 19 zeigt des Weiteren, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung um 1800 mm in der Y-Achse-Richtung breiter als jene von 15(c) ist. 13 stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von von der ersten Emissionsfläche 72a und der zweiten Emissionsfläche 7b emittiertem Licht dar. 15(c) stellt die Beleuchtungsstärkenverteilung von durch die erste Einfallsfläche 4a oder die zweite Einfallsfläche 4b eindringenden und von der ersten Emissionsfläche 72a emittiertem Licht dar.
Die erste Emissionsfläche 72a eines optischen Elements 36 ist in Bezug auf die Konfiguration zu jener des optischen Elements 33 oder 34 identisch. Nichtsdestotrotz zeigt das vierte Modifizierungsbeispiel der dritten Ausführungsform die Wirkung der Verbreiterung der Beleuchtungsstärkenverteilung in der X-Achse-Richtung.
Während die Einfallsfläche 4c eine flache Fläche ist, ist die Form der ersten Emissionsfläche 72a eine Freiflächenform mit einer Krümmung, die in den ±X-Achse-Richtungen mit der Mittellinie CL₁ als ein Mittelpunkt abnimmt. Dabei kann die Beleuchtungsstärkenverteilung in der X-Achse-Richtung verbreitert sein, was in 19 gezeigt wird.
Bei der Beleuchtungsvorrichtung 16, die in 16 dargestellt wird, ist die zweite Einfallsfläche 41b zu einer Z X-Ebene abgewinkelt (diesbezüglich geneigt). Weiterhin ist der konkave Abschnitt bei der Beleuchtungsvorrichtung 16 in der zweiten Einfallsfläche 41b ausgebildet. 17 zeigt, dass die Beleuchtungsvorrichtung 16 die Beleuchtungsstärkenverteilung elliptisch und in hohem Maße ausweiten kann.
Deshalb wird, wenn die zweite Einfallsfläche 41b in der Z-Achse-Richtung zu einer ZX-Ebene abgewinkelt (diesbezüglich geneigt) ist, bevorzugt, einen konkaven Abschnitt in der zweiten Einfallsfläche 41b auszubilden. Es ist ersichtlich, dass dadurch die Wirkung der starken Ausweitung der Beleuchtungsstärkenverteilung auf der Wandfläche 20 bereitgestellt wird.
Beispielsweise wird bei dem optischen Element 36, wenn der Abstand in der Y-Achse-Richtung von der Einfallsfläche 4c zu der ersten Emissionsfläche 72a lang ist, durch die Einfallsfläche 4c eindringendes Licht, wenn eine konkave Form auf der Einfallsfläche 4c ausgebildet ist, von den Seitenflächen 9 reflektiert und wird zu unerwünschtem Licht; oder es können Nachteile, wie z. B. dass durch die Einfallsfläche 4c eindringendes Licht die erste Emissionsfläche 72a nicht erreicht, auftreten.
Wenn die zweite Einfallsfläche 41b zu einer ZX-Ebene abgewinkelt (diesbezüglich geneigt) ist, ist der Abstand in der Y-Achse-Richtung von der zweiten Einfallsfläche 41b zu der ersten Emissionsfläche 72a kurz. Somit erreichen Lichtstrahlen, wenn eine konkave Form auf der zweiten Einfallsfläche 41b vorgesehen ist, die erste Emissionsfläche 72a effizient, und die ist für eine starke Ausweitung der Beleuchtungsstärkenverteilung effektiv.
Eine optische Weglänge von der zweiten Einfallsfläche 41b zu der Emissionsfläche 72 beträgt weniger als eine optische Weglänge von der Einfallsfläche 4c zu der Emissionsfläche 72. Somit erreichen viele Lichtstrahlen die Emissionsfläche 72, selbst wenn die Krümmung der konkaven Fläche groß ist. Wenn beispielsweise die Krümmung einer konkaven Fläche als die erste Einfallsfläche 41a zunimmt, nimmt die Anzahl an Lichtstrahlen, die die Seitenflächen 9 erreichen, zu. Somit nimmt die Anzahl an Lichtstrahlen, die die Emissionsfläche 72 erreichen, ab. Für eine effiziente Ausweitung der Beleuchtungsstärkenverteilung wird eine Neigung wie bei der zweiten Einfallsfläche 41b bevorzugt.
< Fünftes Modifizierungsbeispiel >
20 ist ein Konfigurationsdiagramm, das die Hauptkomponenten der Beleuchtungsvorrichtung 18 gemäß einem fünften Modifizierungsbeispiel der dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 18 unterscheidet sich von der Beleuchtungsvorrichtung 16 der dritten Ausführungsform in der Konfiguration einer ersten Reflexionsfläche 63. Ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 63 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung ist in der -Y-Achse-Richtung im Vergleich zu der Beleuchtungsvorrichtung 16 verlängert. Die Länge B₄ ist zu der Emissionsfläche 72 hin länger als jene des optischen Elements 35.
Bei der Beleuchtungsvorrichtung 16 breitet sich von dem Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, Licht, das durch die Seite in der -Y-Achse-Richtung des Endabschnitts der ersten Reflexionsfläche 6 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung hindurch gegangen ist, in der +Z-Achse-Richtung aus. Die Beleuchtungsvorrichtung 17 kann derartiges Licht in einer Richtung (-Z-Achse-Richtung) zu der Wandfläche 20 hin reflektieren.
Dies kann verhindern, dass blendendes Licht in der +Z-Achse-Richtung in einem Winkel zur optischen Achse C emittiert wird. Es ist möglich, dass in einer Richtung von der Wandfläche 20 weg emittierte Licht zu unterdrücken. Es ist auch möglich, es zu der Wandfläche 20 auszustrahlen, wodurch die Lichtnutzungseffizienz verbessert wird.
22 ist ein Beispiel für eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 18 des fünften Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform, die durch 20 dargestellt wird.
Die konkaven Formen gemäß der Beschreibung für das optische Element 35 der Beleuchtungsvorrichtung 16 sind auf der ersten Einfallsfläche 41a und der zweiten Einfallsfläche 41b ausgebildet. Somit weist die erste Einfallsfläche 41a eine konkave Form in der X-Achse-Richtung auf. Eine konkave Fläche ist dahingehend in der zweiten Einfallsfläche 41b ausgebildet, eine konkave Form von dem Endabschnitt auf der Seite in der +X-Achse-Richtung und dem Endabschnitt auf der Seite in der -X-Achse-Richtung zu der Mitte in der X-Achse-Richtung zu bilden. Die zweite Einfallsfläche 41b weist eine konkave Form in der X-Achse-Richtung auf.
21 ist ein Strahlenverfolgungsdiagramm, das die Wirkungen des fünften Modifizierungsbeispiels der dritten Ausführungsform anzeigt.
Wie der Lichtstrahl 200 in 21 wird der Lichtstrahl 200, der von dem Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche 63 auf der Seite in der -Y-Achse-Richtung reflektiert wird, nach der Verringerung des Winkels (der Neigung) zu (bezüglich) der optischen Achse C emittiert. Wäre die erste Reflexionsfläche 63 nicht verlängert, würde der Lichtstrahl 200 in der +Z-Achse-Richtung in einem größeren Winkel zur optischen Achse C emittiert werden. Im Falle des optischen Elements 35 breitet sich ein Lichtstrahl ähnlich dem Lichtstrahl 200 auf der Seite in der +Z-Achse-Richtung des Lichtstrahls 200 aus.
Dies kann verhindern, dass blendendes Licht einen Betrachter, der die Wandfläche 20 von der Richtung in der +Z-Achse-Richtung betrachtet, erreicht. Weiterhin kann durch seine Reflexion zu der Wandfläche 20 hin die Lichtnutzungseffizienz verbessert werden. Die Reflexion des Lichtstrahls 200 durch die erste Reflexionsfläche 63 ist beispielsweise eine Totalreflexion.
Die dritte Ausführungsform ist im Hinblick auf die Konfiguration mit Ausnahme der Konfiguration der ersten Einfallsfläche, der zweiten Einfallsfläche, der ersten Emissionsfläche und der zweiten Emissionsfläche zur ersten Ausführungsform identisch. Die erste Reflexionsfläche 63 des fünften Modifizierungsbeispiels unterscheidet sich von der ersten Reflexionsfläche 6 der ersten Ausführungsform. Die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Inhalte finden bei Jenem, das bei der dritten Ausführungsform nicht beschrieben wird, Anwendung.
Die dritte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsstärkenverteilung in der X-Achse-Richtung breiter als jene der zweiten Ausführungsform ist. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform in der Form der ersten Einfallsfläche und der zweiten Einfallsfläche. Ansonsten ist sie hinsichtlich der Konfiguration zur zweiten Ausführungsform identisch. Die bei der zweiten Ausführungsform beschriebenen Inhalte finden bei Jenem, das bei der dritten Ausführungsform nicht beschrieben wird, Anwendung.
Die Beleuchtungsvorrichtungen 14, 15, 16, 17 und 18, die bei der zweiten und der dritten Ausführungsform beschrieben werden, können die Breite des beleuchteten Bereichs einstellen, selbst wenn verschiedene Lichtstrahlen des Anstrahlungslichts verschiedene optische Weglängen aufweisen. Dann können die Beleuchtungsvorrichtungen 14, 15, 16, 17 und 18 die Breite des beleuchteten Bereichs vereinheitlichen.
Bei den obigen Ausführungsformen werden Begriffe, wie z. B. „parallel“ oder „senkrecht“, verwendet, die Positionsbeziehungen zwischen Teilen oder den Formen von Teilen angeben. Diese Begriffe sollen Bereiche umfassen, bei denen Herstellungstoleranzen, Montagevariationen oder dergleichen berücksichtigt werden. Somit sollen Anführungen in den Ansprüchen, die die Positionsbeziehungen zwischen Teilen oder die Formen von Teilen angeben, Bereiche umfassen, bei denen Herstellungstoleranzen, Montagevariationen oder dergleichen berücksichtigt werden.
Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung, obgleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben wurden, nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
Basierend auf den obigen Ausführungsformen werden Inhalte der Erfindung im Folgenden als Anhänge (1) bis (3) beschrieben. In den Anhängen (1) bis (3) ist die Nummerierung unabhängig. Somit umfassen beispielsweise die Anhänge (1) und (2) jeweils „Anhang 1“.
Die Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (1) können bei den Vorrichtungen von Anhang (2) oder (3) vorgesehen werden. Die Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (2) können bei den Vorrichtungen von Anhang (3) vorgesehen werden. Es ist möglich, Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (1), Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (2) und Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (3) zu kombinieren. Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (1), Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (2) und Merkmale der Vorrichtungen von Anhang (3) können kombiniert werden.
< Anhang (1) >
< Anhang 1 >
Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:

eine Lichtquelle; und
ein optisches Element zur Aufnahme von von der Lichtquelle emittiertem Licht, wobei
das optische Element eine erste Einfallsfläche, eine zweite Einfallsfläche, eine dritte Einfallsfläche, eine erste Emissionsfläche, eine zweite Emissionsfläche und eine erste Reflexionsfläche umfasst;
ein erster Endabschnitt der ersten Einfallsfläche und ein erster Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche auf der Seite der Lichtquelle verbunden sind;
ein erster Endabschnitt der dritten Einfallsfläche und ein zweiter Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche auf der Seite der zweiten Emissionsfläche verbunden sind; ein zweiter Endabschnitt der dritten Einfallsfläche und ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche auf der Seite der Lichtquelle verbunden sind;
auf die erste Einfallsfläche und die zweite Einfallsfläche einfallendes Licht von der ersten Emissionsfläche emittiert wird;
auf der dritten Einfallsfläche einfallendes Licht von der ersten Reflexionsfläche reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche emittiert wird; und
die zweite Emissionsfläche eine Fläche ist, die einer Diffusionsbehandlung unterzogen wird.

< Anhang 2 >
Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:

eine Lichtquelle; und
ein optisches Element zur Aufnahme von von der Lichtquelle emittiertem Licht, wobei
das optische Element eine erste Einfallsfläche, eine zweite Einfallsfläche, eine dritte Einfallsfläche, eine erste Emissionsfläche, eine zweite Emissionsfläche und eine erste Reflexionsfläche umfasst;
ein erster Endabschnitt der ersten Einfallsfläche und ein erster Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche auf der Seite der Lichtquelle verbunden sind;
ein erster Endabschnitt der dritten Einfallsfläche und ein zweiter Endabschnitt der zweiten Einfallsfläche auf der Seite der zweiten Emissionsfläche verbunden sind; ein zweiter Endabschnitt der dritten Einfallsfläche und ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche auf der Seite der Lichtquelle verbunden sind;
auf die erste Einfallsfläche und die zweite Einfallsfläche einfallendes Licht von der ersten Emissionsfläche emittiert wird;
auf der dritten Einfallsfläche einfallendes Licht von der ersten Reflexionsfläche reflektiert und von der zweiten Emissionsfläche emittiert wird; und
die dritte Emissionsfläche eine Fläche ist, die einer Diffusionsbehandlung unterzogen wird.

< Anhang 3 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 1 oder 2, wobei
die erste Emissionsfläche eine Freiflächenform aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die erste Emissionsfläche eine konkave Form in der Mitte davon aufweist und eine Krümmung aufweist, die von der Mitte weg zunimmt;
die zweite Emissionsfläche eine Freiflächenform aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die zweite Emissionsfläche eine konkave Form in der Mitte davon aufweist und eine Krümmung aufweist, die von der Mitte weg zunimmt; und
die Krümmung in der Mitte der zweiten Emissionsfläche kleiner als die Krümmung in der Mitte der ersten Emissionsfläche ist.
< Anhang 4 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 1 oder 2, wobei
die erste Emissionsfläche eine Freiflächenform aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die erste Emissionsfläche eine konkave Form in der Mitte davon aufweist und eine Krümmung aufweist, die von der Mitte weg zunimmt; und
die zweite Emissionsfläche eine flache Fläche ist.
< Anhang 5 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 1 oder 2, wobei
die erste Emissionsfläche eine Freiflächenform aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die erste Emissionsfläche eine konkave Form in der Mitte davon aufweist und eine Krümmung aufweist, die von der Mitte weg zunimmt;
die zweite Emissionsfläche eine Freiflächenform aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die zweite Emissionsfläche eine konkave Form in der Mitte davon aufweist und eine Krümmung aufweist, die von der Mitte weg zunimmt; und
ein konvexer Abschnitt in der dritten Einfallsfläche ausgebildet ist.
< Anhang 6 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-5, wobei die zweite Einfallsfläche einen konkaven Abschnitt aufweist, der auf der Seite der ersten Emissionsfläche ausgebildet ist.
< Anhang 7 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-5, wobei
das optische Element eine zweite Reflexionsfläche umfasst, die mit einem zweiten Endabschnitt der ersten Einfallsfläche auf der Seite der Lichtquelle verbunden ist; und
das optische Element eine Emissionsfläche umfasst, und ein Endabschnitt der ersten Reflexionsfläche auf der Seite der zweiten Emissionsfläche auf der Seite der Emissionsfläche eines Endabschnitts der zweiten Reflexionsfläche auf der Seite der ersten Emissionsfläche positioniert ist.
< Anhang 8 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-7, wobei die erste Einfallsfläche und die zweite Einfallsfläche dieselbe Fläche sind.
< Anhang (2) >
< Anhang 1 >
Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht; und
ein optisches Element zur Aufnahme des Lichts und zur bezüglich einer optischen Achse der Lichtquelle asymmetrischen Ausstrahlung des aufgenommenen Lichts, wobei
das optische Element eine erste Einfallsfläche zur Aufnahme des Lichts und eine Reflexionsfläche zur Reflexion des Lichts umfasst;
das Licht, das die erste Einfallsfläche von der Lichtquelle erreicht, erstes Licht, das durch die erste Einfallsfläche hindurchgeht, und zweites Licht, das von der ersten Einfallsfläche reflektiert wird, umfasst; und
ein Streuungsabschnitt zur Streuung des zweiten Lichts auf einer optischen Weglänge des zweiten Lichts vorgesehen ist.
< Anhang 2 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 1, wobei der Streuungsabschnitt in der ersten Einfallsfläche und/oder der Reflexionsfläche vorgesehen ist.
< Anhang 3 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 1 oder 2, wobei das optische Element eine Emissionsfläche zum Emittieren des von der Reflexionsfläche reflektierten Lichts umfasst.
< Anhang 4 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 3, wobei der Streuungsabschnitt in der Emissionsfläche vorgesehen ist.
< Anhang 5 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-4, wobei drittes Licht, das die Reflexionsfläche von der Lichtquelle direkt erreicht, von der Reflexionsfläche reflektiert wird.
< Anhang 6 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 5, wobei auf der Emissionsfläche eine Region, durch die das zweite Licht hindurchgeht, näher an der optischen Achse ist als eine Region, durch die das dritte Licht hindurchgeht.
< Anhang 7 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 5 oder 6, wobei die Reflexionsfläche in einer Richtung der optischen Achse eine konkave Form für das die Reflexionsfläche erreichende dritte Licht aufweist.
< Anhang 8 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-7, wobei
die erste Einfallsfläche eine erste Region, wo das zweite Licht reflektiert wird, umfasst und die erste Region bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist; und
die erste Region einen ersten Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse und einen von der optischen Achse entfernten zweiten Endabschnitt umfasst und der erste Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle des zweiten Endabschnitts in einer Richtung der optischen Achse positioniert ist.
< Anhang 9 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-8, wobei
die Reflexionsfläche eine zweite Region, wo das zweite Licht reflektiert wird, umfasst und die zweite Region bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist; und
die zweite Region einen dritten Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse und einen von der optischen Achse entfernten vierten Endabschnitt umfasst und der dritte Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle des vierten Endabschnitts in einer Richtung der optischen Achse positioniert ist.
< Anhang 10 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-4, wobei
das optische Element eine zweite Einfallsfläche umfasst; und
die zweite Einfallsfläche zwischen der ersten Einfallsfläche und der Reflexionsfläche positioniert ist.
< Anhang 11 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 10, wobei der Streuungsabschnitt in der zweiten Einfallsfläche vorgesehen ist.
< Anhang 12 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 10 oder 11, wobei das zweite Licht und das dritte Licht, die die Reflexionsfläche von der Lichtquelle direkt erreichen, durch die zweite Einfallsfläche hindurchgehen und die Reflexionsfläche erreichen.
< Anhang 13 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 12, wobei auf der Emissionsfläche eine Region, durch die das zweite Licht hindurchgeht, näher an der optischen Achse ist als eine Region, durch die das dritte Licht hindurchgeht.
< Anhang 14 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 12 oder 13, wobei die Reflexionsfläche in einer Richtung der optischen Achse eine konkave Form für das die Reflexionsfläche erreichende dritte Licht aufweist.
< Anhang 15 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 10-14, wobei
die erste Einfallsfläche eine erste Region, wo das zweite Licht reflektiert wird, umfasst und die erste Region bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist; und
die erste Region einen ersten Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse und einen von der optischen Achse entfernten zweiten Endabschnitt umfasst und der erster Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle des zweiten Endabschnitts in einer Richtung der optischen Achse positioniert ist.
< Anhang 16 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 10-18, wobei
die Reflexionsfläche eine zweite Region, wo das zweite Licht reflektiert wird, umfasst und die zweite Region bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist; und
die zweite Region einen dritten Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse und einen von der optischen Achse entfernten vierten Endabschnitt umfasst und der dritte Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle des vierten Endabschnitts in einer Richtung der optischen Achse positioniert ist.
< Anhang 17 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 10-14, wobei
die zweite Einfallsfläche bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist und einen fünften Endabschnitt in der Nähe der Lichtquelle und einen von der Lichtquelle entfernten sechsten Endabschnitt in einer Richtung der optischen Achse umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 17, wobei
die erste Einfallsfläche eine erste Region, wo das zweite Licht reflektiert wird, umfasst und die erste Region bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist; und
die erste Region einen ersten Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse und einen von der optischen Achse entfernten zweiten Endabschnitt umfasst und der erste Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle des zweiten Endabschnitts in einer Richtung der optischen Achse positioniert ist.
< Anhang 19 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 18, wobei der sechste Endabschnitt an einer Position des zweiten Endabschnitts positioniert ist.
< Anhang 20 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 19, wobei der sechste Endabschnitt mit dem zweiten Endabschnitt verbunden ist.
< Anhang 21 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 17-20, wobei
die Reflexionsfläche eine zweite Region, wo das zweite Licht reflektiert wird, umfasst und die zweite Region bezüglich einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist; und
die zweite Region einen dritten Endabschnitt in der Nähe der optischen Achse und einen von der optischen Achse entfernten vierten Endabschnitt umfasst und der dritte Endabschnitt auf der Seite der Lichtquelle des vierten Endabschnitts in einer Richtung der optischen Achse positioniert ist.
< Anhang 22 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 21, wobei der fünfte Endabschnitt an einer Position des dritten Endabschnitts positioniert ist.
< Anhang 23 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 22, wobei der fünfte Endabschnitt mit dem dritten Endabschnitt verbunden ist.
< Anhang 24 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-23, wobei das zweite Licht in Beleuchtungslicht enthalten ist.
< Anhang 25 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-23, wobei die Reflexionsfläche in einer Richtung der optischen Achse eine konkave Form für das die Reflexionsfläche erreichende zweite Licht aufweist.
< Anhang 26 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-25, wobei die erste Einfallsfläche näher an der optischen Achse als die Reflexionsfläche positioniert ist.
< Anhang 27 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-26, wobei der Streuungsabschnitt einen Gaußschen Winkel von 2-4 Grad als sein Streuvermögen aufweist.
< Anhang 28 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-27, wobei der Streuungsabschnitt von einer Fläche, die mehrere Ebenen umfasst, gebildet wird.
< Anhang 29 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-27, wobei der Streuungsabschnitt durch eine Fläche, die mehrere gekrümmte Flächen umfasst, gebildet wird.
< Anhang 30 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 28 oder 29, wobei der Streuungsabschnitt in der Reflexionsfläche vorgesehen ist.
< Anhang 31 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-30, wobei der Streuungsabschnitt auf einer optischen Weglänge des zweiten Lichts in der zweiten Einfallsfläche vorgesehen ist.
< Anhang (3) >
< Anhang 1 >
Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht; und
ein optisches Element zur Aufnahme des Lichts und zur bezüglich einer optischen Achse der Lichtquelle asymmetrischen Ausstrahlung des aufgenommenen Lichts, wobei
das optische Element eine Emissionsfläche zum Emittieren des aufgenommenen Lichts umfasst;
das von der Emissionsfläche ausgestrahlte Licht einen Lichtstrahl mit einer kurzen optischen Weglänge und einen Lichtstrahl mit einer langen optischen Weglänge umfasst und die Emissionsfläche eine erste Region zum Emittieren des Lichtstrahls mit der kurzen optischen Weglänge und eine zweite Region zum Emittieren des Lichtstrahls mit der langen optischen Weglänge umfasst; und
ein Divergenzwinkel des Lichts von der ersten Region größer als ein Divergenzwinkel des Lichts von der zweiten Region ist.
< Anhang 2 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 1, wobei das optische Element das Licht in einer Richtung einer geraden Bezugslinie, die durch einen Schnittpunkt der optischen Achse mit der Emissionsfläche hindurchgeht und zu der optischen Achse senkrecht verläuft, asymmetrisch ausstrahlt.
< Anhang 3 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 2, wobei die erste Region in einer Richtung, in der sich die gerade Bezugslinie von der zweiten Region erstreckt, positioniert ist.
< Anhang 4 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 2 oder 3, wobei der Divergenzwinkel ein Divergenzwinkel in einer senkrecht zu der geraden Bezugslinie auf der Emissionsfläche verlaufenden Richtung ist.
< Anhang 5 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 2-4, wobei bei dem optischen Element eine gekrümmte Flächenform zur Änderung des Lichtdivergenzwinkels auf einer Brechungsfläche und/oder einer Reflexionsfläche, die sich auf einer optischen Weglänge des Lichts befinden, mit einer Linie auf der mindestens einen Fläche als eine Mittelachse ausgebildet ist, wobei es sich bei der Linie um eine Linie handelt, die einer parallel zu der geraden Bezugslinie verlaufenden geraden Linie entspricht.
< Anhang 6 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 2-4, wobei
das optische Element auf einer Fläche auf einer optischen Weglänge des Lichts eine gekrümmte Flächenform zur Änderung eines Lichtdivergenzwinkels umfasst; und
die gekrümmte Flächenform mit einer Linie auf der Fläche, die einer parallel zu der geraden Bezugslinie verlaufenden geraden Linie entspricht, als eine Mittellinie gekrümmt ist.
< Anhang 7 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 5 oder 6, wobei das optische Element eine erste Fläche zur Vergrößerung des Divergenzwinkels durch die gekrümmte Flächenform umfasst.
< Anhang 8 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 7, wobei
die erste Fläche eine Brechungsfläche mit einer konkaven Form als die gekrümmte Flächenform ist; und eine Krümmung der konkaven Form einer Region auf der Fläche, durch die der Lichtstrahl mit der kurzen optischen Weglänge hindurchgeht, größer als eine Krümmung der konkaven Form einer Region auf der Fläche, durch die der Lichtstrahl mit der langen optischen Weglänge hindurchgeht, ist.
< Anhang 9 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 7 oder 8, wobei die erste Fläche die Emissionsfläche ist.
< Anhang 10 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 7, wobei
die erste Fläche eine Reflexionsfläche mit einer konvexen Form als die gekrümmte Flächenform ist;
eine Krümmung der konvexen Form einer Region auf der Fläche, wo der Lichtstrahl mit der kurzen optischen Weglänge reflektiert wird, größer als eine Krümmung der konvexen Form einer Region auf der Fläche, wo der Lichtstrahl mit der langen optischen Weglänge reflektiert wird, ist.
< Anhang 11 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 7-10, wobei die Region auf der ersten Fläche, durch die der Lichtstrahl mit der langen optischen Weglänge hindurchgeht, eine planare Form umfasst.
< Anhang 12 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 7-11, wobei das optische Element eine zweite Fläche zur Verringerung des Divergenzwinkels durch die gekrümmte Flächenform umfasst.
< Anhang 13 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 12, wobei die zweite Fläche auf der optischen Weglänge des Lichts auf der Seite der Lichtquelle der ersten Fläche positioniert ist.
< Anhang 14 >
Beleuchtungsvorrichtung nach Anhang 5 oder 6, wobei das optische Element eine zweite Fläche zur Verringerung des Divergenzwinkels durch die gekrümmte Flächenform umfasst.
< Anhang 15 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-14, wobei die zweite Region eine planare Form umfasst.
< Anhang 16 >
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Anhänge 1-15, wobei
das optische Element eine erste Einfallsfläche zur Aufnahme des Lichts und eine Reflexionsfläche zum Reflektieren des Lichts umfasst;
das die erste Einfallsfläche von der Lichtquelle erreichende Licht erstes Licht, das durch die erste Einfallsfläche hindurchgeht, und zweites Licht, das von der ersten Einfallsfläche reflektiert wird, umfasst; und
ein Streuungsabschnitt zur Streuung des zweiten Lichts auf einer optischen Weglänge des zweiten Lichts vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste
1, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 Beleuchtungsvorrichtung, 2 Lichtquelle, 3, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 optisches Element, 4a, 41a erste Einfallsfläche, 4b, 41b zweite Einfallsfläche, 4e Einfallsfläche, 5 dritte Einfallsfläche, 6, 61, 62 erste Reflexionsfläche, 7, 72 Emissionsfläche, 7a, 72a erste Emissionsfläche, 7b, 71b, 73b zweite Emissionsfläche, 720a, 720b Region, 70c, 71c Seitenfläche, 8 zweite Reflexionsfläche, 9 Seitenfläche, 20 Wandfläche, 30a, 30b, 40b, 60b, 90b, 140a, 140b Region, 40c, 70a, 70b Position, 100a, 100b, 100c Linie, 400, 401 Licht, a₁, a₂, a₃, a₄, a₅, a₆ Winkel, B₁, B₂, B₃, B₄ Länge, C optische Achse, CL₁, CL₂ Mittellinie, D Abstand, H Breite der Wandfläche, L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇ Licht, P Schnittpunkt, V Höhe der Wandfläche.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht; und ein optisches Element zur Aufnahme des Lichts und zur bezüglich einer optischen Achse der Lichtquelle asymmetrischen Ausstrahlung des aufgenommenen Lichts, wobei das optische Element eine erste Einfallsfläche zur Aufnahme des Lichts und eine Reflexionsfläche zur Reflexion des Lichts umfasst; das Licht, das die erste Einfallsfläche von der Lichtquelle erreicht, erstes Licht, das durch die erste Einfallsfläche hindurchgeht, und zweites Licht, das von der ersten Einfallsfläche reflektiert wird, umfasst; und ein Streuungsabschnitt zur Streuung des zweiten Lichts auf einer optischen Weglänge des zweiten Lichts vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Streuungsabschnitt in der ersten Einfallsfläche und/oder der Reflexionsfläche vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das optische Element eine Emissionsfläche zum Emittieren des von der Reflexionsfläche reflektierten Lichts umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Streuungsabschnitt in der Emissionsfläche vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das optische Element eine zweite Einfallsfläche umfasst; und die zweite Einfallsfläche zwischen der ersten Einfallsfläche und der Reflexionsfläche positioniert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Streuungsabschnitt in der zweiten Einfallsfläche vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Streuungsabschnitt durch eine Fläche, die mehrere Ebenen umfasst, gebildet wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Streuungsabschnitt in der Reflexionsfläche vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht; und ein optisches Element zur Aufnahme des Lichts und zur bezüglich einer optischen Achse der Lichtquelle asymmetrischen Ausstrahlung des aufgenommenen Lichts, wobei das optische Element eine Emissionsfläche zum Emittieren des aufgenommenen Lichts umfasst; das von der Emissionsfläche ausgestrahlte Licht einen Lichtstrahl mit einer kurzen optischen Weglänge und einen Lichtstrahl mit einer langen optischen Weglänge umfasst und die Emissionsfläche eine erste Region zum Emittieren des Lichtstrahls mit der kurzen optischen Weglänge und eine zweite Region zum Emittieren des Lichtstrahls mit der langen optischen Weglänge umfasst; und ein Divergenzwinkel des Lichts von der ersten Region größer als ein Divergenzwinkel des Lichts von der zweiten Region ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das optische Element das Licht in einer Richtung einer geraden Bezugslinie, die durch einen Schnittpunkt der optischen Achse mit der Emissionsfläche hindurchgeht und zu der optischen Achse senkrecht verläuft, asymmetrisch ausstrahlt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das optische Element auf einer Fläche auf einer optischen Weglänge des Lichts eine gekrümmte Flächenform zur Änderung eines Lichtdivergenzwinkels umfasst; und die gekrümmte Flächenform mit einer Linie auf der Fläche, die einer parallel zu der geraden Bezugslinie verlaufenden geraden Linie entspricht, als eine Mittellinie gekrümmt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das optische Element eine erste Fläche zur Vergrößerung des Divergenzwinkels durch die gekrümmte Flächenform umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die erste Fläche eine Brechungsfläche mit einer konkaven Form als die gekrümmte Flächenform ist; und eine Krümmung der konkaven Form einer Region auf der Fläche, durch die der Lichtstrahl mit der kurzen optischen Weglänge hindurchgeht, größer als eine Krümmung der konkaven Form einer Region auf der Fläche, durch die der Lichtstrahl mit der langen optischen Weglänge hindurchgeht, ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Region auf der ersten Fläche, durch die der Lichtstrahl mit der langen optischen Weglänge hindurchgeht, eine planare Form umfasst.