JP2013143252A - イルミネーション動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】両端に光源を設けた導光体ユニットを複数縦列させて構成したイルミネーション装置により表現される光の流れをよりスムーズにするイルミネーション動作方法を提供すること。
【解決手段】導光体ユニット１２のＬＥＤ光源１６の点灯タイミングは、発光の起点とする第１の導光体ユニット１２１の光の流れの上流側のＬＥＤ光源を点灯させ、次に、光の流れの下流側に隣接する第２の導光体ユニット１２２の上流側のＬＥＤ光源を点灯させ、次に、第１の導光体ユニット１２１の下流側のＬＥＤ光源を点灯させ、次に、第２の導光体ユニット１２２の更に下流側に隣接する第３の導光体ユニット１２３の上流側のＬＥＤ光源を点灯させ、次に、第２の導光体ユニット１２２の下流側のＬＥＤ光源を点灯させ、以降、同様の点灯タイミングで更に下流側の導光体ユニットの点灯を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、イルミネーション動作方法、特に両端に光源が設けられた導光体ユニットを複数縦列させて構成したイルミネーション装置のイルミネーション動作方法に関する。

イルミネーション装置として、例えば、ネオン管を用いたものを挙げることができる。ネオン管は、所定長さの中空のガラス管により構成され、両端に放電電極を有する。ネオン管は、ガラス管を曲げて任意の形状にすることができ、ネオン管に封入するガスの種類により発光する光の色を選択することができる。したがって、所定長さのネオン管を複数縦列させてイルミネーション装置を構成し、各ネオン管の点灯又は消灯のタイミングを制御することにより、発光箇所を移動させて光の流れを表現することができる。

また、特許文献１のライン型イルミネーションは、光ファイバと同様の構造を有する所定長さの導光体の両方の端面からＬＥＤ光を入射させ、導光体に設けられた反射層により、入射した光の一部を伝搬軸方向と直角な方向に放射して、イルミネーション動作を行う構成になっている。この特許文献１で開示されているイルミネーションを用いて複数縦列させたイルミネーション装置を構成して光の流れを表現する場合は、最初の導光体の両端のＬＥＤ光源を点灯させ、次いで流れの下流側にある２番目の導光体ユニットの両端のＬＥＤ光源を点灯させていた。

特開２００９−２０６０６３号公報

導光体を用いたイルミネーション装置は、まだ開発段階であり、種々の検討が行われている。出願人は、所定長さの導光体の両端にＬＥＤ光源が設けられた導光体ユニットを、導光体ユニットの端部相互を突き合わせて複数縦列させ、各ＬＥＤ光源の点灯又は消灯のタイミングを制御して光の流れを表現するイルミネーション動作方向の研究・開発を行っている。

特許文献１に開示されているイルミネーションを用いて、導光体ユニットの端部相互を突き合わせて複数縦列させた導光体ユニットの両端のＬＥＤ光源を単純に順次点灯又は消灯する方法では、発光した光は最初の導光体ユニットから順次２番目の導光体ユニット、３番目の導光体ユニットと移動して行く。しかし、導光体ユニットの両端の光源が全点灯したとき、その下流側に隣接する導光体ユニットの両端の光源は共に点灯されていない状態にある。したがって、全点灯した導光体ユニットと下流側の前消灯状態の導光体ユニットの輝度の差は大きくなっている。したがって、形成される光の流れはスムーズな表現になっていないという問題があった。このような問題はネオン管を用いたイルミネーション装置でも同様であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、両端に光源を設けた導光体ユニットを複数縦列させて構成したイルミネーション装置により表現される光の流れをよりスムーズにするイルミネーション動作方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のイルミネーション動作方法は、所定長さの導光体と、該導光体の両端にそれぞれ設けられ該導光体内に放射光を入射させる光源と、を有する導光体ユニットを、該導光体ユニットの端部相互を突き合わせて複数縦列させてイルミネーション装置を構成し、前記各導光体ユニットの光源の点灯又は消灯のタイミングを制御することで発光箇所を移動させて光の流れを表現するイルミネーション動作方法において、前記各導光体ユニットの光源の点灯タイミングは、発光の起点とする第１の導光体ユニットの前記光の流れの上流側の光源を点灯させ、次に、前記光の流れの下流側に隣接する第２の導光体ユニットの上流側の光源を点灯させ、次に、前記第１の導光体ユニットの下流側の光源を点灯させ、次に、前記第２の導光体ユニットの更に下流側に隣接する第３の導光体ユニットの上流側の光源を点灯させ、次に、前記第２の導光体ユニットの下流側の光源を点灯させ、以降、同様の点灯タイミングで更に下流側の導光体ユニットの点灯を行うことを特徴とする。

この方法により、光の流れの起点となる導光体ユニットの上流側の光源が点灯された後、隣接する下流側の導光体ユニットの上流側の光源が点灯され、次いで起点の導光体ユニットの下流側の光源が点灯される。このような順番で、以下、下流側にある各光源が点灯される。したがって、上流側の導光体ユニットが全点灯する前に隣接する下流側の導光体ユニットが光り、一つの導光体ユニットと隣接する下流側の導光体ユニットの間の輝度の差を小さくしつつ光が流れて行く。これにより、光のスムーズな流れを表現することができる。

請求項２に記載のイルミネーション動作方法は、請求項１に記載のイルミネーション動作方法において、前記光源は、点灯開始から漸次輝度が増加し、前記輝度が略１００％に到達した時点で漸次輝度が減少して消灯するように構成され、前記各光源の点灯は、直前に点灯された光源の消灯前に行うことを特徴とする。このように、光源の輝度が徐々に変化することで、点灯位置の移動がより滑らかなものとなり、更なるスムーズな光の流れを表現することができる。また、消灯するまでの時間により、移動する点灯領域を種々調整することができる。

請求項３に記載のイルミネーション動作方法は、請求項２に記載のイルミネーション動作方法において、記光源は、前記点灯開始から前記輝度が略１００％に到達するまでの時間と、前記輝度が略１００％に到達してから前記消灯するまでの時間が略同一であることを特徴とする。したがって、光源が点灯して輝度が徐々に増え略１００％になるまでの時間経過と同様な時間経過で光が消えてゆくので、更によりスムーズな光の流れを表現することが可能である。

請求項４に記載のイルミネーション動作方法は、請求項１に記載のイルミネーション動作方法において、前記光源は、該光源が点灯された後、該光源から下流側にある所定番目の光源が点灯されたときに消灯されることを特徴とする。この方法により、光源が点灯された後に、この光源から下流側にある所定番目の光源が点灯されるまでの時間により、移動する点灯領域を種々調整することができる。

請求項５に記載のイルミネーション動作方法は、請求項１から４の何れか１項に記載のイルミネーション動作方法において、前記光源は、ＬＥＤ光源であることを特徴とする。したがって、光源の発光又は消灯のタイミング制御、及び輝度の制御が容易であり、表現される光の流れをスムーズにすることができる。

請求項６に記載のイルミネーション動作方法は、請求項１から５の何れか１項に記載のイルミネーション動作方法において、前記光源の輝度は、ガンマ補正したことを特徴とする。したがって、光源の入力（電圧等）と出力（輝度）が線形の関係となるので、目に見える通りに輝度の制御を行うことが可能である。

本発明のイルミネーション動作方法よれば、隣接する下流側の導光体ユニットの上流側の光源が点灯されてから隣接する上流側の導光体ユニットの光源が全点灯となるので、表現される光の流れは高い連続性を持ち、看者はよりスムーズな流れを感受することとなる。これにより、イルミネーション装置の品質を向上することができる。

本発明のイルミネーション動作方法に係り、イルミネーション装置（ａ）と導光体ユニット（ｂ）の説明図である。 図１の導光体の減衰特性の一例を示す。 本発明のイルミネーション動作方法に係り、各光源の点灯又は消灯のタイミングの一実施例の説明図である。 本発明のイルミネーション動作方法に係り、光源のガンマ補正の説明図である。 本発明のイルミネーション動作方法に係り、各光源の点灯又は消灯のタイミングの他の実施例の説明図である。 本発明のイルミネーション動作方法により実現した光の流れ（ａ）と、従来の点滅方法による光の流れ（ｂ）を示す。

本発明のイルミネーション動作方法の実施の形態を、以下図面を参照しながら詳述する。図１（ａ）は、本発明のイルミネーション動作方法に係るイルミネーション装置の全体概略構成図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の導光体ユニットの説明図である。

イルミネーション装置１０は、両端に光源が設けられた導光体ユニット１２を、端部相互を突き合わせて複数縦列させた構成になっている。図１（ａ）においては、７本の導光体ユニット１２が直線状に並べられている。導光体ユニット１２は、図１（ｂ）に示すように所定長さの導光体１４の両端に、光源としてＬＥＤ光源１６がそれぞれ取り付けられ、これらのＬＥＤ光源１６の放射光は導光体１４の端部から導光体１４に入射され、入射された光は後述するように導光体１４に設けられた反射層（図示していない）により光の伝搬軸方向と直交する方向に放射されるように構成されている。なお、導光体ユニット１２は直線状に並べられているが、これは一つの例示であって曲線状に並べられても良い。

導光体ユニット１２の導光体１４は、光ファイバと同様にコア材の周りに屈折率がコア材の屈折率より小さいクラッド材が設けられた構成であり、この構成によりコア材に光が閉じ込められ、入射した光は導光体１４に沿って伝搬する性質を有する。コア材、クラッド材には、加工し易いようにプラスチック樹脂が用いられている。また、伝搬する光の一部を、光の伝搬方向と直角の方向に放射させるために、反射層（図示していない）が導光体１４の長手方向に沿って設けられている。この反射層の反射率を大きくすれば、光の伝搬方向と直角の方向に放射する光の量は多くなるが、伝搬に従い光の減衰が大きくなる。したがって、使用するＬＥＤ光源１６の光電力と使用する導光体１４の反射層の反射率を、イルミネーションの目的に応じて適切に選択することが必要である。

図２に、導光体１４の減衰特性の一例を示す。横軸は長さ（ｍｍ）、縦軸は輝度（ｃｄ/ｃｍ^２）を表す。導光体１４の端部から光を入射させ、導光体１４の長手方向に垂直な方向に放射する光の輝度を測定したものである。図２に示すように光源の輝度は滑らかに減衰し、所定の長さで略零となる。本実施の形態においては、導光体ユニット１２は、全て同じ減衰特性を有する導光体１４を有する。

ＬＥＤ光源１６は、３色発光のＬＥＤ光源を用いている。各々のＬＥＤ光源１６は一つの制御回路（図示していない）によって点灯又は消灯のタイミング、発光輝度、発光時間等が一括して制御される。ＬＥＤ光源１６は、赤、緑、青の３色発光ＬＥＤであり通常市販されているものである。また、導光体１４とＬＥＤ光源１６とは単に突き合わせて光結合している。すなわち、平坦に研磨した導光体１４の端面に、ＬＥＤ光源１６の発光面を突き合わしているが、レンズ等を用いて光結合させても良い。

導光体ユニット１２に取り付けられたＬＥＤ光源１６は、前述のように同一の導光体１４を互いに逆の方向から照射するように構成されている。導光体１４は前述のように反射層があるので、導光体１４の長手方向に沿って入射した光は減衰する。したがって、例えば、左側の光源ＬＥＤ１６を赤色で発光させ、右側のＬＥＤ光源１６を青色で発光させると、導光体１４の中央部では左右の光が混じり合い、光のグラデーションを表現することができる。

複数の導光体ユニット１２が縦列に配置され、全体としてイルミネーション装置１０を構成するが、導光体ユニット１２と導光体ユニット１２の突き合わせ部分、すなわちＬＥＤ光源１６の取り付けられている部分は発光しない非発光領域１８を形成する。したがって、突き合わせ部分の縦列方向の幅はなるべく小さい方が良い。大きいとその部分は大きな非発光領域となり、光のスムーズな流れを表現するのに阻害要因となる。

通常、このようなイルミネーション装置１０で光の流れを表現する場合、単純な点灯又は消灯のタイミング制御は、例えば一番右端の導光体ユニット１２の両端のＬＥＤ光源１６を同時に点灯させて、次に隣接する導光体ユニット１２の両端のＬＥＤ光源１６を点灯させる。隣接する導光体ユニット１２の両端のＬＥＤ光源１６を点灯させたときには、同時に最初に点灯した１番目の導光体ユニット１２の両端のＬＥＤ光源１６は消灯させる。以下、同様にして順次各導光体ユニット１２のＬＥＤ光源１６を点灯又は消灯させることで、光の流れを表現することができる。若しくは、縦列させた導光体ユニット１２の各ＬＥＤ光源１６を、光の流れの起点から順番に点灯させ、次のＬＥＤ光源１６を点灯させた時に消灯させるようにすることも考えられる。

しかし、上述したような単純なＬＥＤ光源１６の点灯又は消灯のタイミング制御では、前述したように、導光体ユニット１２の両端の光源が全点灯し、その隣接する下流側の導光体ユニットの両端の光源は全く点灯されていない状態で移動して行くので、全点灯した導光体ユニットと全消灯している導光体ユニットの輝度の差が大きいため光の流れがスムーズに表現できないという問題があった。

そこで、出願人はＬＥＤ光源１６の点灯又は消灯のタイミングを制御する方法を検討し、スムーズな光の流れが表現できるイルミネーション動作方法を開発した。図３は、本発明のイルミネーション動作方法に係り、各光源の点灯又は消灯のタイミングの説明図である。光の流れの起点を、第１の導光体ユニット１２１とする。図３では、７つの導光体ユニット１２が縦列されてイルミネーション装置１０が構成されているものとする。縦列の順番に従って、第２の導光体ユニット１２２、第３の導光体ユニット１２３とする。光の流れの終端は、第７の導光体ユニット１２７である。

また、第１の導光体ユニット１２１のＬＥＤ光源１６を光源１、光源２、第２の導光体ユニット１２２のＬＥＤ光源１６を光源３、光源４、第３の導光体ユニット１２３のＬＥＤ光源１６を光源５、光源６、・・・以下同様とする。図３内では、光源１から、光源２、光源３・・・光源１４の番号が記載されている。

本発明のＬＥＤ光源１６の点灯のタイミングは、発光の起点とする第１の導光体ユニット１２１の上流側光源１６（光源１）を点灯させ、次に、隣接する下流側の第２の導光体ユニット１２２の上流側光源（光源３）を点灯させ、次に、第１の導光体ユニット１２１の下流側光源（光源２）を点灯させ、次に、第２の導光体ユニット１２２の更に下流側に隣接する第３の導光体ユニット１２３の上流側光源（光源５）を点灯させ、次に、第２の導光体ユニット１２２の下流側光源（光源４）を点灯させ、これらの発光工程を移動方向に順次繰り返す。最後に、第７の導光体ユニット１２７の下流側光源（光源１４）が点灯される。

すなわち、光の流れの起点となる第１の導光体ユニット１２１の上流側の光源１６（光源１）が点灯された後、下流側の導光体ユニット１２２の上流側の光源１６（光源３）が点灯され、次いで上流側の導光体ユニット１２１の下流側の光源（光源２）が点灯される。このような順番で、以下、下流側にある各光源が点灯される。したがって、上流側の導光体ユニットが全点灯する前に隣接する下流側の導光体ユニットが光り、一つの導光体ユニットと隣接する下流側の導光体ユニットの間の輝度の差を小さくしつつ光が流れて行く。したがって、スムーズな光の流れを表現することができる。

また、各ＬＥＤ光源１６は、点灯開始から時間経過と共に（漸次）輝度を増加させ、輝度が略１００％に到達した時点で、時間と共に（漸次）減少させた。ここで、点灯開始から輝度が略１００％になるまでの時間と、輝度が略１００％から消灯までの時間は略同一である。ここで、光源の発光時間をＡとして定義している。図３では、時間に対して線形に輝度が増加、又は減少させている様子を示している。

更に、点灯させたＬＥＤ光源１６に続いて、次のＬＥＤ光源１６が点灯するまでの遅延時間（発光の時間差）は、最初のＬＥＤ光源１６と最後のＬＥＤ光源を除いて、直前に点灯したＬＥＤ光源１６の輝度が、最大輝度に対して略５０％に到達したときである。図３では、その遅延時間を時間Ｂとして定義している。時間Ｂをこのように設定すると、点灯したＬＥＤ光源１６は、この点灯したＬＥＤ光源１６の下流側先の第４番目のＬＥＤ光源１６が点灯した時に消灯されることになる。

ここで、ＬＥＤ光源１６の輝度はＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）を用いて行っている。例えば、８ｂｉｔであれば、入力は２５６階調に分割され、入力が１２７階調であれば１２５/２５６に対応するパルス幅で出力される。パルス幅が大きいほどＬＥＤ光源１６の輝度は大きくなる。

図４は、ＬＥＤ光源１６に施したガンマ補正の説明図である。横軸は、ＬＥＤ光源１６の入力（電圧等）、縦軸は出力（輝度）を表す、ただし、入力及び出力は前述の２５６階調を例として示している。曲線１は人間の目の感度を表す。目の感度は、入力が小さく輝度が低い場合には分解能が高く、入力が大きく輝度が高い場合には分解能は低くなる。したがって、曲線１に示したように、入力に対して出力は線形の関係とはならない。ここで、予め曲線２で示したようにガンマ補正を施しておくことで、人間の目には曲線３で示したように入力に対して出力が略線形の関係で変化するように感じる。本実施例のＬＥＤ光源１６の点灯方法においては、このガンマ補正を用いている。光源にＬＥＤ光源１６を用いているので、光源の輝度及び点灯又は消灯のタイミング制御が容易となり、またガンマ補正を施しているので人間の目に映る通りの輝度の制御が可能である。これにより、スムーズな光の流れを表現するイルミネーション動作が可能である。

図５は、図３でＬＥＤ光源１６の輝度を時間と共に変化させる替わりに、ＬＥＤ光源１６をオンオフ制御した場合について示している。導光体ユニット１２及びＬＥＤ光源１６については図３と同様であり、７つの導光体ユニット１２がありＬＥＤ光源１６の数は１４である。最初の光源１と光の流れの終端部分に関連する光源を除いて、点灯したＬＥＤ光源１６は、この点灯したＬＥＤ光源１６の下流側先の第４番目のＬＥＤ光源１６が点灯した時に消灯するように制御している。このように制御することでも、上流側の導光体ユニットが全点灯する前に隣接する下流側の導光体ユニットが光り、一つの導光体ユニットと隣接する下流側の導光体ユニットの間の輝度の差を小さくしつつ光が流れて行く。したがって、スムーズな光の流れを表現することができる。なお、時間Ａ，Ｂについては、図３と同様に、任意に設定することができる。

図６は、上述したイルミネーション装置を用い、本発明のイルミネーション動作方法による光源の点灯又は消灯のタイミング制御を行い、光の流れを表現したものの写真である。図５（ａ）は本発明のイルミネーション動作方法によるもの、図５（ｂ）は従来の単に順次点滅して行く方法によるものである。撮影した写真の下に簡易的な説明図を示している。

図６では、右から導光体ユニットが５台、縦列に接続されており、右端の導光体ユニット１２１から左側に赤色の光を流すイルミネーションを行っている。写真は、光を流している途中で撮影したものである。ＬＥＤ光源の点灯又は消灯のタイミング制御は前述の図３に示したものと同じである。ここで、前述の図３で説明した時間Ａは１秒、時間Ｂは１／４秒、写真撮影のシャッタースピードは１/１００秒である。従来の方法、すなわち図６（ｂ）では、右から３番目と４番目の導光体ユニット１２３、１２４の両端のＬＥＤ光源が発光して見えている（輝度分布Ｄ、Ｅ参照）。ただし、３番目の導光体ユニット１２３は消灯した直後で残像が映っているため輝度が小さい（輝度分布Ｅ参照）。４番目の導光体ユニット１２４の隣接する下流側の導光体ユニット１２５は、両端のＬＥＤ光源は消灯になっている。したがって、一つの導光体ユニットの光源が全点灯で、隣接する下流側の導光体ユニットが全て消灯という状態にある。このために、導光体ユニット間で輝度の差が大きいため、スムーズな光の流れを表現することが難しい。

一方、本発明の点滅方法による写真では、図６（ａ）に示すように、右から２番目、３番目及び４番目の導光体ユニットが発光している（概略輝度分布Ｃ参照）。ただし、２番目の導光体ユニット１２２に関しては下流側のＬＥＤ光源だけ、４番目の導光体ユニット１２４に関しては上流側のＬＥＤ光源だけ、３番目の導光体ユニット１２３に関しては両端のＬＥＤ光源が点灯している。すなわち、導光体ユニット１２３に対して、隣接する下流側の導光体ユニット１２４の上流側のＬＥＤ光源が点灯してから、導光体ユニット１２３のＬＥＤ光源が全点灯という状態になっている。また、ＬＥＤ光源の消灯に関しては、点灯した順番で消灯して行くので、図６（ａ）の概略輝度分布Ｃの形状を略保ちながら消灯して行く。したがって、イルミネーション装置によるスムーズな光の流れが表現されている。

以上説明したように、本実施の形態のイルミネーション動作方法によれば、起点となる導光体ユニットの上流側の光源が点灯された後、隣接する下流側の導光体ユニットの上流側光源が点灯され、次いで起点の導光体ユニットの下流側の光源源が点灯され、次いで、隣接する導光体ユニットの更に下流側に隣接する導光体ユニットの上流側の光源が点灯され、以降、同様の点灯タイミングで更に下流側の導光体ユニットの点灯を行うので、導光体ユニット間に輝度の差を小さくしつつ光が流れるので、スムーズな光の流れを表現することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、導光体ユニット１２を５又は７本直線状にしてイルミネーション装置１０を構成したが、この本数に限らない。また、導光体１４は直線状のものを示したが曲線状のものであっても構わない。本発明のイルミネーション動作方法を用いて、例えば滝の流れ、川の流れ、海の波の動き等をスムーズに表現することが可能である。

１０ イルミネーション装置
１２ 導光体ユニット
１４ 導光体
１６ ＬＥＤ光源（光源）
１８ 非発光領域（突き合わせ箇所）
Ａ 光源の発光時間
Ｂ 光源の発光の時間差
Ｃ、Ｄ、Ｅ 概略輝度分布

Claims (6)

1. 所定長さの導光体と、該導光体の両端にそれぞれ設けられ該導光体内に放射光を入射させる光源と、を有する導光体ユニットを、該導光体ユニットの端部相互を突き合わせて複数縦列させてイルミネーション装置を構成し、前記各導光体ユニットの光源の点灯又は消灯のタイミングを制御することで発光箇所を移動させて光の流れを表現するイルミネーション動作方法において、
   前記各導光体ユニットの光源の点灯タイミングは、
   発光の起点とする第１の導光体ユニットの前記光の流れの上流側の光源を点灯させ、
   次に、前記光の流れの下流側に隣接する第２の導光体ユニットの上流側の光源を点灯させ、
   次に、前記第１の導光体ユニットの下流側の光源を点灯させ、
   次に、前記第２の導光体ユニットの更に下流側に隣接する第３の導光体ユニットの上流側の光源を点灯させ、
   次に、前記第２の導光体ユニットの下流側の光源を点灯させ、
   以降、同様の点灯タイミングで更に下流側の導光体ユニットの点灯を行うことを特徴とするイルミネーション動作方法。
2. 前記光源は、点灯開始から漸次輝度が増加し、前記輝度が略１００％に到達した時点で漸次輝度が減少して消灯するように構成され、
   前記各光源の点灯は、直前に点灯された光源の消灯前に行うことを特徴とする請求項１に記載のイルミネーション動作方法。
3. 前記光源は、前記点灯開始から前記輝度が略１００％に到達するまでの時間と、前記輝度が略１００％に到達してから前記消灯するまでの時間が略同一であることを特徴とする請求項２に記載のイルミネーション動作方法。
4. 前記光源は、該光源が点灯された後、該光源から下流側にある所定番目の光源が点灯されたときに消灯されることを特徴とする請求項１に記載のイルミネーション動作方法。
5. 前記光源は、ＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のイルミネーション動作方法。
6. 前記光源の輝度は、ガンマ補正したことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のイルミネーション動作方法。

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