JP2014112566A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被照射面の照度むらを簡単な構成で低減できる照明装置を提供する。
【解決手段】被照射面１０Ａを照明する光源２２を備えた照明装置１において、被照射面１０Ａでの照度分布を均一化するように、光を拡散する光拡散ユニット１０１を光源２２と被照射面１０Ａの間に備え、被照射面１０Ａと光源２２との間に、二層の光拡散部材１１０，１２０を離間配置して光拡散ユニット１０１を構成し、離間配置した二層の光拡散部材１１０，１２０間に、光源２２から放射された光のうち被照射面１０Ａから外れた箇所に向かう光を被照射面１０Ａに向けて反射する補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂを配置する構成とした。
【選択図】図１１

Description

本発明は、照明装置に係り、特に被照射面での照度むらを低減する技術に関する。

太陽電池に代表される各種太陽エネルギー利用機器の性能測定や加速劣化試験などのために、自然太陽光の発光スペクトルを再現した擬似太陽光を、太陽エネルギー利用機器の被照射面に照射する擬似太陽光照射装置（ソーラーシミュレーターとも呼ばれる）が知られている。この種の擬似太陽光照射装置では、被照射面での照度むらを解消して性能測定や加速劣化試験などの精度を高めるために、被照射面全域を複数の区画に仮想分割し、選択した光量調整部材を各区画に配置することにより、区画ごとに擬似太陽光照射装置による照度を均一化してから被照射面に照射する技術が知られている。この光量調整部材には、遮光率の異なる遮光網や遮光テープ、遮光シートが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２１６６１９号公報

しかしながら、遮光網等を光量調部材に使用すると、遮光部分が被照射面に陰を作り、これが照度むらの原因になるおそれがある。この問題は、光量調整部材として、遮光して光量を調整するのではなく透過光を吸収して減衰する透過型光学フィルターを用いれば解決されると考えられる。しかしながら、透過型光学フィルター板を用いる場合には、透過光量の調整量に応じた透過率の透過型光学フィルター板を用意する必要がありコストと手間がかかるという問題がある。
なお、この問題は、擬似太陽光照射装置に限らず、被照射面での照度むらの低減が求められる照明装置に共通する課題である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、被照射面の照度むらを簡単な構成で低減できる照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被照射面を照明する光源を備えた照明装置において、前記被照射面での照度分布を均一化するように、光を拡散する光拡散ユニットを前記光源と被照射面の間に備え、前記被照射面と前記光源との間に、二層の光拡散部材を離間配置して前記光拡散ユニットを構成し、離間配置した二層の前記光拡散部材間に、前記光源から放射された光のうち前記被照射面から外れた箇所に向かう光を前記被照射面に向けて反射する補助反射面を配置したことを特徴とする。

また本発明は、上記照明装置において、前記光源に対して前記被照射面と反対側に、複数の反射板を並設して反射面を形成し、前記被照射面に、前記光源から直接放射される直接光、及び前記反射面で反射された反射光を照射する構成とし、前記複数の反射板の境界が目立たなくなる距離だけ、前記二層の光拡散部材の間を離したことを特徴とする。

また本発明は、上記照明装置において、前記二層の光拡散部材のうち前記光源側の光拡散部材に、照度場所むら調整用の照度調整板を設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記照明装置において、装置側面の前記光源と前記被照射面との間に、前記光源から放射された光のうち前記被照射面から外れた箇所に向かう光を前記被照射面に向けて反射する補助反射面を配置したことを特徴とする。

なお、この明細書には、２００９年６月３０日に出願された日本国特許出願・特願２００９−１５４６０４号の全ての内容が含まれるものとする。

本発明によれば、被照射面での照度分布を均一化するように透過光量を調整する透過光量調整ユニットを、透過すべき光の波長範囲で透過率が一定な透光板を透過光量の調整量に応じた枚数分だけ重ねて各透光板の表裏の各界面で入射光を反射するようにした透光板積層体を設けて構成したため、透光板の枚数を変えるだけで透過光量の調整が可能となる。これにより、透過率が異なる複数種類の透過型光学フィルター板を用意せずとも、透光板を重ねた簡単な構成で被照射面の照度むらを低減できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る擬似太陽光照射装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 図２は、擬似太陽光照射装置の右半分を示す平面図である。 図３は、擬似太陽光照射装置の構成を示す横断面図である。 図４は、透過光量調整ユニットの構成を模式的に示す縦断面図である。 図５は、透過光量調整ユニットの構成を模式的に示す平面図である。 図６は、図５に示すＩ−Ｉ’線の断面を模式的に示す図である。 図７は、アクリル樹脂から成る透光板の厚みと透過特性の関係を示す図である。 図８は、アクリル樹脂から成る透光板の枚数と透過特性の関係を示す図である。 図９は、透光板積層体の厚みを一定にしつつ、アクリル樹脂から成る透光板の厚みと枚数を可変したときの透過特性の変化を示す図である。 図１０は、被照射面の照度分布の測定結果を示す図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る擬似太陽光照射装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 図１２は、擬似太陽光照射装置の右半分を示す平面図である。 図１３は、擬似太陽光照射装置の構成を示す横断面図である。 図１４は光拡散部材の構成を示す図であり、図１４（Ａ）は擬似太陽光照射装置を、拡大した光拡散部材とともに模式的に示す縦断面図であり、図１４（Ｂ）は被照射面側から見た光拡散部材を示す図である。 図１５は光拡散部材の位置を変えて被照射面の照度むらを測定した実験を示す説明図であり、図１５（Ａ）は光拡散部材の配置位置を示す図であり、図１５（Ｂ）は光拡散部材の位置及び光拡散部材に使用した拡散板の種類と照度むらの測定結果との関係を示す図であり、図１５（Ｃ）は光拡散部材に使用した拡散板の種類を示す図である。 図１６は照度調整板を配置しない擬似太陽光照射装置による被照射面の照度分布の測定結果を示す図であり、図１６（Ａ）は二層の光拡散部材を被照射面側に積層配置した場合の照度分布の測定結果を示す図であり、図１６（Ｂ）は二層の光拡散部材を離間配置した場合の照度分布の測定結果を示す図である。 図１７は、照度調整板を配置した擬似太陽光照射装置による被照射面の照度むらの測定結果を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、本発明に係る照明装置の一例として擬似太陽光照明装置を例示する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における擬似太陽光照射装置１の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図１においてＷは幅方向を、Ｈは高さ方向を示している。擬似太陽光照射装置１は、複数の角材２を格子状に組んだ枠体４を有し、この枠体４は、例えば長さが略２ｍ（メートル）、幅及び高さが略１．２〜１．３ｍ程度の寸法に構成されている。枠体４の四方の各側面は、外部光の進入を防止するために遮光板（不図示）で覆われている。

擬似太陽光照射装置１は、この枠体４の長さ方向において対面する側面間に、擬似太陽光を放射する擬似太陽光照射ボックス６が渡設されている。また擬似太陽光照射装置１は、擬似太陽光照射ボックス６の下面６Ａに対向させて反射面８が配置され、上面６Ｂに対向させて太陽電池パネル等の平坦な被照射面１０Ａを有する被照射体１０が配置されており、被照射面１０Ａの全域が擬似太陽光照射ボックス６の直射光と反射面８の反射光とで照明される。また、被照射面１０Ａが枠体４の上面を閉塞することで当該上面からの外部光の進入が防止されている。

図２は擬似太陽光照射装置１の右半分を示す平面図であり、図３は擬似太陽光照射装置１の構成を示す横断面図である。
擬似太陽光照射ボックス６には、図２及び図３に示すように、２本の直管型のランプ（光源）２２が擬似太陽光照射ボックス６に沿って同軸に配置されて線状光源を構成している。これらのランプ２２には、紫外領域〜可視領域〜赤外領域の広い波長領域に亘り、強い連続したスペクトルを有する、例えばキセノンフラッシュランプ等が用いられている。ランプ２２のそれぞれの両端部には端子台４０が配設されている。

この擬似太陽光照射ボックス６は、図１に示すように、長手方向に沿った両側面を構成する長板状の一対のサイドフレーム２４と、上面６Ｂを構成する上面光学フィルター２６と、下面６Ａを構成する下面光学フィルター２７と、これらサイドフレーム２４、上面光学フィルター２６及び下面光学フィルター２７を組み留める金具（図示せず）とを有している。サイドフレーム２４は、光遮光性材により形成され、或いは、光の透過を防止する遮光材が付加または塗布されている。

上面光学フィルター２６及び下面光学フィルター２７は、それぞれランプ２２の放射光から赤外波長域をカットすることで、放射光の発光スペクトルを太陽光に近似させる、いわゆるエアマスフィルターであり、誘電多層膜フィルターを用いて構成されている。また、上面光学フィルター２６及び下面光学フィルター２７は、図１に示すように、入射光の入射角度を極力垂直に近づけ透過光の波長シフトを抑えるべく、それぞれ２枚の板状のフィルター材２８を山形（谷形）に係合させて構成されている。

反射面８は、図１に示すように、擬似太陽光照射ボックス６の下面６Ａからの擬似太陽光を反射し、被照射体１０の被照射面１０Ａを照射する反射板３０を傾動自在に保持する複数の反射装置３２を有して構成されている。
被照射体１０は、被照射面１０Ａが擬似太陽光照射ボックス６から所定の距離Ｌだけ離間するように、枠体４の上に取り付けられた試料支持枠１２に載置され、被照射面１０Ａに対して、擬似太陽光照射ボックス６の上面６Ｂからの直接光と、反射面８で反射された反射光が照射される。反射光の配光は、被照射面１０Ａでの直接光の照度むらを補償するように制御されている。

反射板３０は、表面が金属の板材であり、図２及び図３に示すように、擬似太陽光照射ボックス６に沿って略平行に延在している。反射板３０と、該反射板３０を保持する保持具３１とにより反射装置３２が構成されている。そして、枠体４の底床４Ａ上に、複数の反射装置３２が並設されることで、複数の反射板３０が敷き詰められて設けられ、これらの反射板３０により反射面８が形成されている。
保持具３１は、反射板３０の傾斜角度を調節するための角度調整機構を有し、これにより、反射板３０のそれぞれを、互いに独立して光の反射角度を調整することができるようになっている。このとき、図１に示すように、枠体４の幅方向における両側面に近い幾つかの保持具３１の高さが順次高くなされており、両側面側の反射板３０の反射光が内側の反射板３０に遮蔽されるのを防止している。

また、枠体４の長さ方向において対面する側面側には、図２及び図３に示すように、長さ方向における両端側に向けて光を反射する補助反射面５０が設けられている。補助反射面５０は、擬似太陽光照射ボックス６に沿って略平行に延在する表面が金属の板材が複数配列されて構成されている。この補助反射面５０は、例えば、擬似太陽光照射ボックス６の長さ方向における両端側での直接光の照度低下が顕著な場合に、この補助反射面５０の反射角度（傾斜角度）を調整して照度低下を補うことなどに使用可能である。

図１に示すように、擬似太陽光照射ボックス６と被照射面１０Ａの間には、該被照射面１０Ａの全面を覆い該被照射面１０Ａでの照度分布を均一化するように透過光量を調整する透過光量調整ユニット６０が設けられている。
すなわち、擬似太陽光照射装置１では、反射面８の反射光による直接光の照度むら補償に加え、透過光量調整ユニット６０によっても被照射面１０Ａの照度むらの低減が図られている。

図４は透過光量調整ユニット６０の構成を模式的に示す縦断面図であり、図５は同平面図である。
透過光量調整ユニット６０は、図４に示すように、ベース板６２と、透過光量調整用の透光板積層体６４と、表面フィルム（押さえ部材）６６とを備え、被照射面１０Ａの照度が高い箇所に向かう光の光量を透光板積層体６４が減じることで、被照射面１０Ａで照度分布を低い照度に合せて均一化する。
これらベース板６２、透光板積層体６４、及び、表面フィルム６６には、擬似太陽光照射ボックス６が放射する擬似太陽光のスペクトルを変調しないように、それぞれ擬似太陽光のスペクトル範囲において透過率が一定（フラット）であり、さらに、好ましくは高い透過率を有する材質が用いられている。この材質として、本実施形態では、アクリル樹脂が用いられている。なお、この材質にはガラスを用いてもよい。

ベース板６２は、透光板積層体６４を担持するための上面視矩形状の板状部材であり、自重による撓みが生じない程度の剛性が得られる厚みを有して形成されている。係るベース板６２は、擬似太陽光照射ボックス６と被照射面１０Ａとの間を完全に仕切るように配置されている。
ベース板６２の上面には、図５に示すように、被照射面１０Ａを照明する光が通過する照明光通過範囲Ｒに、透過光量を減じるべき位置のそれぞれに透光板積層体６４が配置され、また照明光通過範囲Ｒの残余の箇所には、透光板積層体６４や、この透光板積層体６４を構成する透光板６５、ベース板６２と同一の素材であるアクリル樹脂から成る１枚の透光板６８（以下、「スペーサ透光板６８」と言う）が配置されている。これにより、照明光通過範囲Ｒには透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８が隙間無く敷き詰められることとなる。このスペーサ透光板６８は、透光板積層体６４と同一寸法に形成されており、スペーサ透光板６８と透光板積層体６４との入れ替えが容易となっている。
透光板積層体６４は、複数枚の透光板６５（図６）を積層して構成されており、図５において符号６４に添えて記載した括弧書きは、各透光板積層体６４の透光板６５の積層枚数を示している。なお、この透光板積層体６４の具体的な構成、及び、光量調整の作用については後に詳述する。

照明光通過範囲Ｒの周囲には、図５に示すように、照明光通過範囲Ｒと擬似太陽光照射装置１の側面との隙間を埋めるスペーサ板（スペーサ部材）７０が設けられている。すなわち、ベース板６２の上面は、透光板積層体６４、スペーサ透光板６８及びスペーサ板７０で隙間無く埋め尽くされることとなり、透光板積層体６４をベース板６２に接着せずとも位置を固定することができる。これにより、透光板積層体６４を交換自在にしつつ、設置時の衝撃や地震の振動が透過光量調整ユニット６０に加わっても、透光板積層体６４の位置ずれを防止できる。
なお、スペーサ板７０の素材には、透光板積層体６４と同一の素材（本実施形態ではアクリル樹脂）を用いることが好ましい。こうすることで、スペーサ板７０の光学特性が、照明光通過範囲Ｒに設けたスペーサ透光板６８と同等になるため、被照射面１０Ａの面積が広がり照明光通過範囲Ｒが多少周囲に拡張された場合でも、被照射面１０Ａの全域を照明することができる。

表面フィルム６６は、図４に示すように、ベース板６２に載置された透光板積層体６４の透光板６５の横ずれを防止するために、これら透光板積層体６４とともにスペーサ透光板６８及びスペーサ板７０の表面を覆って押さえる。この表面フィルム６６は、アクリル樹脂と同様に擬似太陽光のスペクトルを変調しない素材であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）を薄いフィルム状に形成したものである。

次に、擬似太陽光照射装置１への透過光量調整ユニット６０の取付構造を説明する。
図４に示すように、擬似太陽光照射装置１には、擬似太陽光照射ボックス６と平行に延びるズレ落ち防止ブラケット８０が、該擬似太陽光照射ボックス６を挟んだ両側の側面にそれぞれ設けられている。また、各ズレ落ち防止ブラケット８０には、断面Ｌ字状の固定用Ｌアングル８２が固定されており、各固定用Ｌアングル８２に、透過光量調整ユニット６０のベース板６２の両縁部６２Ａを載せることで該ベース板６２が設置される。
ベース板６２の両縁部６２Ａの上面には、スペーサ板７０と擬似太陽光照射装置１の側面の隙間を埋めてスペーサ板７０の横ずれを防止する横ずれ防止用Ｌアングル８４が設けられている。

透過光量調整ユニット６０の取付け時には、先ず、固定用Ｌアングル８２を角材２にネジ止め固定する。この固定用Ｌアングル８２にベース板６２を載せた後、上側から横ずれ防止用Ｌアングル８４を置いて、この防止用Ｌアングル８４を固定用Ｌアングル８２にネジ８７で、擬似太陽光照射装置１の側面の角材２に固定する。これにより、ベース板６２の縁部６２Ａが固定用Ｌアングル８２及び横ずれ防止用Ｌアングル８４で挟み込まれ、ベース板６２のガタつきが防止される。
次いで、ベース板６２の上に、スペーサ板７０、透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８を敷き詰める。そして、これらスペーサ板７０、透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８を横ずれ防止用Ｌアングル８４とともに表面フィルム６６で覆う。最後に、表面フィルム６６の縁部を押さえバー８６で押さえ、この押さえバー８６を横ずれ防止用Ｌアングル８４にボルト８９で固定する。以上の作業により、透過光量調整ユニット６０の取付けが完了する。

次いで、透光板積層体６４の構成について詳述する。
図６は、図５に示したＩ−Ｉ’線の断面を模式的に示す図である。
この図に示すように、透光板積層体６４は、それぞれ矩形状の透光面が同一寸法のアクリル樹脂から成る透光板６５を複数枚重ねて構成されている。この透光板積層体６４に擬似太陽光Ｆを入射した場合、各透光板６５の表裏の各界面で擬似太陽光Ｆの裏面反射が生じ、この裏面反射の分だけ透光板積層体６４の透過光量が減じられる。また、この透光板積層体６４の透過率は、透光板６５の厚みには依らず、該透光板６５を重ねた枚数で決定されており、このような透光板積層体６４の透過特性について以下に説明する。

図７はアクリル樹脂から成る透光板６５の厚みｔと透過特性の関係を示す図であり、図８は透光板６５の枚数と透過特性の関係を示し、また、図９は透光板積層体６４の厚みを一定にしつつ透光板６５の厚みｔと枚数を可変したときの透過特性の変化を示す図である。
これらの図に示すように、透光板６５は、擬似太陽光Ｆとして用いられる紫外領域（波長４００ｎｍ）〜赤外領域（波長９００ｎｍ）の広い波長範囲Ｋに亘り透過率がほぼ一定（フラット）になる透過特性を有し、また、高い透過率を有していることが分かる。したがって、この透光板６５、並びに、この透光板６５と同一素材から成るスペーサ透光板６８、スペーサ板７０、ベース板６２によれば、擬似太陽光照射ボックス６が発する擬似太陽光Ｆを、そのスペクトルを変調することなく高効率に透過し、照明効率の低下を防止できる。

このとき図７に示すように、ベース板６２を１０ｍｍ厚のアクリル樹脂とし、このベース板６２に１枚の透光板６５を重ねた場合、この透光板６５の厚みｔを、０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍと大きくしても、透過率にさほどの変化は見られない。
一方、図８に示すように、１０ｍｍ厚のベース板６２の上に重ねる透光板６５の枚数を１枚ずつ増やすと、透光板６５の枚数に比例して、透過率が全波長域で略一様に減少する。
この理由としては、透光板６５の材質であるアクリル樹脂が擬似太陽光Ｆに対して高い透過率を有するため、擬似太陽光Ｆが透光板６５を透過する際に透光板６５への吸収は、ほぼ生じないものの、透光板６５の表裏の各界面で裏面反射が発生することから各裏面反射により透過光量が減じられるためと考えられる。この理由の妥当性は、図９に示すように、厚み０．５ｍｍの透光板６５を４枚重ねた場合と、厚み１ｍｍの２枚の透光板６５に厚み０．５ｍｍの２枚の透光板６５を重ねた場合とで、透光板６５の厚みが異なるにもかかわらず透過率はほぼ一致し、また、枚数を５枚に変えても同様な結果が得られることからも裏付けられる。

したがって、図６に示した透過光量調整ユニット６０において、透光板６５を２枚重ねた透光板積層体６４では、それぞれの透光板６５の表裏の界面で裏面反射が生じるため、合計４回の裏面反射分だけ擬似太陽光Ｆの透過光量が減じられ、また、透光板６５を４枚重ねた透光板積層体６４では、合計８回の裏面反射分だけ擬似太陽光Ｆの透過光量が減じられることとなる。このように、透光板積層体６４では、透光板６５の枚数に比例して裏面反射回数が増えるため、透光板６５の枚数に比例して擬似太陽光Ｆの透過光量が減じられる。

ここで図６に示すように、透光板６５同士が上下方向で重なり合う接触部Ｃで２回の裏面反射が生じるのは次のように考えられる。すなわち、接着剤等のバインダ−を使用せずに透光板６５同士を単に重ねた場合、これら透光板６５の間には薄い空気層９０が形成される。この空気層９０が透光板６５同士の間に介在することで、擬似太陽光Ｆが下側の透光板６５から空気層９０に出るときに裏面反射が生じるとともに、空気層９０から上側の透光板６５に入射するときにも裏面反射が生じ、これにより接触部Ｃで２回の裏面反射が生じることとなる。
このように、接着剤等のバインダーを用いずに透光板６５同士を単純に重ね合せ、これら透光板６５の間に空気層９０のみを形成することで、透光板積層体６４の透過率が透光板６５の積層枚数に比例して減少させることができ、透光量の調整が容易な透光板積層体６４が得られることとなる。
なお、透過光量調整ユニット６０では、透光板積層体６４の下にベース板６２を、上に表面フィルム６６をそれぞれ備え、また、透光板積層体６４が無い場所には、スペーサ透光板６８が配置されるため、これらベース板６２、表面フィルム６６及びスペーサ透光板６８の各界面でも同様に裏面反射が生じる。したがって、これらの裏面反射を加味して、透光板積層体６４の透光板６５の枚数が決定される。

ここで、接着剤等のバインダーを用いずに透光板６５同士を単純に重ねて透光板積層体６４を構成しているため、地震などの衝撃により透光板６５が横ずれを起こしやすい。そこで、図６に示すように、透光板積層体６４においては、透光板６５を重ねる枚数に応じて１枚当たりの透光板６５の厚みを薄くすることで透光板６５の枚数にかかわらず全体の厚みＤが一定（本実施形態では３ｍｍ）となるようにし、また、スペーサ透光板６８も同じ厚みＤに形成されている。これにより、透光板６５の横方向には、必ず、他の透光板６５又はスペーサ透光板６８が存在するため、透光板６５の横ずれが防止される。

ただし、透光板積層体６４においては、透光板６５を重ねる枚数が多くなるほど透光板６５が薄くなるため、透光板積層体６４やスペーサ透光板６８の厚みに多少のバラつきがあるだけで透光板６５の横ずれが生じやすくなる。そこで、本実施形態では、図６に示すように、これら透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８の表面を上述した表面フィルム６６で覆い、該表面フィルム６６により、透光板積層体６４の表面を押さえることで透光板６５の横ずれを確実に防止することとしている。

この擬似太陽光照射装置１による被照射面１０Ａの照度むらの測定結果を図１０に示す。この図に示す照度分布から照度むらを計算すると約１．５９％という値が得られており、本実施形態の擬似太陽光照射装置１によれば、被照射面１０Ａの照度むらが良好に低減されていることが実証された。なお、この照度むらの計算は、ＪＩＳ規格（日本工業規格）で規定されたＪＩＳ Ｃ８９１２、ＪＩＳ Ｃ８９３３に基づいて算出したものである。

以上説明したように、本実施形態によれば、被照射面１０Ａでの照度分布を均一化するように透過光量を調整する透過光量調整ユニット６０を、擬似太陽光Ｆの波長範囲Ｋで透過率が一定となる透光板６５を透過光量の調整量に応じた枚数分だけ重ねて各透光板６５の表裏の各界面で入射光を反射するようにした透光板積層体６４を設けて構成した。この構成により、透光板６５の枚数を変えるだけで透過光量の調整が可能となり、透過率が異なる複数種類の透過型光学フィルター板を用意せずとも、透光板６５を重ねた簡単な構成で被照射面１０Ａの照度むらを低減できる。

また、本実施形態によれば、透光板６５を重ねる枚数に応じて各透光板６５を薄くして厚みを一定にした透光板積層体６４を、透過光量を調整すべき位置のそれぞれに配置し、透光板積層体６４の間に生じた隙間にはスペーサ透光板６８を配置して、照明光通過範囲Ｒに、透光板積層体６４体及びスペーサ透光板６８を敷き詰めるとともに、この照明光通過範囲Ｒの周囲にはスペーサ板７０を配置して、透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８の位置ずれを防ぐ構成とした。
この構成により、ベース板６２と透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８を接着剤等のバインダーを用いて固定する必要がないため、これら透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８を交換自在にしつつ、設置時の衝撃や地震の振動が透過光量調整ユニット６０に加わっても、透光板積層体６４の位置ずれを防止できる。

さらに本実施形態によれば、透光板積層体６４及びスペーサ透光板６８のそれぞれの表面を覆って押さえる押さえ部材としての表面フィルム６６を備える構成とした。
この構成により、該表面フィルム６６が透光板積層体６４の表面を押さえることで透光板６５の横ずれが確実に防止される。

なお、本実施形態では、枠体４の長さ方向において対面する側面側の下部に補助反射面５０が設けられているが、図１〜図３に二点鎖線で示すように、枠体４の側面のランプ２２と被照射面１０Ａとの間に、擬似太陽光照射ボックス６から枠体４の側面に向けて放射された光を被照射面１０Ａに向けて反射する補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂが設けられてもよい。この補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂは、例えば、枠体４の側面側での直接光の照度低下が顕著な場合に、この補助反射面５０の反射角度（傾斜角度）を調整して照度低下を補うことなどに使用可能である。補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂは、被照射面１０Ａの四隅の照度を低下させないように、調整された傾斜角度において、互いに隙間を生じさせない長さに形成される。
このように、擬似太陽光照射装置１側面のランプ２２と被照射面１０Ａとの間に、ランプ２２から放射された光のうち被照射面１０Ａから外れた箇所に向かう光を被照射面１０Ａに向けて反射する補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂを配置する構成とした。この構成により、枠体４の側面に配置した遮光板によって遮光されてしまう光を有効利用して、被照射面１０Ａの照度低下を補うことができるとともに、補助反射面を枠体４の下部に配置する場合に比べ、擬似太陽光照射装置１を小型化することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、被照射面１０Ａの照度むらを低減するために、ランプ２２と被照射面１０Ａの間に透過光量を調整する透過光量調整ユニット６０を設けていたが、第２実施形態では、透過光量調整ユニット６０に代えて、光を拡散する光拡散ユニット１０１を設けている。
図１１は、第２実施形態に係る擬似太陽光照射装置１００の構成を模式的に示す縦断面図である。また、図１２は擬似太陽光照射装置１００の右半分を示す平面図であり、図１３は擬似太陽光照射装置１００の構成を示す横断面図である。なお、これら図１１〜図１３では、図１〜３に示す擬似太陽光照射装置１と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。

擬似太陽光照射装置１００では、複数の角材２を格子状に組んだ枠体４が、例えば長さが略１．７ｍ、幅が略１．２ｍ、高さが略０．８ｍ程度の寸法に構成され、被照射面１０Ａの有効面積が６００ｍｍ×１２００ｍｍに設定されている。また、擬似太陽光照射ボックス６には、１本の直管型のランプ２２が擬似太陽光照射ボックス６に沿って配置されて線状光源を構成している。擬似太陽光照射ボックス６は、該擬似太陽光照射ボックス６が放射する擬似太陽光のスペクトルを変調しない材質で形成されたランプハウス７に収納されている。

反射面８は６つの反射装置３２を有して構成されており、反射板３０の傾斜角度θは、図１に示すように、右から順に３３°、２１°、−５°、５°、−２１°、−３３°に設定されている。この構成により、０．１°単位の微調整を行っても被照射面１０Ａの照度むらに影響を与えることがなく、出荷調整の時間を短縮することができる。
補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂの傾斜角度は０°〜５°程度に設定されるのが望ましく、補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂは、被照射面１０Ａの四隅の照度を低下させないように、傾斜角度が０°〜５°程度に調整された場合に、互いに隙間を生じさせない長さに形成されている。本実施形態では、長手側の補助反射面１５０Ａの長さが約１４００ｍｍに、短手側の補助反射面１５０Ｂの長さが約９２０ｍｍに設定されている。

このように構成された比較的小型の擬似太陽光照射装置１００では、ランプ２２から被照射面１０Ａまでの距離Ｌが数十ｃｍ程度となっており、照度むらを均一化するのが難しく、また、均一化した照度を維持することに労力を必要としていた。
そこで、本実施形態では、擬似太陽光照射ボックス６と被照射面１０Ａの間に、該被照射面１０Ａの全面を覆い該被照射面１０Ａでの照度分布を均一化するように光を拡散する光拡散ユニット１０１が設けられている。すなわち、擬似太陽光照射装置１００では、反射面８の反射光による直接光の照度むら補償に加え、光拡散ユニット１０１によっても被照射面１０Ａの照度むらの低減が図られている。

図１４は光拡散部材１１０、１２０の構成を示す図であり、図１４（Ａ）は擬似太陽光照射装置１００を、拡大した光拡散部材１１０、１２０とともに模式的に示す縦断面図であり、図１４（Ｂ）は被照射面１０Ａ側から見た光拡散部材１２０を示す図である。
光拡散ユニット１０１は、図１４（Ａ）に示すように、ベース板１０２と、光拡散効果を有する二層の光拡散部材１１０，１２０とを備え、被照射面１０Ａの照度が高い箇所に向かう光を光拡散部材１１０，１２０が拡散することで、被照射面１０Ａで照度分布を均一化する。
これらベース板１０２、及び光拡散部材１１０，１２０には、擬似太陽光照射ボックス６が放射する擬似太陽光のスペクトルを変調しないように、それぞれ擬似太陽光のスペクトル範囲において透過率が一定（フラット）であり、さらに、好ましくは高い透過率を有する材質が用いられている。

ベース板１０２は、光拡散部材１１０を担持するための上面視矩形状の板状部材であり、自重による撓みが生じない程度の剛性が得られる厚み（例えば、１５ｍｍ）を有して形成されている。本実施形態のベース板１０２には、上記材質として、アクリル樹脂が用いられている。なお、この材質にはガラスを用いてもよい。係るベース板１０２は、擬似太陽光照射ボックス６と被照射面１０Ａとの間を完全に仕切るように、枠体４の被照射面１０Ａ側に配置されている。

二層の光拡散部材１１０，１２０は、それぞれ複数枚の拡散板を積層して構成されており、被照射面１０Ａとランプ２２との間に、距離Ｄだけ離して配置されている。光拡散ユニット１０１の光拡散効果、すなわち、被照射面１０Ａの照度むらの低減の効果は、この距離Ｄに依存しており、このような光拡散ユニット１０１の光拡散特性を以下に説明する。
図１５は光拡散部材１１０，１２０の位置を変えて被照射面１０Ａの照度むらを測定した実験を示す説明図であり、図１５（Ａ）は光拡散部材１１０，１２０の配置位置を示す図であり、図１５（Ｂ）は光拡散部材１１０，１２０の位置及び光拡散部材１１０，１２０に使用した拡散板の種類と照度むらの測定結果との関係を示す図であり、図１５（Ｃ）は光拡散部材１１０，１２０に使用した拡散板の種類を示す図である。

この実験では、被照射面１０Ａの光拡散部材１１０の位置を固定とし、ランプ２２側の光拡散部材１２０の位置、及び、光拡散部材１１０，１２０に使用する拡散板の種類を変更し、被照射面１０Ａの照度むらを測定した。
光拡散部材１１０，１２０の配置位置は、図１５（Ａ）に示すように、ランプ２２からの距離とする。図１５（Ｂ）には、光拡散部材１１０をランプ２２から４００ｍの位置に配置するとともに、光拡散部材１２０をランプ２２から２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４００ｍｍの位置に配置した場合の照度むらの測定結果が示されている。

図１５（Ｂ）に示すように、光拡散部材１２０を３００ｍｍの位置に配置した場合（実験Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７）の照度むらは、光拡散部材１２０を４００ｍｍの位置に配置した場合（実験Ｅ１，Ｅ２）の照度むらとあまり差がない。一方、光拡散部材１２０を２００ｍｍの位置に配置した場合（実験Ｅ３，Ｅ４）には、３００ｍｍ又は４００ｍｍの位置に配置した場合に比べ、照度むらが改善されている。したがって、光拡散部材１２０は、ランプ２２から２００ｍｍ〜３００ｍｍの範囲に配置されるのが望ましく、換言すれば、二層の光拡散部材１１０，１２０間の距離Ｄは、１００ｍｍ〜２００ｍｍに設定されるのが望ましい（１００ｍｍ＜Ｄ≦２００ｍｍ）。本実施形態では、二層の光拡散部材１１０，１２０間の距離Ｄを２００ｍｍに設定している。

次に、擬似太陽光照射装置１００への光拡散ユニット１０１の取付構造を説明する。
図１１〜図１３に示すように、擬似太陽光照射装置１００には、枠体４の上部及び擬似太陽光照射ボックス６の上方に、擬似太陽光照射ボックス６と平行に延びる板状の光拡散部材受け１０３が、該擬似太陽光照射ボックス６を挟んだ両側の側面にそれぞれ設けられている。また、枠体４の上部及び擬似太陽光照射ボックス６の上方に、擬似太陽光照射ボックス６と直交して延びる断面Ｌ字状の光拡散部材受け１０４が、該擬似太陽光照射ボックス６の長さ方向において対面する側面にそれぞれ設けられている。
ベース板１０２及び光拡散部材１１０は枠体４の上部に設けられた光拡散部材受け１０３，１０４に載置され、図示しない抑え金具によって固定され、光拡散部材１２０は擬似太陽光照射ボックス６の上方に設けられた光拡散部材受け１０３，１０４に載置され、図示しない抑え金具によって固定される。

次いで、図１１〜図１４を参照し、光拡散部材１１０、１２０の構成について詳述する。
被照射面１０Ａ側の光拡散部材１１０は、ベース板１０２の上面に配置され、複数枚（本実施形態では、２枚）の光拡散板１１１，１１２を積層して構成されている。被照射面１０Ａ側の光拡散板１１１は、被照射面１０Ａを照明する光が通過する照明光通過範囲全体を覆う大きさに形成された板状部材であり、両面に艶消し加工を施したマット状の拡散面を有している。本実施形態の光拡散板１１１は、厚みが約３ｍｍであり、ベース板１０２とほぼ同じ光学的特徴を有する素材（本実施形態では、アクリル樹脂）を用いて形成されている。

ベース板１０２側の光拡散板１１２は、光拡散板１１１と略同一の大きさに形成された板状部材であり、両面に拡散面を有している。この拡散面の片面はエンボス加工が施されることによりエンボス形状に形成されており、光拡散板１１２は、エンボス形状を有する拡散面を被照射面１０Ａ側に向けて配置されている。すなわち、光拡散板１１１のマット状の拡散面と光拡散板１１２のエンボス面とが接触することとなり、光拡散板１１１の横ずれを防止できる。本実施形態の光拡散板１１２は、厚みが約２０５μｍ、平行光線透過率と拡散光線透過率の比であるヘイズが約５０％である素材を用いて形成されている。

ランプ２２側の光拡散部材１２０は、複数枚（本実施形態では、３枚）の光拡散板１２１〜１２３と、照度場所むら調整用の拡散板である照度調整板１２４とを積層して構成されている。光拡散板１２１は光拡散板１１１と略同一に構成され、光拡散板１２１の上面には、光拡散板１１２と略同一に構成された２枚の光拡散板１２２，１２３がエンボス形状を有する拡散面を被照射面１０Ａ側に向けて載置されている。２枚の光拡散板１２２，１２３間には、光拡散板１２１〜１２３より小さく形成された照度調整板１２４が配置されている（図１４（Ｂ）参照）。照度調整板１２４は、両面に拡散面を有するとともに、片面にエンボス加工が施された板状部材であり、エンボス面をランプ２２側に向けて配置されている。これにより、下側の光拡散板１２３のエンボス面と照度調整板１２４のエンボス面とが接触することとなり、照度調整板１２４の横ずれを防止できる。本実施形態では、照度調整板１２４は、厚みが約２７０μｍ、ヘイズが約９０％である素材を用いて形成されており、大きさが８０ｍｍ×４００ｍｍ、１５０ｍｍ×６００ｍｍ、８０ｍｍ×３００ｍｍの３枚の照度調整板１２４が配置されている。

このように、比較的光拡散効果の高い照度調整板１２４を、ランプ２２側の光拡散部材１２０に設けたため、照度調整板１２４の位置を変えるだけで、被照射面１０Ａの照度が局部的に高い箇所に向かう光をより効果的に拡散し、照度むらの微調整を容易に行うことができる。これに加え、照度調整板１２４で拡散した光を被照射面１０Ａ側の光拡散部材１１０でさらに拡散できるので、被照射面１０Ａ側の光拡散部材１１０に照度調整板を配置する場合に比べ、照度むらをより低減できる。また、照度むらに経時変化が生じた場合や、ランプ２２を交換して照度むらが変更した場合にも、照度調整板１２４の位置や大きさを変更することで、照度むらを容易に低減できる。さらに、照度調整板１２４は、光拡散板１２２，１２３の間に配置されているため、照度調整板１２４を固定する固定具を設ける必要がなくなり、部品点数を削減できる。

図１６は照度調整板１２４を配置しない擬似太陽光照射装置１００による被照射面１０Ａの照度分布の測定結果を示す図であり、図１６（Ａ）は二層の光拡散部材１１０，１２０を被照射面１０Ａ側に積層配置した場合の照度分布の測定結果を示す図であり、図１６（Ｂ）は二層の光拡散部材１１０，１２０を離間配置した場合の照度分布の測定結果を示す図である。
二層の光拡散部材１１０，１２０を被照射面１０Ａ側に積層配置した場合には、図１６（Ａ）に示すように、照度が０．８−０．８５ＳＵＮ（１ＳＵＮ＝１０００Ｗ／ｍ²）の範囲から１．０５−１．１ＳＵＮの範囲にあり、その差は０．３ＳＵＮである。
これに対し、上記擬似太陽光照射装置１００のように二層の光拡散部材１１０，１２０を離間配置した場合には、図１６（Ｂ）に示すように、照度が０．９−０．９５ＳＵＮの範囲から１．０５−１．１ＳＵＮの範囲にあり、その差は０．１５ＳＵＮとなっており、被照射面１０Ａの照度むらが良好に低減されている。さらに、二層の光拡散部材１１０，１２０を積層配置した場合に比べ、複数の反射板３０（図１２）に起因する照度の境界が目立たなくなっている。
照度調整板１２４を配置した擬似太陽光照射装置１００による被照射面１０Ａの照度むらの測定結果を図１７に示す。この図において、照度は０．９８−０．９９ＳＵＮの範囲から１．０１−１．０２ＳＵＮの範囲にあるとともに、照度むらは約１．８％となっており、本実施形態の擬似太陽光照射装置１００では、被照射面１０Ａの照度むらを良好に低減できることが実証された。また、複数の反射板３０（図１２）に起因する照度の境界も、より目立たなくなっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、被照射面１０Ａでの照度分布を均一化するように、光を拡散する光拡散ユニット１０１をランプ２２と被照射面１０Ａの間に備え、被照射面１０Ａとランプ２２との間に、二層の光拡散部材１１０，１２０を離間配置して光拡散ユニット１０１を構成した。
この構成により、被照射面１０Ａに向かう光を拡散して均一化できるので、被照射面１０Ａの仮想分割区画に配置するために透過率が異なる複数種類の透過型光学フィルター板を用意せずとも、二層の光拡散部材１１０，１２０を離間配置した簡単な構成で被照射面１０Ａの照度むらを低減できる。また、光を拡散することにより、被照射面１０Ａの四隅の照度の落ち込みを低減できる。

また、本実施形態によれば、ランプ２２に対して被照射面１０Ａと反対側に、複数の反射板３０を並設して反射面８を形成し、被照射面１０Ａに、ランプ２２から直接放射される直接光、及び反射面８で反射された反射光を照射する構成とし、複数の反射板３０の境界が目立たなくなる距離Ｄだけ、二層の光拡散部材１１０，１２０の間を離す構成とした。
この構成により、複数の反射板３０を並設して反射面８を形成した場合であっても、複数の反射板３０の境界を目立たなくさせることができる。すなわち、反射面８を複数の反射板３０で形成できるので、反射面８を一枚の反射板を湾曲させて形成する場合に比べ、簡単な構成で反射面８を形成できるとともに、反射板３０の反射角度（傾斜角度）を調整することにより、被照射面１０Ａの照度低下を容易に補うことができる。

また、本実施形態によれば、二層の光拡散部材１１０，１２０のうちランプ２２側の光拡散部材１２０に、照度場所むら調整用の照度調整板１２４を設ける構成とした。
この構成により、照度が局部的に高い箇所に照度調整板１２４を配置することで、照度むらの微調整を容易に行うことができる。また、ランプ２２側の光拡散部材１２０に照度調整板１２４を配置することにより、照度調整板１２４で拡散した光を被照射面１０Ａ側の光拡散部材１１０で拡散できるので、被照射面１０Ａ側の光拡散部材１１０に照度調整板を配置する場合に比べ、照度むらをより低減できる。

また、本実施形態によれば、擬似太陽光照射装置１００側面のランプ２２と被照射面１０Ａとの間に、ランプ２２から放射された光のうち被照射面１０Ａから外れた箇所に向かう光を被照射面１０Ａに向けて反射する補助反射面１５０Ａ，１５０Ｂを配置する構成とした。
この構成により、ランプ２２側の光拡散部材１２０で拡散された光を反射できるので、ランプ２２と反射面８との間に補助反射面を配置する場合に比べ、被照射面１０Ａの照度低下を補償すべき所望の場所に光を向かわせつつ、光をより拡散させて均一化できる。また、枠体４の側面に配置した遮光板によって遮光されてしまう光を有効利用して、被照射面１０Ａの照度低下を補うことができるとともに、補助反射面を枠体４の下部に配置する場合に比べ、擬似太陽光照射装置１００を小型化できる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
上述した実施形態では、本発明に係る照明装置として、擬似太陽光照射装置を例示したが、これに限らない。すなわち、被照射面の照度むらを低減すべき照明装置であれば、任意の照明装置に、本発明の透過光量調整ユニット又は光拡散ユニットを設けることができる。このような照明装置としては、例えば紫外線硬化装置が挙げられる。紫外線硬化装置は、ＵＶインキ、ＵＶ塗料、ＵＶ接着剤などの紫外線硬化素材が塗布された面に均一に紫外線を照射して、紫外線硬化素材を硬化させるものであり、印刷や上面コーティング、半導体や電子部品、光学部品の接着、液晶パネルの張り合わせなど様々な表面処理加工システムに応用されている。この紫外線硬化装置に本発明の透過光量調整ユニット又は光拡散ユニットを設けることで、より一層むらを抑えた表面処理加工が可能な紫外線硬化装置が実現される。

１，１００ 擬似太陽光照射装置（照明装置）
６ 擬似太陽光照射ボックス
８ 反射面
１０ 被照射体
１０Ａ 被照射面
２２ ランプ（光源）
３０ 反射板
５０，１５０Ａ，１５０Ｂ 補助反射面
６０ 透過光量調整ユニット
６２ ベース板
６４ 透光板積層体
６５ 透光板
６６ 表面フィルム（押さえ部材）
６８ スペーサ透光板（１枚の透光板）
７０ スペーサ板（スペーサ部材）
１０１ 光拡散ユニット
１１０ 光拡散部材
１２０ 光拡散部材
１２４ 照度調整板
Ｄ 距離
Ｆ 擬似太陽光
Ｋ 波長範囲
Ｒ 照明光通過範囲

Claims (4)

1. 被照射面を照明する光源を備えた照明装置において、
   前記被照射面での照度分布を均一化するように、光を拡散する光拡散ユニットを前記光源と被照射面の間に備え、
   前記被照射面と前記光源との間に、二層の光拡散部材を離間配置して前記光拡散ユニットを構成し、
   離間配置した二層の前記光拡散部材間に、前記光源から放射された光のうち前記被照射面から外れた箇所に向かう光を前記被照射面に向けて反射する補助反射面を配置したことを特徴とする照明装置。
2. 前記光源に対して前記被照射面と反対側に、複数の反射板を並設して反射面を形成し、前記被照射面に、前記光源から直接放射される直接光、及び前記反射面で反射された反射光を照射する構成とし、
   前記複数の反射板の境界が目立たなくなる距離だけ、前記二層の光拡散部材の間を離したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記二層の光拡散部材のうち前記光源側の光拡散部材に、照度場所むら調整用の照度調整板を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 装置側面の前記光源と前記被照射面との間に、前記光源から放射された光のうち前記被照射面から外れた箇所に向かう光を前記被照射面に向けて反射する補助反射面を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の照明装置。

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