JP6886234B2 - 照明方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、照明方法に関する。
大型照明装置は、夜間に競技が可能な大型の競技場などに設置される。競技場に設ける大型照明装置は、照射面(例えば、競技場における競技を行う領域)の照度を所定の規格に基づく所定の値以上になるように設計される(例えば、JISZ9127「スポーツ照明基準」)。例えば、屋外の大型の競技場においては、大型照明装置は、発光面が地上数十メートルの位置となる。この場合、大型照明装置は、発光面からの光で照明面を所定の照度にしなければならないため、発光面が非常に高い輝度となる。
特開平6−84403号公報
しかしながら、大型照明装置の発光面の輝度が高いと、競技場で行われる競技の妨げになることがある。従来、上述の規格によれば、照明器具からの強い光が眼に入る光による影響を測定する方法は、観測者の視線方向は水平より2°下方を向き、測定評価することとされているが、大型照明装置の発光面を直接観察する場合については、規格などで定められた一般的な指標が無く、詳細には検討されていない。このため、発光面が視野に入る可能性がある競技を行う競技場に設置する大型照明装置においては、競技者が快適に競技を行えるように発光面の輝度や高輝度の面の大きさなどが調整されることが望まれている。
本発明の目的は、競技者が快適に競技を行える照明を実現する照明方法を提供することである。
実施形態によれば、本願発明の照明方法に係る照明装置は、野球場に設置される照明装置を使用し、それぞれが少なくとも1つの光源を有し、前記球技を行う競技場
内に向けた発光面を形成するように設置角度が調整可能に配置される複数の照明機器を具備し、 前記複数の照明機器が形成する発光面は、20万〜50万cd/m^2のいずれかの輝度となる面を有し、前記球技を行う競技場の前記発光面を直接観察可能な領域における任意の位置から前記発光面を直接観察した場合に前記輝度となる面が0.00019sr未満となる。
本発明は、競技者が快適に競技を行える照明を実現する照明方法を提供することができる。
図1は、第1の実施形態に係る大型照明装置の構成例を示す図である。 図2は、第1の実施形態に係る大型照明装置に用いられる照明機器の外観構成を示す図である。 図3は、第1の実施形態に係る大型照明装置に用いられる照明機器の正面図を示す図である。 図4は、第1の実施形態に係る実験の条件を説明するための図である。 図5は、第1の実施形態に係る実験の条件を説明するための図である。 図6は、第1の実施形態に係る実験の結果を示す図である。 図7は、第1の実施形態に係る実験の結果を示す図である。 図8は、第1の実施形態に係る実験に関連して高輝度の発光面によるボールの見えにくさを説明するための図である。 図9は、第2の実施形態に係る大型照明装置の発光面の第1の構成例を示す図である。 図10は、第2の実施形態に係る大型照明装置の発光面の第2の構成例を示す図である。
以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101,102は、競技場に設置されるものであって、複数の照明機器2を具備する。前記複数の照明機器2は、それぞれが少なくとも1つの光源21を有し、前記競技場内に向けた発光面を形成するように配置される。前記複数の照明機器2が形成する発光面は、前記競技場の競技を行う領域における任意の位置から発光面を直接観察した場合に所定の輝度以上の高輝度となる面が所定の立体角以下となる。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101、102は、前記複数の照明機器2が前記光源21からの光を反射するリフレクター22を有する。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101、102は、前記複数の照明機器2が前記競技場の競技を行う領域における任意の位置にいる人物が発光面を直接観察した場合に、当該人物の有効視野の範囲内において所定の閾値以上の高輝度となる面が所定の立体角以下となるように調整される。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101、102は、前記所定の輝度が20000乃至2000000cd/m^2における何れかの値である。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101、102は、前記所定の立体角が前記所定の高輝度の面が競技の妨げとなる時間が所定時間未満となる立体角である。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101、102は、前記所定の立体角が太陽の立体角を基準に設定される。
また、以下で説明する実施形態に係る照明装置1、101、102は、前記複数の照明機器2が前記発光面を特定の位置から直接観察した場合に、前記所定の閾値以上の高輝度となる面が所定のパターン形状となる。
以下、図面を参照しながら、照明装置に関する実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る大型照明装置(照明装置)1の構成例を示す図である。
大型照明装置1は、複数の照明機器2(2a、2b、…)を有する照明装置である。大型照明装置1は、複数の照明機器2、架台3および支持柱(ポール)4などを有する照明装置である。複数の照明機器2は、光を放射する投光器としての照明器具である。各照明機器2は、例えば、光源にLEDを用いたLED投光器である。架台3は、複数の照明機器2が取り付けられるものであり、支持柱4に設置される。支持柱4は、複数の照明機器2が取り付けられた架台3を所定の高さで支持する。
複数の照明機器2は、照射面に向けて発光面を形成するように配置される。各照明機器2は、それぞれの発光面の角度等が調整された状態で架台3に取り付けられる。複数の照明機器2が取り付けられた架台3は、支持柱4に取り付けられ、複数の照明機器2が形成する発光面が所定の高さとなるように設置される。例えば、複数の照明機器2は、図1に示すように並べた状態で設置される。
なお、大型照明装置1の構成は、図1に示す構成に限定されるものではない。例えば、大型照明装置1は、照明機器2の個数や配置などが特定の構成に限定されるものでは無い。また、照明面は、例えば、競技場において競技を行う領域である。大型照明装置1は、照射面において規定の照度を確保していることを前提するものとする。
図2は、第1の実施形態に係る大型照明装置1に用いられる各照明機器2の外観図である。また、図3は、各照明機器2の正面図である。
図2及び図3に示す構成例において、各照明機器2は、ベース部12、脚部13、放熱部14、および発光部15を備える。
ベース部12は、発光部15を支持する支持体である。ベース部12は、発光部15が設けられた面と放熱部14が設けられた面とを備える。発光部15が設けられた面と放熱部14が設けられた面とは、互いに対向する位置に設けられている。また、ベース部12は、脚部13とヒンジなどの連結部材により連結されている。また、ベース部12は、発光部15に電力を供給する回路などを備える。
脚部13は、ベース部12を支持する支持体である。脚部13は、大型照明装置1の架台3に取り付けるための取り付け部とベース部12と連結され且つベース部12の角度を変更可能なヒンジ部とを備える。脚部13は、ヒンジ部の軸を中心としてベース部12を回動させることにより、発光部15が形成する当該照明機器の発光面の向きを変えることができる。
放熱部14は、複数の放熱フィンを備える。放熱部14は、ベース部12の熱を放熱する。放熱部14は、ベース部12の発光部15が設けられた面とは逆側の面に設けられている。放熱部14の放熱フィンは、例えばアルミニウム、あるいはアルミダイカストなどの、放熱性に優れた軽量の部材によって形成されている。
発光部15は、複数の発光モジュール20を備える。図2及び図3に示す構成例において、発光部15は、7つの発光モジュール20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g)を有する。各発光モジュール20は、光源21と反射板22とを有する。
光源21は、点灯回路から供給される電力により発光する。光源21は、例えば、LEDなどの発光素子により構成される。光源21の発光素子としてのLEDは、例えば、SMD型又はCOB型がある。ただし、光源21の発光素子は、特定の種類のLEDに限定されるものではない。反射板22は、光源21が発光する光を反射するリフレクターである。反射板22としてのリフレクターは、光源21が発光する光を漏れ光の少ない光として放射させる機能を有する。
なお、照明機器2は、LED照明機器に限定されるものではないが、第1及び第2の実施形態においては、主として、照明機器2は、指向性が高く漏れ光が少ないLED照明機器であることを想定して説明するものとする。
次に、競技場で実施した実験について説明する。
図4は、実施した実験の条件を説明するための図である。
以下に説明する実験は、競技者が競技しにくいと感じる(ボールが見えなくなる)大型照明装置の発光面の輝度と立体角とを評価することを意図した実験である。
本実験は、高輝度な発光面がある照明柱(照明装置)を背景にした状態でボール(野球のボール)の見え方を被験者(競技者)に主観的に評価させる実験であり、夜間に実施したものである。
被験者は、野球の競技者が5名である。各被験者は、過去にナイターで競技(野球)を経験した事のある者とした。
被験者による主観的な評価は、照明装置を背景とした状態でフライボールを見た場合に、ボールが消えたかどうかを被験者が2択で評価するものとした。
図4に示すように、評価位置P1乃至P6は、競技する領域全体に点在する複数の位置とし、基準位置P01乃至P06は、評価位置P1乃至P6に対応する6箇所とした。また、フライボールは、図4に示す基準位置P01乃至P06から各評価位置P1乃至P6の方向に向けて打ち上げられるものとし、基準位置P01乃至P06は、各評価位置P1乃至P6から見て照明装置が背景となる位置とした。
評価回数は、各評価位置P1乃至P6において、各被験者が4回(5名×4回=計20回)実施した。
図5(a)乃至(f)は、各評価位置P1乃至P6から照明装置の発光面を見た場合の発光面における輝度を示す。実際の実験では、各評価位置P1乃至P6から照明装置の発光面全体を含む画像を撮影し、照明装置の発光面全体における輝度を示す写真画像を得たが、図5(a)乃至(f)では、各評価位置P1乃至P6から見た発光面において、所定の輝度(30万cd/m^2)以上の発光部(高輝度部分)とそれ以外の部分とを示している。図5(a)乃至(f)では、各評価位置P1乃至P6から見た高輝度部分の発光面の大きさは異なる。つまり、図5(a)乃至(f)は、各評価位置P1乃至P6から見た照明装置の発光面における30万cd/m^2以上の発光部(高輝度部分)の立体角の違いを示している。
次に、上述した実験の結果について説明する。
図6は、図4に示す実験の結果をまとめたグラフである。
横軸は、閾値以上の発光部(高輝度の発光面)の立体角を表し、縦軸は、ボールが見える回数(ボールが消えて見えなかった回数)を表す。従って、主観評価としては縦軸の回数が少ない方が、競技を妨げるという意味になる。なお、図6では、閾値を30万cd/m^2としたときの実験結果を示している。
図6に示す実験結果によれば、高輝度の発光面の大きさが大きくなるにつれ、ボールが見える回数が少なくなる方向に変化している。この結果から、高輝度の発光面が大きくなるにつれ、ボールが見えにくくなるため、競技がしにくくなると考えられる。
図7は、閾値とする輝度を2万cd/m^2から200万cd/m^2までに設定した場合の相関係数Rを示す。ここで、図7における相関係数、図6に示したボールが見える回数と閾値輝度以上の発光面の立体角との相関係数の絶対値である。図7に示す実験結果によれば、相関係数の絶対値は、約5万cd/m^2から約100万cd/m^2までの間に高い値となり、30万cd/m^2で最も大きい値となっている。この実験結果からは、高輝度の発光面は、閾値とする輝度が、5万cd/m^2から約100万cd/m^2までの間の値とすることが考えられ、30万cd/m^2が最適値と考えられる。
また、図7に示す結果によれば、閾値とする輝度が高くなるにつれ、相関係数が高くなる傾向がある。この結果から、輝度が高い発光面(高輝度の発光面)の方がボールの見えにくさとの相関が高いと考えられる。すなわち、図6及び図7に示す実験結果を鑑みると、高輝度の発光面は、ボールの見えにくさに関係が深いと考えることができ、高輝度の発光面が大きくなるにつれ、ボールが見えにくくなる。ボールが見えにくくなるという事は、ボールを使用する競技においては、競技がしにくくなると言える。このような知見から、上述の実験では、競技者の視界に高輝度の発光面が入る期間が長くなればなるほど、競技がしにくくなるという結論が得られる。
図8は、高輝度の発光面とボールの見え方との関係を模式的に示す図である。
図8に示すように、眩しく感じる発光部分(ボールが消えて見える部分)が大きくなると、競技に与える影響が大きくなり、ボールが消えて見える期間が長くなればなるほど、ボールを見失ってしまう可能性が高くなる。従って、眩しく感じる発光部分(ボールが消えて見える部分)が高輝度の発光面であるとすれば、高輝度の発光面が競技に大きな影響を与えない程度の大きさ以下とすることが望まれると考えられる。
次に、第1の実施形態に係る大型照明装置1における複数の照明機器2が形成する発光面について説明する。
第1の実施形態に係る大型照明装置1は、上述した実験による競技者の評価に基づいて調整された発光面により快適に競技を行える照明を提供する。すなわち、第1の実施形態に係る大型照明装置1の複数の照明機器2が形成する発光面は、競技領域の任意の位置から直接観察した場合に、所定の輝度以上の発光面が所定の立体角以下になるように調整される。ここでは、第1の実施形態に係る大型照明装置1は、上述した実験結果に基づいて発光面を形成する複数の照明機器2が調整されるものとする。すなわち、第1の実施形態に係る大型照明装置1は、所定の輝度と所定の立体角とが以下のように設定される。
まず、大型照明装置1の複数の照明機器2が形成する発光面における高輝度の発光面について説明する。
一般的な屋内の照明環境に設置されている蛍光ランプや直管形LEDランプの発光面の輝度はおよそ2万cd/m^2であることから、ここでは、2万cd/m^2以上の輝度を高輝度とする。このため、蛍光ランプや直管形LEDランプの発光面の輝度以上の発光面を高輝度の発光面とすれば、所定の輝度は2万cd/m^2程度とする。
また、図7に示す実験結果によれば、10万cd/m^2付近から相関係数が上昇する。このため、相関係数が上昇する輝度以上の発光面を高輝度の発光面とする場合、所定の輝度は10万cd/m^2付近とする。
また、図7に示す実験結果によれば、一般的に相関があると言われる0.8以上の輝度は、20万〜50万cd/m^2の範囲である。このため、相関係数が0.8以上となる輝度以上の発光面を高輝度の発光面とすると、所定の輝度は20万〜50万cd/m^2の範囲内に設定される。
さらに、図7において最も相関係数が大きい輝度は30万cd/m^2付近である。このため、最大の相関係数となる輝度以上の発光面を高輝度の発光面とすると、所定の輝度は30万cd/m^2付近とする。
以上のように、高輝度の発光面とする閾値としての所定の輝度は、実験結果等により設定されるものである。ただし、高輝度の発光面とする閾値としての所定の輝度は、少なくとも高輝度と定義する2万cd/m^2以上であるものとする。また、高輝度の発光面とする閾値としての所定の輝度は、200万cd/m^2以下であるものとする。
次に、大型照明装置1における高輝度の発光面の大きさ(立体角)について説明する。
本実施形態において、発光面の大きさは立体角で表すものとする。一般に、立体角は、大きさを表す指標であり、面積を距離の二乗で除した値である。また、立体角の単位は、sr(ステラジアン)である。なお、高輝度の発光面の大きさは立体角以外の指標を用いて規定しても良い。
高輝度の発光面の立体角は、競技中に移動するボールが消えて見える時間(特定の速度で移動する移動体が高輝度の発光面によって視認できなくなる時間)が所定時間未満となるように設定しても良い。例えば、ボール(移動体)が自由落下する速度を考慮して、ボールが1秒間(所定時間)に移動する距離が4.9mであると想定する。1秒間にボールが移動する距離が4.9mであるとすると、1秒間にボールが移動する最大の面積は4.9m×4.9mと考えられる。大型の競技場においては、競技する領域(競技領域)にいる競技者と発光面との距離は少なくとも100m以上あると考えられる。
競技者と発光面との距離が100mであれば、発光面において4.9m×4.9mの面積となる立体角は、0.00019srとなる。この場合、ボールが視認できなくなる時間を1秒以内にするには、高輝度の発光面の立体角を0.00019sr未満とするのが良いと考えられる。このような条件(高輝度の発光面の立体角が0.00019sr未満)となるように各照明機器2を調整した大型照明装置1では、競技者が高輝度の発光面によってボールが1秒間以上の間、視認できなくなることを防げる。この結果、大型照明装置1は、ボールが視認不可となる高輝度の発光面を小さくすることにより、所定時間以上ボールが見えなくなる事を防止して快適に競技を行える照明を提供できる。
また、所定の立体角は、高輝度の代表格である太陽の立体角0.000068sr未満でも良い。このような条件(高輝度の発光面の立体角が0.000068sr未満)となるように各照明機器2を調整した大型照明装置は、太陽が出ている下で競技する場合と同等以上の快適さで競技を行える照明を提供できる。
また、既存の照明機器(例えば、光源がHIDランプの照明機器)が配置された大型照明装置を、LED照明機器が配置された第1の実施形態に係る大型照明装置1に置き換える場合、第1の実施形態に係る大型照明装置における高輝度の発光面の立体角は、既存の大型照明装置における高輝度の発光面の立体角以下となるようにしても良い。
すなわち、既存の照明機器が配置された大型照明装置の発光面において所定の輝度以上となる発光面(高輝度の発光面)の立体角(従来装置の立体角)を規定しておき、第1の実施形態に係る大型照明装置は、発光面が従来装置の立体角以下となるように複数の照明機器2を調整するようにしても良い。このような条件(高輝度の発光面の立体角が従来装置以下)となるように各照明機器2を調整した大型照明装置は、従来装置と同等以上の快適さで競技を行える照明を提供できる。
また、実際の競技者は、有効視野内で競技に関する情報を視認する。このため、大型照明装置1の発光面は、競技領域にいる人物の有効視野内において、高輝度の発光面が所定の立体角以下となるように調整しても良い。ここで、有効視野は、人物が眼球運動だけで情報を注視し、瞬時に特定情報を雑音内より受容できる範囲である。一般に有効視野は、左右約15度、上約8度、下約12度以内の視野とされる。
このように、有効視野内において高輝度の発光面が所定の立体角以下となるように各照明機器2を調整した大型照明装置1は、複数の照明機器が形成する発光面を競技領域にいる人物が直接観察した場合に、当該人物の有効視野の範囲内において高輝度の発光面が所定の立体角以下となる。これにより、大型照明装置1は、競技者が快適に競技を行える照明環境を提供できる。
上述した第1の実施形態に係る大型照明装置の複数の照明装置は、LEDを光源とし、反射板がリフレクターである。リフレクターは漏れ光をカットする機能を有するため、大型照明装置の各照明機器は、漏れ光の少ない照明器具として実現できる。漏れ光が少ない照明機器を複数配置する大型照明装置は、各照明機器の調整によって高輝度の発光面の大きさを調整しやすくなる。
言い換えれば、漏れ光の小さい複数の照明装置を用いた大型照明装置は、各照明機器の調整によって競技領域における各所での発光面の輝度を容易に調整でき、所定の輝度以上となる高輝度の発光面を所定の立体角以下に調整することが容易である。さらに、競技者の有効視野などを考慮してより詳細に高輝度の発光面の立体角を調整する場合であっても、漏れ光の小さい複数の照明装置を用いた大型照明装置は、各照明機器の調整が可能となる。
以上説明したように、第1の実施形態によれば、照明装置は、競技領域における任意の位置から発光面を直接観察した場合に所定の輝度以上となる高輝度の発光面が所定の立体角以下となるため、競技領域においては競技者が快適に競技を行える。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。
図9は、第2の実施形態に係る大型照明装置101の発光面の第1の構成例を示す図である。また、図10は、第2の実施形態に係る大型照明装置102の発光面の第2の構成例を示す図である。
第2の実施形態に係る大型照明装置101、102は、第1の実施形態で説明した大型照明装置と同様な構成を有するもので実現できる。すなわち、大型照明装置101、102は、図1に示すように複数の照明機器2、架台3及び支持柱4を有し、各照明機器2は、図2及び図3に示す構成を有するものである。このため、大型照明装置101、102の構成については詳細な説明を省略する。
第2の実施形態に係る大型照明装置101、102は、第1の実施形態に係る大型照明装置1と同様に、複数の照明機器2が形成する発光面が競技領域の任意の位置から直接観察した場合に所定の輝度以上となる高輝度の発光面が立体角以下となることが前提である。第2の実施形態に係る大型照明装置101、102は、複数の照明機器2を調整することにより、発光面が第1の実施形態で説明した条件を満たし、かつ、その条件内で高輝度の発光面が特定のパターンを形成するものである。
ただし、高輝度の発光面の分布が示す特定のパターンは、特定の位置(例えば、発光面の正面となる位置)で観察できるものであれば良い。また、高輝度の発光面の分布が示す特定のパターンは、競技領域内から観察できるものに限らず、競技領域外(例えば、観客席、或いは、競技場外)から観察できるものであっても良い。
また、特定のパターンは、任意の形状で良い。具体例として、特定パターンは、文字或いは記号を表す形状であっても良いし、ロゴマーク或いは図形などを表す形状であっても良い。
図9に示す第1の構成例は、所定の輝度以上となる高輝度の発光面の分布が、漢字の「一」になっている例である。また、図10に示す例は、所定の輝度以上の発光面が記号の丸型となっている例である。
以上説明したように、第2の実施形態に係る大型照明装置は、高輝度の発光面が特定のパターンとして観察できるように調整される。すなわち、第2の実施形態に係る大型照明装置、大型照明装置の発光面における高輝度の発光面の分布によって、記号、文字、ロゴマーク、図形などを表示できる。この結果として、第2の実施形態によれば、大型照明装置の照明によって競技者が快適に競技を行えるだけでなく、高輝度の発光面で特定のパターンを競技者や競技者以外の人物にも提示できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
競技場に設置される照明装置において、
それぞれが少なくとも1つの光源を有し、前記競技場内に向けた発光面を形成するように配置される複数の照明機器を具備し、
前記複数の照明機器が形成する発光面は、前記競技場の競技を行う領域における任意の位置から前記発光面を直接観察した場合に所定の輝度以上の高輝度となる面が所定の立体角以下となる、
ことを特徴とする照明装置。
[C2]
前記複数の照明機器は、前記光源からの光を反射するリフレクターを有する、
ことを特徴とするC1に記載の照明装置。
[C3]
前記複数の照明機器が形成する発光面は、前記競技場の競技を行う領域における任意の位置にいる人物が前記発光面を直接観察した場合に、当該人物の有効視野の範囲内において所定の閾値以上の高輝度となる面が所定の立体角以下となる、
ことを特徴とするC1又は2の何れか1項に記載の照明装置。
[C4]
前記所定の輝度は、20000乃至2000000cd/m^2における何れかの値である、
ことを特徴とするC1乃至3に何れか1項に記載の照明装置。
[C5]
前記所定の立体角は、特定の速度で移動する移動体が前記所定の輝度以上の高輝度となる面によって視認できなくなる時間が所定時間未満となる立体角である、
ことを特徴とするC1乃至4の何れか1項に記載の照明装置。
[C6]
前記所定の立体角は、太陽の立体角を基準に設定される、
ことを特徴とするC1乃至4の何れか1項に記載の照明装置。
[C7]
前記複数の照明機器が形成する発光面は、特定の位置から直接観察した場合に前記所定の輝度以上の高輝度となる面が所定のパターン形状となる、
ことを特徴とするC1乃至6の何れか1項に記載の照明装置。
1…大型照明装置(照明装置)、2(2a、2b、…)…複数の照明機器、3…架台、4…支持柱、12…ベース部、13…脚部、15…発光部、20(20a、20b、20c、20d、20e、20f、20g)…発光モジュール、21…光源、22…反射板(リフレクター)。

Claims (2)

  1. 野球場に設置される照明装置を使用する照明方法において、
    それぞれが少なくとも1つの光源を有し、前記球技を行う競技場内に向けた発光面を形成するように設置角度が調整可能に配置される複数の照明機器を具備し、
    前記複数の照明機器が形成する発光面は、20万〜50万cd/m^2のいずれかの輝度となる面を有し、前記球技を行う競技場の前記発光面を直接観察可能な領域における任意の位置から前記発光面を直接観察した場合に前記輝度となる面が0.00019sr未満となることを特徴とする照明方法。
  2. 前記複数の照明機器は、前記光源からの光を反射するリフレクターを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の照明方法。
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