(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】投光器
(51)【国際特許分類】
F21S 2/00 20160101AFI20240123BHJP
F21V 5/00 20180101ALI20240123BHJP
F21V 7/06 20060101ALI20240123BHJP
G02B 5/10 20060101ALI20240123BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20240123BHJP
F21W 131/105 20060101ALN20240123BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20240123BHJP
【ＦＩ】
F21S2/00 330
F21S2/00 623
F21S2/00 310
F21V5/00 510
F21V7/06 100
G02B5/10 A
G02B3/00 Z
F21W131:105
F21Y115:10 500
F21Y115:10 300
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020149986
(22)【出願日】2020-09-07
(65)【公開番号】P2022044389
(43)【公開日】2022-03-17
【審査請求日】2023-04-20
(73)【特許権者】
【識別番号】723014807
【氏名又は名称】岩崎電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】福田 大海
(72)【発明者】
【氏名】東藤 毅
(72)【発明者】
【氏名】山田 哲司
【審査官】坂口 達紀
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２０－５０８５５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０６１４０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第１０３３０９０２（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１４－２３５８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１９８７５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２１Ｋ ９／００－９／９０
Ｆ２１Ｓ ２／００－４５／７０
Ｆ２１Ｖ １／００－１５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光素子と、複数の発光素子のそれぞれに設けられた放物反射面と、を備え、
前記放物反射面は、放物面形状のレンズの全反射面であり、
前記放物反射面のそれぞれには、
設置状態において水平方向を向く２箇所に、前記放物反射面の回転中心軸に向かって凹み、かつ前記放物反射面の出射端から前記発光素子の側に延びる溝状の凹部が設けられ、
前記凹部のそれぞれは、
前記放物反射面の出射端における深さが、当該出射端における前記放物反射面の半径の３０％から６５％である
ことを特徴とする投光器。
【請求項2】
前記放物反射面の出射端において前記凹部のそれぞれが占める割合が３％から１２％であることを特徴とする請求項１に記載の投光器。
【請求項3】
前記凹部のそれぞれは断面Ｖ字状であり、前記凹部のＶ字の角度αと、前記出射端での前記放物反射面の半径における前記凹部の深さの割合である深さ割合Ｄｒとが、
３５度≦α≦５３度、かつ、３２％≦Ｄｒ≦４２％の範囲
１８度≦α≦３５度、かつ、４２％≦Ｄｒ≦５３％の範囲、又は
９度≦α≦２７度、かつ、Ｄｒ＝６３％の範囲
のいずれかの値である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の投光器。
【請求項4】
前記凹部のそれぞれは、前記放物反射面の出射端から前記発光素子の側にかけて、前記発光素子の光軸と平行に延びている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の投光器。
【請求項5】
前記凹部のそれぞれの表面は、当該表面に入射する光を反射、吸収、又は拡散させる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の投光器。
【請求項6】
前記設置状態における水平方向に沿って前記放物反射面が並べられており、当該水平方向に並ぶ前記放物反射面のそれぞれの間に遮光部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の投光器。
【請求項7】
前記放物反射面は、１／１０ビームの開き角が３０度から６０度であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の投光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、投光器に関する。
【背景技術】
【0002】
競技場のスタジアムの投光照明（いわゆるスタジアム照明）に用いられる照明器具において、競技場の任意の位置から照明器具の発光面を観察したときの輝度に関し、所定の輝度以上の範囲を所定の立体角以下にすることで、競技者に眩しさを感じさせ難くする照明器具が知られている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照）。
スタジアム照明の照明器具としては、透光性の光学部材であるレンズを用いて光源の光を制御する器具が知られている。レンズとしては、光源の光が入射する入射面となる凹面を有し、当該凹面が光源の基板に立設した円錐面と当該光源に対面し当該光源の側に凸状の凸レンズ面とを含み、凹面の周囲に外郭によって全反射面を形成したものが知られている（例えば、特許文献２、及び特許文献３参照）。
スタジアム照明の照明器具としては、透光性の光学部材であるレンズを用いて光源の光を制御する器具が知られている。レンズとしては、光源の光が入射する入射面となる凹面を有し、当該凹面が光源の基板に立設した円錐面と当該光源に対面し当該光源の側に凸状の凸レンズ面とを含み、凹面の周囲に外郭によって全反射面を形成したものが知られている（例えば、特許文献２、及び特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－６２９０１号公報
【文献】特開２０１７－９８０２８号公報
【文献】特開２０１９－９６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献２、及び特許文献３に記載のレンズは、円錐面と凸レンズ面とが交わる境界で意図しない屈折が発生することでグレア源になる。
また、所定の輝度以上の範囲を所定の立体角以下にすると競技場全体の明るさを確保できないこともあり得る。
また、所定の輝度以上の範囲を所定の立体角以下にすると競技場全体の明るさを確保できないこともあり得る。
【0005】
そこで出願人は、競技場において競技者が感じるグレアを抑制できるとともに、競技場の十分な明るさを確保することが可能な投光器として、特願２０２０－６００３６号に記載の投光器を特許出願した。
しかしながら出願人は、当該投光器において、照明光のビーム角を狭角配光から例えば中角配光まで大きくした場合にグレアの点で改良の余地があることを見出した。
しかしながら出願人は、当該投光器において、照明光のビーム角を狭角配光から例えば中角配光まで大きくした場合にグレアの点で改良の余地があることを見出した。
【0006】
本発明は、ビーム角を大きくした場合でもグレアを抑制できる投光器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、複数の発光素子と、複数の発光素子のそれぞれに設けられた放物反射面と、を備え、前記放物反射面は、放物面形状のレンズの全反射面であり、前記放物反射面のそれぞれには、設置状態において水平方向を向く２箇所に、前記放物反射面の回転中心軸に向かって凹み、かつ前記放物反射面の出射端から前記発光素子の側に延びる溝状の凹部が設けられ、前記凹部のそれぞれは、前記放物反射面の出射端における深さが、当該出射端における前記放物反射面の半径の３０％から６５％であることを特徴とする投光器である。
【0008】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記放物反射面の出射端において前記凹部のそれぞれが占める割合が３％から１２％であることを特徴とする。
【0009】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記凹部のそれぞれは断面Ｖ字状であり、前記凹部のＶ字の角度αと、前記出射端での前記放物反射面の半径における前記凹部の深さの割合である深さ割合Ｄｒとが、
３５度≦α≦５３度、かつ、３２％≦Ｄｒ≦４２％の範囲
１８度≦α≦３５度、かつ、４２％≦Ｄｒ≦５３％の範囲、又は
９度≦α≦２７度、かつ、Ｄｒ＝６３％の範囲
のいずれかの値である、ことを特徴とする。
３５度≦α≦５３度、かつ、３２％≦Ｄｒ≦４２％の範囲
１８度≦α≦３５度、かつ、４２％≦Ｄｒ≦５３％の範囲、又は
９度≦α≦２７度、かつ、Ｄｒ＝６３％の範囲
のいずれかの値である、ことを特徴とする。
【0010】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記凹部のそれぞれは、前記放物反射面の出射端から前記発光素子の側にかけて、前記発光素子の光軸と平行に延びている、ことを特徴とする。
【0011】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記凹部のそれぞれの表面は、当該表面に入射する光を反射、吸収、又は拡散させる、ことを特徴とする。
【0012】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記設置状態における水平方向に沿って前記放物反射面が並べられており、当該水平方向に並ぶ前記放物反射面のそれぞれの間に遮光部を備えることを特徴とする。
【0013】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記放物反射面は、放物面形状のレンズの全反射面であることを特徴とする。
【0014】
本発明の一態様は、上記投光器において、前記放物反射面は、１／１０ビームの開き角が３０度から６０度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、ビーム角を大きくした場合でもグレアを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態に係る投光器の概略構成を示す図である。
【図2】光源ユニットの構成を示す斜視図である。
【図3】光源ユニットの内部を透視して示す斜視図である。
【図4】正面カバーを外した状態の光源ユニットを示す正面図である。
【図6】光源部の断面構成を拡大して示す図である。
【図7】構成が異なる投光器について、水平方向における斜視角に対する発光面輝度の傾向を示す図である。
【図9】光源部の発光効率を凹部の角度及び深さ割合を変えてシミュレーションした結果を示す図である。
【図10】光源部の０．１％ビーム開き角を凹部の角度及び深さ割合を変えてシミュレーションした結果を示す図である。
【図11】放物反射面の出射端における開口半径と、２つの凹部の角度及び深さと、を示す図である。
【図12】凹部の角度及び深さ割合ごとに凹部占有率を求めた図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。本実施形態では、野球場や競技場等のスタジアムに設置され、競技面を投光照明する投光器を説明する。
図１は、本実施形態に係る投光器１の概略構成を示す図である。
投光器１は、器具本体２と、当該器具本体２を設置箇所に固定するためのアーム４とを備える。器具本体２は、左右の両側面２Ｒ、２Ｌがアーム４に軸支され、左右に延びる回転軸ＡＲの回りに角度調整自在に構成されている。投光器１は、回転軸ＡＲが水平方向ＤＨと略平行になる姿勢でスタジアムに設置され、回転軸ＡＲを中心に器具本体２を回動させることで、水平方向ＤＨに直交する鉛直方向ＤＶにおける照射方向が調整される。
図１は、本実施形態に係る投光器１の概略構成を示す図である。
投光器１は、器具本体２と、当該器具本体２を設置箇所に固定するためのアーム４とを備える。器具本体２は、左右の両側面２Ｒ、２Ｌがアーム４に軸支され、左右に延びる回転軸ＡＲの回りに角度調整自在に構成されている。投光器１は、回転軸ＡＲが水平方向ＤＨと略平行になる姿勢でスタジアムに設置され、回転軸ＡＲを中心に器具本体２を回動させることで、水平方向ＤＨに直交する鉛直方向ＤＶにおける照射方向が調整される。
【0018】
器具本体２は、本体ケース６と、当該本体ケース６内に設置された複数の光源ユニット１０と、を備える。
本体ケース６は、照明光の出射口である照射開口６Ａが正面に形成された箱型を成し、例えばアルミダイキャストなどの適宜の成型手段によって形成される。光源ユニット１０のそれぞれは、照明光となる光を放射するユニットであり、互いに同一構成を有し、照射開口６Ａ内に、互いに僅かな隙間を空けて、又は隙間無く並べられている。
本体ケース６は、照明光の出射口である照射開口６Ａが正面に形成された箱型を成し、例えばアルミダイキャストなどの適宜の成型手段によって形成される。光源ユニット１０のそれぞれは、照明光となる光を放射するユニットであり、互いに同一構成を有し、照射開口６Ａ内に、互いに僅かな隙間を空けて、又は隙間無く並べられている。
【0019】
なお、投光器１は、上述の構成要素の他にも、一般的な投光器が備える各種の構成要素（例えば電源装置など）を備えている。
【0020】
図２は光源ユニット１０の構成を示す斜視図であり、図３は光源ユニット１０の内部を透視して示す斜視図である。図４は正面カバー１８を外した状態の光源ユニット１０を示す正面図である。また図５は光源ユニット１０を図１に示すＶ－Ｖ線で切った断面図である。
これらの図に示すように、光源ユニット１０は、矩形板状のベース部１２と、当該ベース部１２に載置された基板１４と、当該基板１４に設けられた複数の光源部１６と、これら光源部１６を覆う正面カバー１８と、を備えている。さらに光源ユニット１０は、ベース部１２の４辺のうちの１組の対辺のみに設けられた側壁２０と、光源部１６の間に設けられた複数の遮光部２２と、を備えている。
これらの図に示すように、光源ユニット１０は、矩形板状のベース部１２と、当該ベース部１２に載置された基板１４と、当該基板１４に設けられた複数の光源部１６と、これら光源部１６を覆う正面カバー１８と、を備えている。さらに光源ユニット１０は、ベース部１２の４辺のうちの１組の対辺のみに設けられた側壁２０と、光源部１６の間に設けられた複数の遮光部２２と、を備えている。
【0021】
ベース部１２は、光源ユニット１０の構成要素を組み付けるベースとなる部材であり、適宜の材料から形成されており、器具本体２への光源ユニット１０の組込時には、本体ケース６に適宜の締結手段（例えば螺子止めなど）によって固定される。
光源部１６のそれぞれは、投光照明に適した所定ビーム角の照明光を出射するものであり、互いに同一構成を有する。本実施形態では、光源部１６は、狭角配光よりも大きな１／１０ビーム角を有する、いわゆる中角配光の照明光を出射するように構成されている。なお、本実施形態において、当該１／１０ビーム角は３０度から６０度の範囲である。これらの光源部１６は、図５に示すように、光軸ＡＬがベース部１２の取付面１２Ａに略垂直になる姿勢で、図４に示すように、正面視で縦横に格子状に並べて配置されている。
光源部１６のそれぞれは、投光照明に適した所定ビーム角の照明光を出射するものであり、互いに同一構成を有する。本実施形態では、光源部１６は、狭角配光よりも大きな１／１０ビーム角を有する、いわゆる中角配光の照明光を出射するように構成されている。なお、本実施形態において、当該１／１０ビーム角は３０度から６０度の範囲である。これらの光源部１６は、図５に示すように、光軸ＡＬがベース部１２の取付面１２Ａに略垂直になる姿勢で、図４に示すように、正面視で縦横に格子状に並べて配置されている。
【0022】
正面カバー１８は、光源部１６の照明光に入射する透光性材料から形成され、ベース部１２の取付面１２Ａに配列された全ての光源部１６を覆う広さを有した板状部材である。かかる正面カバー１８は、ベース部１２の取付面１２Ａに、基板１４を貫通するように立設された複数（図示例では４本）の支柱２４によって、図５に示すように、ベース部１２の取付面１２Ａから所定高さＨＰの位置に支持されている。この正面カバー１８は、光源部１６が備える後述のレンズ４２と一体に構成されている。
【0023】
一対の側壁２０は、図５に示すように、ベース部１２の側面１２Ｓから正面カバー１８まで延びる板状の部材であり、光源部１６から光源ユニット１０の側方に漏れる光を遮光する遮光板としても機能する。
【0024】
遮光部２２は、各光源部１６の間を遮光する板状の部材であり、図４及び図５に示すように、一対の側壁２０の間に、当該側壁２０と平行に延びる姿勢で、かつ、互いに間隔をあけて配置される。そして、各遮光部２２の間には、図４に示すように、複数（図示例では３つ）の光源部１６が遮光部２２の延在方向ＤＥに並べて配置される。
【0025】
かかる構成の光源ユニット１０は、図１に示すように、投光器１の設置状態において、一対の側壁２０、及び各遮光部２２が水平方向ＤＨに並ぶ向きで（すなわち、それぞれが鉛直方向ＤＶに延びる向きで）器具本体２に取り付けられる。
【0026】
図６は、光源部１６の断面構成を拡大して示す図である。
光源部１６は、発光素子の一態様たるＬＥＤ４０と、当該ＬＥＤ４０の光を制御するレンズ４２と、を備える。
ＬＥＤ４０は、白色光を発するＳＭＤ（Surface Mount Device）型の素子であり、発光部４４が上面４０Ａに設けられている。ＬＥＤ４０の上面４０Ａの平面視において、発光部４４は、円形状を成し、この上面４０Ａに対して略垂直に延びる方向を光軸ＡＭとするランバーシアン配光パターンの光を放射する。
光源部１６は、発光素子の一態様たるＬＥＤ４０と、当該ＬＥＤ４０の光を制御するレンズ４２と、を備える。
ＬＥＤ４０は、白色光を発するＳＭＤ（Surface Mount Device）型の素子であり、発光部４４が上面４０Ａに設けられている。ＬＥＤ４０の上面４０Ａの平面視において、発光部４４は、円形状を成し、この上面４０Ａに対して略垂直に延びる方向を光軸ＡＭとするランバーシアン配光パターンの光を放射する。
【0027】
レンズ４２は、放物面形状を成す中実の透過型の光学素子であり、当該放物面の頂点側の端部が光の入射端４２Ｔ１となり、他方の他端部が光の出射端４２Ｔ２となっている。レンズ４２の側面は、焦点Ｆで発した光を全反射し、かつ、放物面の回転中心軸ＡＰと平行な平行光を形成する放物反射面５０であり、かかる放物反射面５０の光学的機能によって、入射端４２Ｔ１から入射した光の配光が中角配光に制御され、当該光が回転中心軸ＡＰを光源部１６の光軸ＡＬとして出射端４２Ｔ２から出射される。
【0028】
またレンズ４２の入射端４２Ｔ１には、出射端４２Ｔ２の側に凹む形状の入射面５２が形成されており、当該入射面５２の直下に、ＬＥＤ４０が発光中心Ｏを焦点Ｆに合わせ、かつ光軸ＡＭをレンズ４２の光軸ＡＬ（回転中心軸ＡＰ）に合わせて配置される。入射面５２の凹みの開口部５２Ａは、回転中心軸ＡＰの方向からみた場合に、ＬＥＤ４０の発光部４４よりも大きくなる寸法形状で形成されており、発光部４４から放射されたほぼ全ての光が入射面５２に入射するようになっている。
【0029】
上記入射面５２は、回転中心軸ＡＰ上の点を中心とした半球形状に形成されており、ＬＥＤ４０から入射面５２に入射する光の当該入射面５２での反射、及び屈折が抑えられている。反射が抑えられることで、ＬＥＤ４０からレンズ４２に光を取り込む効率が高められる。また屈折が抑えられることで、放物反射面５０における光の制御精度の低下が抑えられる。光の取り込み効率の向上、及び、光の制御精度の向上により、従前のレンズに比べて出射光の軸光度が高められる。
【0030】
レンズ４２の出射端４２Ｔ２は、回転中心軸ＡＰに直交する単一の平面形状に形成されている。本実施形態では、上記正面カバー１８と各レンズ４２とが一体成型によって形成されており、正面カバー１８と出射端４２Ｔ２とが物理的な境界を間に有さずに連続し、出射端４２Ｔ２からの出射光が効率良く正面カバー１８に入射するようになっている。またレンズ４２が正面カバー１８に結合されることで、正面カバー１８をベース部１２に取り付けるだけで、各レンズ４２の組み込みも完了し、光源ユニット１０の組立工程の省力化も図られる。
【0031】
発光部４４の縁部（本実施形態では円周部）の中で発光中心Ｏまでの距離が最大の箇所を最大外径部ＰＭと定義すると、本実施形態では、発光部４４が平面視円形であるため、発光部４４の周縁上の各点が最大外径部ＰＭに該当する。発光部４４の平面視形状が多角形、楕円形、又は異形である場合には、発光部４４の外形線上で発光中心Ｏから最遠方の点が最大外径部ＰＭとなる。
本実施形態において、放物反射面５０は、焦点Ｆの焦点距離ＦＬと、ＬＥＤ４０の発光部４４の最大外径部ＰＭの大きさＬＭ（最大外径部ＰＭから発光中心Ｏを通って発光部４４の周縁に至る距離）とが、ＬＭ／７．２＜ＦＬを満たす形状に成されている。焦点距離ＦＬは放物反射面５０の放物面の頂点４２Ｋと焦点Ｆとの距離である。かかる焦点距離ＦＬと最大外径部ＰＭの関係は、実験等によって光源部１６の効率を発明者が求めることで得られたものであり、かかる関係を満たすことで、レンズ４２における光学損失の増加が抑えられている。
本実施形態において、放物反射面５０は、焦点Ｆの焦点距離ＦＬと、ＬＥＤ４０の発光部４４の最大外径部ＰＭの大きさＬＭ（最大外径部ＰＭから発光中心Ｏを通って発光部４４の周縁に至る距離）とが、ＬＭ／７．２＜ＦＬを満たす形状に成されている。焦点距離ＦＬは放物反射面５０の放物面の頂点４２Ｋと焦点Ｆとの距離である。かかる焦点距離ＦＬと最大外径部ＰＭの関係は、実験等によって光源部１６の効率を発明者が求めることで得られたものであり、かかる関係を満たすことで、レンズ４２における光学損失の増加が抑えられている。
【0032】
かかるレンズ４２は、屈折率が低く優れた全反射特性の放物反射面５０を得やすいアクリル樹脂、耐熱性が高いポリカ樹脂、成形性及び耐熱性が高く、優れた全反射特性の放物反射面５０を得やすいシリコーン樹脂などの樹脂材から形成されている。
【0033】
ここで、レンズ４２の出射光が設計値よりも拡がる要因の１つに、ＬＥＤ４０以外の外乱光がレンズ４２に入射することが挙げられる。特に本実施形態の投光器１においては、複数の光源部１６が近接配置されているため、各光源部１６のレンズ４２に入射する他の光源部１６の光が存在し、当該光が外乱光の要因となる。
これに対し、本実施形態では、上述の通り、鉛直方向ＤＶに延びる遮光部２２及び側壁２０が、水平方向ＤＨに並ぶ各光源部１６の間に設けられているため、各光源部１６では水平方向ＤＨからの外乱光の入射が遮光され、水平方向ＤＨについて出射光の拡がりが抑えられることとなる。一方、鉛直方向ＤＶについては、各光源部１６の間に遮光部材が設けられておらず、上述の外乱光も各光源部１６から照明光として照射されるため、器具効率の低下を抑えることができる。
これに対し、本実施形態では、上述の通り、鉛直方向ＤＶに延びる遮光部２２及び側壁２０が、水平方向ＤＨに並ぶ各光源部１６の間に設けられているため、各光源部１６では水平方向ＤＨからの外乱光の入射が遮光され、水平方向ＤＨについて出射光の拡がりが抑えられることとなる。一方、鉛直方向ＤＶについては、各光源部１６の間に遮光部材が設けられておらず、上述の外乱光も各光源部１６から照明光として照射されるため、器具効率の低下を抑えることができる。
【0034】
また本実施形態のレンズ４２において、入射端４２Ｔ１の入射面５２、及び出射端４２Ｔ２の出射面５４のそれぞれの面内に、異なる面同士が接合されることで生じる境界が仮に存在したとすると、この境界を通過した光は意図しない方向に屈折することがありグレア源となる。本実施形態では、上述の通り、入射面５２を単一の半球面形状とし、また出射面５４を単一の平面形状とすることで、入射面５２、及び出射面５４のいずれも単一の面によって構成されており、これにより、入射面５２、及び出射面５４がグレア源になることが防止されている。
【0035】
ところで、本実施形態の投光器１は、照明光のビーム角が狭角配光よりも大きな中角配光であるため、競技場の任意の位置から投光器１の発光面を観察したときに輝度が所定輝度以上となる範囲の立体角も大きくなる。このため、水平方向ＤＨに照射される光も多くなり、何ら対策を施さなければグレアの増大を招く。
そこで本実施形態では、各レンズ４２が水平方向ＤＨへの光の放射を抑制するように構成されている。
そこで本実施形態では、各レンズ４２が水平方向ＤＨへの光の放射を抑制するように構成されている。
【0036】
具体的には、図４に示すように、各レンズ４２の放物反射面５０には、投光器１の設置状態において水平方向ＤＨを向く２箇所（回転中心軸ＡＰを通り水平方向ＤＨに平行な線が放物反射面５０に交わる箇所）に凹部５６が設けられている。図６に示すように、レンズ４２の回転中心軸ＡＰを含む断面視において、凹部５６のそれぞれは、放物反射面５０の回転中心軸ＡＰに向かって横断面Ｖ字状に凹み、出射端４２Ｔ２からＬＥＤ４０の側に延びる溝形状を成している。凹部５６は、回転中心軸ＡＰ（ＬＥＤ４０の光軸ＡＭに対しても同じ）に平行に設けられることで、当該回転中心軸ＡＰから凹部５６までの距離ＭＡが凹部５６の全長に亘って略一定となっている。換言すれば、凹部５６の深さＤｐは、出射端４２Ｔ２からＬＥＤ４０の側にかけて、放物反射面５０の縮径に応じて漸次に小さくなっている。
【0037】
かかる凹部５６が各レンズ４２の放物反射面５０に設けられることで、投光器１の設置状態において、投光器１の前方を競技者が水平方向ＤＨに横断するように移動した際、ＬＥＤ４０の直接光が視認される水平方向ＤＨの角度範囲が狭められるため、狭角配光よりも出射光が拡がる中角配光のレンズ４２であってもグレアが抑えられることとなる。
【0038】
本実施形態では凹部５６の全表面に、その箇所の輝度を抑える表面加工が施されている。かかる表面加工は、凹部５６の表面入射する光を光学的に反射、吸収、又は散乱させることによって抑える加工であり、本実施形態では、凹部５６の全表面に対し、黒色に塗ることで透過、及び反射を抑える表面加工が施されている。かかる表面加工によって、放物反射面５０における凹部５６の箇所の輝度が低下するため、グレアをより抑えることができる。
【0039】
図７は、構成が異なる投光器について、水平方向ＤＨにおける斜視角に対する発光面輝の傾向を示す図である。また図８は、図７の投光器について、水平方向ＤＨにおける斜視角と平均発光面輝度との関係を示す図である。
なお、図７及び図８において、構成Ａは本実施形態の投光器１の構成である。この構成Ａにおいて、レンズ４２のサイズは、出射端４２Ｔ２での半径ＲＴが９．９３ｍｍ、開口部５２ａから出射端４２Ｔ２までの高さが２０．７ｍｍ、焦点距離ＦＬが１．１ｍｍである。構成Ｂは構成Ａにおいて凹部５６の表面加工（本構成では黒色塗布）が施されていない構成である。構成Ｃ及び構成Ｄは、本発明に対する比較構成であり、構成Ｃは構成Ａにおいて凹部５６自体が設けられていない構成である。また構成Ｄは構成Ｃにおいてレンズ４２として従前の中角配光レンズを用いた構成（すなわち、従前の中角配光の投光器）である。
図８において、構成Ｅは構成Ｃにおいてレンズ４２として狭角配光のレンズを用いた構成（すなわち、従前の狭角配光の投光器）である。
なお、図７及び図８において、構成Ａは本実施形態の投光器１の構成である。この構成Ａにおいて、レンズ４２のサイズは、出射端４２Ｔ２での半径ＲＴが９．９３ｍｍ、開口部５２ａから出射端４２Ｔ２までの高さが２０．７ｍｍ、焦点距離ＦＬが１．１ｍｍである。構成Ｂは構成Ａにおいて凹部５６の表面加工（本構成では黒色塗布）が施されていない構成である。構成Ｃ及び構成Ｄは、本発明に対する比較構成であり、構成Ｃは構成Ａにおいて凹部５６自体が設けられていない構成である。また構成Ｄは構成Ｃにおいてレンズ４２として従前の中角配光レンズを用いた構成（すなわち、従前の中角配光の投光器）である。
図８において、構成Ｅは構成Ｃにおいてレンズ４２として狭角配光のレンズを用いた構成（すなわち、従前の狭角配光の投光器）である。
【0040】
図７に示されるように、比較構成である構成Ｃ及び構成Ｄは、斜視角４０度から５０度の範囲において、眩しさの原因となる比較的高い発光面輝度がレンズ４２の内部に観測されるのに対し、凹部５６が放物反射面５０に設けられた構成Ａ及び構成Ｂであれば、斜視角４０度から５０度の範囲の発光面輝度が抑えられている。
また図８に示されるように、構成Ａ及び構成Ｂは、構成Ｃ及び構成Ｄに比べ、構成Ｅ（すなわち従前の狭角配光の投光器）に近い発光面輝度が得られている。特に、凹部５６に対して上記表面加工が施された構成Ａでは、５０度以上の大きな斜視角の範囲でも構成Ｅと同様に発光面輝度が低下することが分かる。
また図８に示されるように、構成Ａ及び構成Ｂは、構成Ｃ及び構成Ｄに比べ、構成Ｅ（すなわち従前の狭角配光の投光器）に近い発光面輝度が得られている。特に、凹部５６に対して上記表面加工が施された構成Ａでは、５０度以上の大きな斜視角の範囲でも構成Ｅと同様に発光面輝度が低下することが分かる。
【0041】
図９は、光源部１６の発光効率を凹部５６のＶ字の角度α及び深さ割合Ｄｒを変えてシミュレーションした結果を示す図である。また図１０は、光源部１６の０．１％ビーム開き角を凹部５６の角度α及び深さ割合Ｄｒを変えてシミュレーションした結果を示す図である。
なお図９のシミュレーションにおいて、レンズ４２のサイズは図７の構成Ａと同じであり、凹部５６の全表面には黒色塗装による上記表面加工が施されているものとした。
凹部５６のＶ字の角度αは、図１１に示すように、横断面における凹部５６の開き角に相当する。深さ割合Ｄｒは、同図１１に示すように、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２での半径ＲＴに占める凹部５６の深さＤｐの割合（すなわちＤｐ／ＲＴ）である。
図９に示されるように、角度αが大きくなるほど、また深さ比率Ｄｒが大きくなるほど発光効率が低下することが分かる。すなわち、凹部５６のサイズが大きくなるほど、発光効率の低下は大きくなる。なお、図９では、製品の性能として十分な８０％以上の発光効率が得られる範囲をハッチングによって示している。
図１０に示されるように、角度αが小さくなるほど、また深さ割合Ｄｐが小さくなるほど、０．１％ビーム開き角θが大きくなり、水平方向ＤＨへの漏れ光が増え、結果としてグレア感が大きくなることが分かる。すなわち、凹部５６のサイズが小さくなるほどグレアが抑えられなくなる。なお、０．１％ビーム開き角が９０度以下であれば、グレアが抑制されていると見做すことができ、図１０では、９０度以下の０．１％ビーム開き角が得られる範囲をハッチングで示している。
以上のことから、前掲図９及び図１０においてハッチングされた範囲の角度α及び深さ割合Ｄｒで凹部５６を形成することで、８０％以上の発光効率を維持しつつグレアが十分に抑えられることが分かる。
なお図９のシミュレーションにおいて、レンズ４２のサイズは図７の構成Ａと同じであり、凹部５６の全表面には黒色塗装による上記表面加工が施されているものとした。
凹部５６のＶ字の角度αは、図１１に示すように、横断面における凹部５６の開き角に相当する。深さ割合Ｄｒは、同図１１に示すように、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２での半径ＲＴに占める凹部５６の深さＤｐの割合（すなわちＤｐ／ＲＴ）である。
図９に示されるように、角度αが大きくなるほど、また深さ比率Ｄｒが大きくなるほど発光効率が低下することが分かる。すなわち、凹部５６のサイズが大きくなるほど、発光効率の低下は大きくなる。なお、図９では、製品の性能として十分な８０％以上の発光効率が得られる範囲をハッチングによって示している。
図１０に示されるように、角度αが小さくなるほど、また深さ割合Ｄｐが小さくなるほど、０．１％ビーム開き角θが大きくなり、水平方向ＤＨへの漏れ光が増え、結果としてグレア感が大きくなることが分かる。すなわち、凹部５６のサイズが小さくなるほどグレアが抑えられなくなる。なお、０．１％ビーム開き角が９０度以下であれば、グレアが抑制されていると見做すことができ、図１０では、９０度以下の０．１％ビーム開き角が得られる範囲をハッチングで示している。
以上のことから、前掲図９及び図１０においてハッチングされた範囲の角度α及び深さ割合Ｄｒで凹部５６を形成することで、８０％以上の発光効率を維持しつつグレアが十分に抑えられることが分かる。
【0042】
図１２は凹部５６の角度α及び深さ割合Ｄｒごとに、出射端４２Ｔ２での放物反射面５０の開口面の面積に占める２つの凹部５６の面積の割合である凹部占有率を求めた図である。なお、凹部５６が無いとした場合の放物反射面５０の開口面形状は円形であるため、当該放物反射面５０の開口面の面積は上記半径ＲＴを用いて算出される。
同図に示すように、前掲図９及び図１０においてハッチングが付された範囲は、上記凹部占有率が３％から１２％（より正確には３．１％から１１．８％）となる範囲に対応する。したがって、この凹部占有率となるサイズで凹部５６が設けられることで、８０％以上の発光効率を維持しつつグレアを十分に抑えることができる。
同図に示すように、前掲図９及び図１０においてハッチングが付された範囲は、上記凹部占有率が３％から１２％（より正確には３．１％から１１．８％）となる範囲に対応する。したがって、この凹部占有率となるサイズで凹部５６が設けられることで、８０％以上の発光効率を維持しつつグレアを十分に抑えることができる。
【0043】
上述した実施形態によれば、次のような効果を奏する。
【0044】
本実施形態の投光器１は、複数のＬＥＤ４０と、これらのＬＥＤ４０のそれぞれに設けられた放物反射面５０と、を備える。放物反射面５０のそれぞれには、設置状態において水平方向ＤＨを向く２箇所に、放物反射面５０の回転中心軸ＡＰに向かって凹み、かつ放物反射面５０の出射端４２Ｔ２からＬＥＤ４０の側に延びる溝状の凹部５６が設けられている。そして、これら凹部５６のそれぞれは、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２における深さＤｐが当該出射端４２Ｔ２における放物反射面５０の半径ＲＴの３０％から６５％となっている。
この構成の投光器１によれば、設置状態において、ＬＥＤ４０の直接光が視認される水平方向ＤＨの角度範囲が凹部５６によって狭められるため、狭角配光よりも出射光が拡がる中角配光のレンズ４２であってもグレアを抑えることができる。
この構成の投光器１によれば、設置状態において、ＬＥＤ４０の直接光が視認される水平方向ＤＨの角度範囲が凹部５６によって狭められるため、狭角配光よりも出射光が拡がる中角配光のレンズ４２であってもグレアを抑えることができる。
【0045】
また本実施形態の投光器１は、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２において凹部５６のそれぞれが占める割合である凹部占有率が３％から１２％のいずれかの値となっている。
これにより、８０％以上の発光効率を維持しながらも、０．１％ビームの開き角を９０度以下としてグレアを十分に抑えることができる。
これにより、８０％以上の発光効率を維持しながらも、０．１％ビームの開き角を９０度以下としてグレアを十分に抑えることができる。
【0046】
また本実施形態の投光器１は、凹部５６のそれぞれは断面Ｖ字状であり、当該断面Ｖ字状の角度αと、出射端４２Ｔ２での放物反射面５０の半径ＲＴに対する凹部５６の深さＤｐの割合である深さ割合Ｄｒとが、
３５度≦α≦５３度、かつ、３２％≦Ｄｒ≦４２％の範囲
１８度≦α≦３５度、かつ、４２％≦Ｄｒ≦５３％の範囲、又は
９度≦α≦２７度、かつ、Ｄｒ＝６３％の範囲
のいずれかの値となっている。
これにより、断面Ｖ字状の凹部５６によって、８０％以上の発光効率を維持しながらも、０．１％ビームの開き角を９０度以下としてグレアを十分に抑えることができる。
３５度≦α≦５３度、かつ、３２％≦Ｄｒ≦４２％の範囲
１８度≦α≦３５度、かつ、４２％≦Ｄｒ≦５３％の範囲、又は
９度≦α≦２７度、かつ、Ｄｒ＝６３％の範囲
のいずれかの値となっている。
これにより、断面Ｖ字状の凹部５６によって、８０％以上の発光効率を維持しながらも、０．１％ビームの開き角を９０度以下としてグレアを十分に抑えることができる。
【0047】
また本実施形態の投光器１は、凹部５６のそれぞれは、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２からＬＥＤ４０の側にかけて、当該ＬＥＤ４０の光軸ＡＭ（放物反射面５０の回転中心軸ＡＰ）と平行に延びている。
これにより、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２が狭くなる（半径ＲＴが小さくなる）ような場合にはレンズ４２内への戻り光の発生による効率低下を防ぐことができ、出射端Ｔ２が広くなる（半径ＲＴが大きくなる）場合には配光の過剰な広がりを防ぐことができる。
これにより、放物反射面５０の出射端４２Ｔ２が狭くなる（半径ＲＴが小さくなる）ような場合にはレンズ４２内への戻り光の発生による効率低下を防ぐことができ、出射端Ｔ２が広くなる（半径ＲＴが大きくなる）場合には配光の過剰な広がりを防ぐことができる。
【0048】
また本実施形態の投光器１は、凹部５６のそれぞれの表面は、当該表面に入射する光を反射、吸収、又は拡散させる。
これにより、設置状態において水平方向ＤＨに向かう光が減り、グレアを更に抑えることができる。
これにより、設置状態において水平方向ＤＨに向かう光が減り、グレアを更に抑えることができる。
【0049】
また本実施形態の投光器１は、設置状態における水平方向ＤＨに沿って放物反射面５０が並べられており、当該水平方向ＤＨに並ぶ放物反射面５０のそれぞれの間に遮光部２２を備える。
これにより、各放物反射面５０において、他の放物反射面５０からの外乱光によって、水平方向ＤＨへ出射光が拡がることを抑えることができる。
これにより、各放物反射面５０において、他の放物反射面５０からの外乱光によって、水平方向ＤＨへ出射光が拡がることを抑えることができる。
【0050】
また本実施形態の投光器１は、放物反射面５０が回転放物形状のレンズ４２の全反射面である。
透過型光学素子であるレンズ４２によってＬＥＤ４０の光を制御するため、反射鏡などの反射型光学素子によって光を制御する構成に比べ発光効率を高め易くできる。
透過型光学素子であるレンズ４２によってＬＥＤ４０の光を制御するため、反射鏡などの反射型光学素子によって光を制御する構成に比べ発光効率を高め易くできる。
【0051】
また本実施形態の投光器１は、放物反射面５０の１／１０ビームの開き角が３０度から６０度のいずれかの値である。
これにより、グレアを抑えつつも、狭角配光よりも大きなビーム角の中角配光の投光器１が得られる。
これにより、グレアを抑えつつも、狭角配光よりも大きなビーム角の中角配光の投光器１が得られる。
【0052】
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであって、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。
【0053】
上述した実施形態において、レンズ４２は、放物面形状の反射鏡であってもよい。この場合、反射鏡の内面が放物反射面５０に対応する。
【0054】
上述した実施形態において、横断面がＶ字状の凹部５６を例示したが、横断面の形状は、矩形状や台形状、多角形状、円弧状といった適宜の形状であってもよい。
【0055】
上述した実施形態において、遮光部２２は、側方からレンズ４２に入射する外乱光を遮光できる形状、及び寸法であればよい。すなわち、遮光部２２は、図５の断面図において、ＬＥＤ４０からレンズ４２の出射端４２Ｔ２まで延びる高さを必ずしも有する必要はなく、遮光部２２は、この高さ範囲のうち、外乱光を遮光すべき範囲に存在すればよい。この場合において、遮光部２２は、板状である必要もなく、例えば棒状であってもよい。
【0056】
上述した実施形態において、ＬＥＤ４０は、ＣＯＢ（Chips on Board）型の素子でもよい。またＬＥＤ４０に代えて任意の発光素子を用いることができる。
【0057】
上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状と同じ作用効果を奏する範囲（いわゆる均等の範囲）を含む。
【0058】
本発明は、スタジアム照明用の投光器に限らず、任意の投光器に適用することができる。
【符号の説明】
【0059】
１ 投光器
２ 器具本体
１０ 光源ユニット
１６ 光源部
２２ 遮光部
４０ ＬＥＤ（発光素子）
４２ レンズ
４２Ｔ２ 出射端
４４ 発光部
５０ 放物反射面
５２ 入射面
５４ 出射面
５６ 凹部
ＡＬ、ＡＭ 光軸
ＡＰ 回転中心軸
ＤＨ 水平方向
ＤＶ 鉛直方向
Ｄｐ 凹部の深さ
Ｄｒ 深さ比率
ＲＴ 半径
α 凹部のＶ字の角度
２ 器具本体
１０ 光源ユニット
１６ 光源部
２２ 遮光部
４０ ＬＥＤ（発光素子）
４２ レンズ
４２Ｔ２ 出射端
４４ 発光部
５０ 放物反射面
５２ 入射面
５４ 出射面
５６ 凹部
ＡＬ、ＡＭ 光軸
ＡＰ 回転中心軸
ＤＨ 水平方向
ＤＶ 鉛直方向
Ｄｐ 凹部の深さ
Ｄｒ 深さ比率
ＲＴ 半径
α 凹部のＶ字の角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】