JP5988136B2 - パネル部材、光学デバイス及び壁材 - Google Patents

Description

本発明は、光の進行方向を変化させるパネル部材に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、一方の側から入射する光の進行方向を変えて他方の側へ透過させる光制御シートが、知られている。特許文献１では、このような光制御シートを、窓に適用した例が開示されている。

ところで、室内の壁材等が照明光の一部をある一定の方向に反射すること、或いは、室内の壁材等が照明光の一部をある特定の位置または領域に反射することが好ましい場合がある。すなわち、特定の方向から照明される光を最適に配光させることで、所望の照明設計を実現することができる。例えば、室内の照明器具から室内の種々の位置に投射された光の一部分が壁材等で反射され、種々の方向から、室内の特定の場所、一例として床の間を照明する光として用いることができれば好ましい。また、種々の位置に異なる方向から投射される光源からの光の少なくとも一部分を所望の方向に向けることで、実質的にエネルギ効率を向上させることもできる。そしてこのような照明は、二以上の方向に沿って入射する光を、それぞれ、所望の方向に反射するパネル部材によって実現され得る。

また、室内での照明に限られず、二以上の方向に沿って入射する光を、それぞれ、所望の方向に反射することが要望されることもある。

特開２０１０−２５９４０６号公報

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、二以上の方向に沿って入射する光の少なくとも一部分を、それぞれ、所望の方向に反射するパネル部材、および、このパネル部材を含む光学デバイスを提供することを目的とする。

本発明による第１のパネル部材は、
対向して配置された第１面および第２面を有する光制御シートと、
前記光制御シートの前記第２面に対向して配置された光反射シートと、を備え、
前記光制御シートの第２面は、一方向に配列された複数の第１傾斜面と、前記一方向に配列された複数の第２傾斜面と、を含み、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は前記一方向に交互に配列され、
前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光制御シートの法線方向に関して逆方向に傾斜している。

本発明による第１のパネル部材において、
一つの第１傾斜面と、当該第１傾斜面に前記一方向における一側から隣り合う第２傾斜面と、前記反射シートとの間に空隙が形成されており、
前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記一つの第１傾斜面と、当該第１傾斜面に前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面とは、前記光反射シートの側へ向けて、接近していってもよい。

本発明による第１のパネル部材において、前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、第１傾斜面および前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の大きさは、互い異なるようにしてもよい。

本発明による第１のパネル部材において、前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの第１傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、当該第１傾斜面に前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさよりも、大きくなっていてもよい。

本発明による第１のパネル部材において、前記光制御シートは、一つの第１傾斜面と、当該第１傾斜面と前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面と、の間に配置された平坦面をさらに有し、前記光制御シートは、前記平坦面を介して、前記反射シートと接続していてもよい。

本発明による第１のパネル部材において、各第１傾斜面は、前記一方向と非平行な方向に延び、各第２傾斜面は、前記一方向と非平行な方向に延びていてもよい。

本発明による第１のパネル部材において、前記複数の第１傾斜面は、互いに平行となるように配置され、前記複数の第２傾斜面は、互いに平行となるように配置されていてもよい。

本発明による第１のパネル部材において、前記第２面は、凹凸を有していてもよい。

本発明による第２のパネル部材は、
シート状の本体部と、前記本体部上に一方向に沿って配列された複数の単位要素と、を有する光制御シートと、
前記光制御シートの前記単位要素が設けられている側に配置された光反射シートと、を備え、
各単位要素は、一方向における一側に配置された第１傾斜面と、一方向における他側に配置された第２傾斜面と、を有し、
前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光制御シートの法線方向に対して逆方向に傾斜している。

本発明による第２のパネル部材において、前記一方向に隣り合う二つの単位要素と前記光反射シートとの間に空隙が形成されており、前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの単位要素の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光反射シートの側へ向けて、接近していってもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、第１傾斜面および前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、互い異なるようにしてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの単位要素の第１傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、当該単位要素の前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさよりも、大きくなっていてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記単位要素は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に配置された平坦面をさらに有し、前記光制御シートは、前記平坦面を介して、前記反射シートと接続していてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、各単位要素は、前記一方向と非平行な方向に延びていてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記複数の単位要素は、互いに同一な形状を有していてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記本体部の前記単位要素が設けられている側とは反対側の面は、凹凸を有していてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記光制御シートと前記光反射シートとは、互いに接合されていてもよい。

本発明による第２のパネル部材において、前記光反射シートの前記光制御シートに対面する側の面に、絵柄が形成されていてもよい。

本発明による光学デバイスは、
上述した本発明による第１および第２のパネル部材のいずれかと、
前記パネル部材に前記光制御シートの側から光を投射する光源と、を備える。

本発明による光学デバイスにおいて、前記光源は、前記パネル部材に向けて前記一方向において前記一側から前記他側へ傾斜した方向から、前記パネル部材に光を投射するようにしてもよい。

本発明によれば、二以上の方向に沿って入射する光の少なくとも一部分を、それぞれ、所望の方向に反射させることが可能となる。

図１は、本発明による一実施の形態を説明するための図であって、光学デバイスおよびパネル部材を示す側断面図である。 図２は、図１のパネル部材の部分拡大図であって、光学デバイスおよびパネル部材の作用を説明するための図である。 図３は、図１のパネル部材の光制御シートを示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１〜図３は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１および図２は、光学デバイスおよびパネル部材を示す縦断面図である。図３は、パネル部材の光学シートを示す斜視図である。なお、図１および図２の断面図は、図３におけるＸ−Ｘ線に沿った断面を示している。

なお、以下に説明する本実施の形態による光学デバイス１０およびパネル部材２０は、例えば照明装置として用いられる。パネル部材２０は、壁材として用いられ、光源１５からの光の進行方向を変更するようになっている。

とりわけ、このパネル部材２０は、後述するように、二以上の方向に沿って入射する光の少なくとも一部分を、それぞれ、所望の方向に反射することができる。そして、照明装置としての光学デバイス１０は、光源１５からパネル部材２０の種々の位置に投射された光の一部分を、パネル部材２０での反射により、所定の位置に向けて進むようにする。例えば、光源光の一部分が、パネル部材２０の各位置での反射によって、特定の領域または位置に向けて進むようになれば、光源１５から投射される全光量を増加させることなく、所望された配光での照明を実現することができる。すなわち、光学デバイス１０およびパネル部材２０によれば、光源１５からの光を有効に利用することによって、省エネルギを実現することも可能となる。

しかしながら、以下の説明は一例に過ぎず、光学デバイス１０およびパネル部材２０を、照明装置以外の用途、例えば、発光可能な天井材、床材や、情報を表示するための表示装置等の用途に用いることも可能である。とりわけ、光学デバイス１０が表示装置として用いられる場合には、パネル部材２０の各位置に異なる入射方向から入射する光源光を、パネル部材２０によって、当該表示装置の観察者に向けることができれば、非常に好ましい。この場合、光源の出力を増大させることなく、言い換えると、光源光の有効利用を図ることにより、観察者に感知される映像の明るさを効果的に向上させることができる。

なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。一具体例として、「光制御シート」には、「光制御フィルム」や「光制御板」等と呼ばれる部材も含まれ、「光反射シート」には、「光反射フィルム」や「光反射板」等と呼ばれる部材も含まれる。

また、本明細書において、「シート面（フィルム面、板面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。以下に説明する実施の形態においては、パネル部材２０のパネル面、後述する光反射シート３０のシート面、後述する光制御シート４０のシート面、光制御シート４０の第１面４１、本体部５０のシート面、本体部５０の第１面５１および本体部５０の第２面５２は、互いに並行となっている。

さらに、本明細書において、「パネル部材の法線方向」とは、パネル部材２０のパネル面への法線方向のことを指す。したがって、以下に説明する実施の形態においては、パネル部材２０の法線方向は、光反射シート３０の法線方向および光制御シート４０の法線方向、光制御シート４０の第１面４１の法線方向、本体部５０の法線方向、本体部５０の第１面５１の法線方向および本体部５０の第２面５２の法線方向と平行となる。

さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「四角形」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。

以下、本実施の形態による光学デバイス１０およびパネル部材２０の構成および作用効果について詳述していく。図１および図２に示すように、光学デバイス１０は、パネル部材（パネル部材）２０と、パネル部材２０に光を投射する光源１５と、を有している。パネル部材２０は、互いに対向して配置された第１面４１および第２面４２を有する光制御シート４０と、光制御シート４０の第２面４２に対向して配置された光反射シート３０と、を有している。

図１に示す例において、パネル部材２０は、建物の室内における壁材として設けられ、パネル部材２０のパネル面が鉛直方向に延びるように配置されている。一方、光源１５は、建物の室内における天井に取り付けられている。このため、図１に示すように、光源１５から投射される光は、パネル部材２０の法線方向に対して一方の側に傾斜した方向から、パネル部材２０の各位置に入射するようになる。ただし、パネル部材２０の各位置に入射する光の進行方向は、光源１５からの距離に応じて変化し、一定ではない。光学デバイス１０の光源１５として、種々の光源、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、白熱電球等を用いることができる。

次に、パネル部材２０について説明する。上述したように、パネル部材２０は、対向して配置された第１面４１および第２面４２を有する光制御シート４０と、光制御シート４０の第２面４２に対向して配置された光反射シート３０と、を有している。図２に示すように、光反射シート３０は、パネル部材２０の法線方向ｎｄにおいて、光制御シート４０を中心として光源１５および観察者がいる室内空間とは逆側に配置されている。したがって、図２に示すように、光源１５からの光Ｌ２４，Ｌ２５は、光制御シート４０を透過して光反射シート３０へ入射するようになる。

図示された例において、光反射シート３０は、光制御シート４０に接続している。なお、ここでいう接続とは、光反射シート３０が光制御シート４０に接合されている必要はなく、光反射シート３０が光制御シート４０に接触しているだけでもよい。光反射シート３０は、入射光を反射する反射機能を有したシート状の部材である。光反射シート３０の反射特性は、拡散反射でもよく鏡面反射でもよい。また、光反射シート３０の反射特性が拡散反射である場合には、拡散特性は、等方拡散でもよいし指向性拡散でもよい。したがって、光反射シート３０として、種々の反射シートを用いることができるが、本実施の形態では、等方拡散反射機能を有した白色樹脂シートを用いた例とする。

なお、本実施の形態のように、パネル部材２０を壁材として用いる場合、光反射シート３０の光制御シート４０に対面する側の表面に、絵柄が形成されていてもよい。光反射シート３０に形成される絵柄として、パネル部材２０が設けられている部屋の他の壁部と同様の絵柄、一具体例として、木目調の絵柄を採用することができる。また、意匠性を有した絵柄、一具体例として、絵画調の絵柄を採用することもできる。なお、本明細書で用いる絵柄とは、特定の情報を示す又は特定の情報を意味するものに限られることなく、図形、文字、模様、パターン、記号、柄、マーク、色彩等、特に限定されることなく広く含む。

次に、光制御シート４０について説明する。図１〜図３に示すように、シート状の本体部５０と、本体部５０上を延びる第１方向ｄ１に沿って本体部５０上に配列された複数の単位要素６０と、を有している。

本体部５０は、単位要素６０を支持する層であり、適度な強度および適度な透明性を有するように、適宜構成される。本体部５０は、互いに平行な一対の主面として、第１面５１および第２面５２を有している。単位要素６０は、本体部５０の第２面５２上に設けられている。一方、本体部５０の第１面５１は、光制御シート４０の第１面４１を形成する。光制御シート４０の第１面４１（本体部５０の第１面５１）は、観察者がいる室内の側を向く面であり、光源１５から投射された光が入射する入射面を形成する。また、光制御シート４０の第１面４１（本体部５０の第１面５１）は、光源１５からの光の進行方向を変更して当該光を出射させる際の出射面としても機能する。本実施の形態のように、パネル部材２０が壁材として用いられる場合には、つや消し処理として、本体部５０の第１面５１（光制御シート４０の第１面４１）が、光拡散機能を発現する凹凸を含んだ粗面またはマット面として構成されていてもよい。

一例として、本体部５０の厚さを２０μｍ〜２００μｍとすることができ、このような本体部５０は、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを含んで構成され得る。二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムは、適度な透明性と、紫外線照射処理や加熱処理等に対する耐久性と、を有している点で、本体部５０としての適用に好適である。

次に、本体部５０の第２面５２上に設けられた複数の単位要素６０について説明する。図３によく示されているように、各単位要素６０は、第１方向ｄ１と非平行な方向に線状に延びている。とりわけ本実施の形態では、複数の単位要素６０は、第１方向ｄ１に一定のピッチで隙間をあけることなく配列されている。また、図３によく示されているように、各単位要素６０は、第１方向ｄ１に直交してパネル部材２０のパネル面と平行に延びる第２方向ｄ２に沿って、直線状に延びている。加えて、各単位要素６０は、柱状に形成され、その長手方向に沿って同一の断面形状を有するようになっている。さらに、本実施の形態において、複数の単位要素６０は、互いに同一に構成されている。

第１方向ｄ１に配列された各単位要素６０は、第１方向ｄ１における一側に配置された第１傾斜面６１と、第１方向ｄ１における他側に配置された第２傾斜面６２と、を有している。図２によく示されているように、各単位要素６０の第１傾斜面６１および第２傾斜面６２は、光制御シート４０の第２面４２を形成している。したがって、光制御シート４０の第２面４２は、第１方向ｄ１に交互に配列された第１傾斜面６１および第２傾斜面６２を有している。そして、複数の第１傾斜面６１は、互いに平行となるように配置され、複数の第２傾斜面６２は、互いに平行となるように配置されている。

光制御シート４０のシート面への法線方向ｎｄと第１方向ｄ１との両方に平行な断面（以下において、光制御シートの主切断面とも呼ぶ）において、すなわち図２に示す断面において、第１傾斜面６１および第２傾斜面６２は、光制御シート４０のシート面への法線方向ｎｄに関して逆方向に傾斜している。より具体的には、光制御シートの主切断面において、第１傾斜面６１は、本体部５０の側から光反射シート３０の側へ向けて第１方向ｄ１における一側から他側へと傾斜し、第２傾斜面６２は、本体部５０の側から光反射シート３０の側へ向けて第１方向ｄ１における他側から一側へと傾斜している。

光制御シートの主切断面において、一つの単位要素６０の第１傾斜面６１および第２傾斜面６２は、本体部５０の側から光反射シート３０の側へ向けて、接近していく。なお、ここでいう「接近していく」とは、第１方向ｄ１における一側に位置する第１傾斜面６１と、第１方向ｄ１における他側に位置する第２傾斜面６２とが、パネル部材２０の法線方向ｎｄに沿って光反射シート３０の側へ向け、絶えず接近し続けていく必要はなく、一部において、その間隔が一定となっていてもよい。すなわち、「接近していく」とは、一側に位置する第１傾斜面６１と、他側に位置する第２傾斜面６２とが、光反射シート３０の側へ向けて離間することがないことを意味している。

また、光制御シートの主切断面において、光制御シート４０の法線方向ｎｄに対する第１傾斜面６１の傾斜角度θａの値の大きさ（すなわち、光制御シートの法線方向ｎｄに対する第１傾斜面６１の傾斜角度θａの値の絶対値）は、光制御シートの法線方向ｎｄに対する第２傾斜面６２の傾斜角度θｂの値の大きさ（すなわち、光制御シートの法線方向ｎｄに対する第２傾斜面６２の傾斜角度θｂの値の絶対値）と、異なっている。図２によく示されているように、光制御シート４０の法線方向ｎｄに対する第１傾斜面６１の傾斜角度θａの値の大きさは、光制御シートの法線方向に対する第２傾斜面６２の傾斜角度θｂの値の大きさよりも、大きくなっている。

図１〜図３に示された例では、各単位要素６０は、第１傾斜面６１と第２傾斜面６２との間に配置された平坦面６３をさらに有している。平坦面６３は、第１傾斜面６１と第２傾斜面６２とを連結している。図２および図３によく示されているように、光制御シート４０の第２面４２は、本体部５０の第２面５２上に隙間無く配列された単位要素６０の第１傾斜面６１、第２傾斜面６２及び平坦面６３によって形成されている。

また、図２によく示されているように、平坦面６３は、光反射シート３０の光制御シート４０側の表面と平行になっている。そして、本実施の形態において、光制御シート４０は、平坦面６３を介して、反射シート３０と接続している。

図２によく示されているように、第１方向ｄ１に隣り合う二つの単位要素６０と光反射シート３０との間には、空隙７０が形成されている。すなわち、第１傾斜面６１は、光制御シート４０と空隙７０との界面を形成しており、また、第２傾斜面６２は、光制御シート４０と空隙７０との界面を形成している。

以上のような構成を有した光制御シート４０の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位要素６０の具体例として、光制御シート４０のシート面に沿った第１傾斜面６１の長さＷ１（図２参照）を０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とし、光制御シート４０のシート面に沿った第２傾斜面６２の長さＷ２（図２参照）を０．００２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とし、光制御シート４０のシート面に沿った平坦面６３の長さＷ３（図２参照）を０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。また、光制御シートの法線方向ｎｄに対する第１傾斜面６１の傾斜角度θａ（図２参照）の値の大きさを４０°以上５０°以下の角度とすることができ、光制御シートの法線方向ｎｄに対する第１傾斜面６１の傾斜角度θｂ（図２参照）の値の大きさを６０°以上８０°以下の角度とすることができる。さらに、本体部５０の厚みを、０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることができる。

また、以上のような光制御シート４０は、基材上に単位要素６０を賦型することにより、作製することができる。基材として、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂からなるフィルムを用いることができる。基材上に賦型される材料として、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。この製造方法の一例において、本体部５０が、基材のみから形成されるようにしてもよいし、基材と、基材上にシート状に賦型された樹脂部分と、から形成されるようにしてもよい。ただし、反応性樹脂を用いた賦型によって光制御シート４０を作製することに限られず、押し出し成型や射出成型等のその他の製造方法によって光制御シート４０を作製してもよい。

次に、以上のような構成からなる光学デバイス１０およびパネル部材２０の作用について説明する。ここでは、光学デバイス１０を照明装置として用いた際における光学デバイス１０およびパネル部材２０の作用について説明する。

図１および図２に示す例において、パネル部材２０は、単位要素６０の配列方向となる第１方向ｄ１が鉛直方向と平行となるようにして、配置されている。したがって、光源１５から投射される光Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２５は、パネル部材２０に向けて第１方向ｄ１における一側から他側へ傾斜した方向から、パネル部材２０の各位置へ入射する。

図２に示すように、パネル部材２０に入射した光Ｌ２１〜Ｌ２５は、パネル部材２０の最表面をなす本体部５０へ第１面５１の側から入射する。なお、図示は省略しているが、本体部５０へ第１面５１からなる光制御シート４０の第１面４１が凹凸を含んでいるため、パネル部材２０への入射光は、或る程度、拡散する。同様に、パネル部材２０からの出射光も、或る程度、拡散する。ただし、光制御シート４０の第１面４１（本体部５０の第１面５１）の凹凸はつや消しを目的としており、且つ、拡散が透過拡散であることから、拡散の程度は低い。

パネル部材２０の光制御シート４０へ入射した光Ｌ２１〜Ｌ２５は、本体部５０から単位要素６０へと進む。図２に示すように、単位要素６０内を進む光Ｌ２１〜Ｌ２５は、その後、光制御シート４０の第２面４２へ入射する。第２面４２は、互いに対して傾斜した第１傾斜面６１、第２傾斜面６２および平坦面６３を含んでいる。そして、光源１５からの光は、第２面４２のうちのどの面６１，６２，６３に入射するかに依存して、その後に及ぼされる光学作用、並びに、その結果としての進行方向が異なるようになる。

まず、平坦面６３に入射した光Ｌ２５は、平坦面６３に接続する光反射シート３０において拡散反射することになる。この結果、平坦面６３に入射した光Ｌ２５は、光反射シート３０の拡散能の程度に応じた角度域に拡散されて、パネル部材２０が設置された室内に向けて進み出る。

なお、光反射シート３０の拡散能が強い場合、光反射シート３０で広角に拡散された光Ｌ２５ａは、第１傾斜面６１および第２傾斜面６２へ入射する。平坦面６３の両側方に位置する第１傾斜面６１および第２傾斜面６２は、光反射シート３０の側から本体部５０の側へ向けて、第１方向ｄ１においてしだいに広がっていく。このため、光反射シート３０で広角に拡散された光Ｌ２５ａは、進行方向がパネル部材２０の法線方向ｎｄに対してなす角度が小さくなるように、第１傾斜面６１または第２傾斜面６２で反射、とりわけ空隙７０と単位要素６０との屈折率差に起因して全反射する。

この例によれば、光反射シート３０の拡散能が、入射光の入射方向に起因した指向性を十分に消失させる程度に強く設定されていたとしても、平坦面６３に入射した光Ｌ２５が、パネル部材２０の法線方向ｎｄに対して大きく傾斜した方向に進みでることが効果的に防止することができる。すなわち、光源１５からの光が有効に利用され得ない方向に出射することを抑制し、これにより、光源１５からの光の有効利用を図り、省エネルギを実現することができる。

次に、第２傾斜面６２に入射した光Ｌ２４について検討する。図２によく示されているように、光源１５から光制御シート４０の本体部５０へ入射した光Ｌ２４の進行方向は、パネル部材２０の法線方向ｎｄに関して第２傾斜面６２と逆側に傾斜している。すなわち、光源１５から光制御シート４０へ入射して本体部５０内を進む光Ｌ２４の進行方向は、本体部５０の側から光反射シート３０の側へ向けて第１方向ｄ１における一側から他側へ傾斜する。その一方で、光制御シート４０の主切断面において、第２傾斜面６２は、本体部５０の側から光反射シート３０の側へ向けて第１方向ｄ１における他側から一側へ傾斜している。したがって、本体部５０内を進む光Ｌ２４の第１傾斜面６１への入射角度が小さくなる傾向が生じる。

このため、光源１５から光制御シート４０へ入射して本体部５０内を進む光Ｌ２４は、第２傾斜面６２で全反射することなく、高い透過率で第２傾斜面６２を透過する。この結果、第２傾斜面６２に入射する光Ｌ２４は、光反射シート３０で拡散反射し、光反射シート３０の拡散能の程度に応じた角度域に拡散されて、パネル部材２０が設置された室内に向けて進み出る。

最後に、第１斜面６１に入射した光Ｌ２１〜Ｌ２３について検討する。図２によく示されているように、光源１５から光制御シート４０の本体部５０へ入射した光Ｌ２１〜Ｌ２３の進行方向は、パネル部材２０の法線方向ｎｄに関して第１傾斜面６１と同じ側に傾斜している。すなわち、光制御シート４０の主切断面において、第１傾斜面６１は、光源１５から光制御シート４０へ入射して本体部５０内を進む光Ｌ２１〜Ｌ２３の進行方向と同様に、本体部５０の側から光反射シート３０の側へ向けて第１方向ｄ１における一側から他側へ傾斜している。したがって、光源１５から光制御シート４０へ入射して本体部５０内を進む光Ｌ２１〜２３の、第１傾斜面６１への入射角度は、非常に大きくなり、第１傾斜面６１で全反射する。図２によく示されているように、第１傾斜面６１で全反射した光は、その後に第２傾斜面６２に向かい、第２傾斜面６２でさらに全反射して、パネル部材２０が設置された室内に向けて進み出る。

このようにして、光源１５から光制御シート４０の本体部５０へ入射して第１傾斜面６１へ向かう光Ｌ２１〜Ｌ２３は、第１傾斜面６１及び第２傾斜面６２での反射後に２０から出射して、室内を照明するようになる。第１傾斜面６１および第２傾斜面６２の傾斜角度θａ，θｂは、光源１５から光制御シート４０へ入射した光Ｌ２１〜２３の二度の全反射を引き起こすように設計される。

ところで、図１によく示されているように、パネル部材２０に入射する光源１５からの光の入射方向は、パネル部材２０上における入射位置に応じて、変化する。すなわち、パネル部材４０の各位置へ入射する光Ｌ１１〜Ｌ１３の入射方向がパネル部材２０の法線方向ｎｄに対してなす角度θｘ、いわゆる入射角度θｘは、光源１５とパネル部材２０上における入射位置との間の第１方向ｄ１に沿った距離に応じて変化する。具体的には、図１に示すように、パネル部材２０への入射位置が第１方向ｄ１に沿って光源１５から離間するに連れて、光源１５から投射された光のパネル部材２０への入射角度θｘは、大きくなっていく。

ただし、光源１５からの光の入射方向が変化したとしても、光制御シート４０の本体部５０内を第２傾斜面６２および平坦面６３に向けて進む光Ｌ２４，Ｌ２５は、光反射シート３０で拡散反射される。このため、パネル部材２０の各位置に入射する光の入射方向の相違は、光反射シート３０での拡散反射によって、キャンセルされる。したがって、このような光のパネル部材２０から室内に向けた出射方向は、パネル部材２０上における各位置において概ね同様となる。

その一方で、光制御シート４０の本体部５０内を第１傾斜面６１に向けて進む光Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３は、第１傾斜面６１での反射、および、第１傾斜面６１での反射後の第２傾斜面６２での反射によって、室内に向けて出射するようになる。このため、これらの光Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３は、入射方向の相違に応じて、出射方向も相違する。具体的には、パネル部材２０の法線方向ｎｄに対して第１方向ｄ１における一側に傾斜する角度を正の値とするとともに、パネル部材２０の法線方向ｎｄに対して第１方向における他側に傾斜する角度を負の値とすると、入射角度θｘの値が大きければ、出射角度（パネル部材４０の各位置から出射する光Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３の出射方向がパネル部材２０の法線方向ｎｄに対してなす角度）θｙの値も大きくなる。

図１に示す例では、パネル部材２０の第１方向ｄ１における一側の位置にてパネル部材２０に入射し、その後に第１傾斜面６１および第２傾斜面６２で反射する光Ｌ１１は、すなわち、図２における比較的小さな値の入射角度θｘでパネル部材２０に入射し、その後に第１傾斜面６１および第２傾斜面６２で反射する光Ｌ２１は、第１方向ｄ１における他側に傾斜して室内に進み出る。その一方で、パネル部材２０の第１方向ｄ１における他側の位置にてパネル部材２０に入射し、その後に第１傾斜面６１および第２傾斜面６２で反射する光Ｌ１３は、すなわち、図２における比較的大きな値の入射角度θｘでパネル部材２０に入射し、その後に第１傾斜面６１および第２傾斜面６２で反射する光Ｌ２３は、第１方向ｄ１における一側に傾斜して室内に進み出る。

とりわけ図１に示す例では、第１傾斜面６１および第２傾斜面６２で反射する光Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３は、パネル部材２０の第１方向ｄ１における位置によらず、室内の特定の領域または位置に向けて、例えば、室内の中央となる領域に向けて出射するようになっている。このような光Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３を用いた照明によれば、光源１５からの光が室内の照明に有効に利用されにくい方向へ出射することを効果的に防止することができる。すなわち、本実施の形態によれば、種々の方向に沿ってパネル部材２０の各位置に入射した光源１５からの光のうち、その後に第１傾斜面６１へ向かう光を、それぞれ、第１傾斜面６１および第２傾斜面６２で所望の方向に反射することができる。具体的には、第１傾斜面６１および第２傾斜面６２での反射によって、室内の明るさ上昇に有効に寄与し得る方向へ向けて、光源１５からの光を出射させることができる。これにより、光源１５からの光の有効利用を図り、省エネルギを実現することができる。

なお、種々の方向に沿ってパネル部材２０の各位置に入射する光源１５からの光のうち、その後に第１傾斜面６１へ向かう光の割合は、光制御シート４０のシート面に沿った第１傾斜面６１の幅Ｗ１、第２傾斜面６２の幅Ｗ２および平坦面６３の幅Ｗ３を調節することにより、増減させることができる。一例として、光制御シート４０のシート面に沿った第１傾斜面６１の幅Ｗ１の割合を増加させることによって、及び／又は、光制御シート４０のシート面に沿った平坦面６３の幅Ｗ３の割合を減少させることによって、パネル部材２０への入射後に第１傾斜面６１へ向かう光の割合を増加させることができる。また、光制御シート４０のシート面に沿った第１傾斜面６１の幅Ｗ１の割合を減少させることによって、及び／又は、光制御シート４０のシート面に沿った平坦面６３の幅Ｗ３の割合を増加させることによって、パネル部材２０への入射後に第１傾斜面６１へ向かう光の割合を減少させることができる。

ところで、本実施の形態によれば、光反射シート３０の光制御シート４０に対面する側の面に絵柄が形成されている。種々の方向に沿ってパネル部材２０の各位置に入射する光源１５からの光のうち、その後に第２傾斜面６２または平坦面６３へ向かう光Ｌ２４，Ｌ２５は、光反射シート３０へ入射し、この絵柄を照明することになる。これにより、仮にパネル部材２０を照明する光が光源１５から投射される光のみである場合においても、室内にいる人間は、光反射シート３０に形成された絵柄を観察することができる。

また、本実施の形態によれば、光反射シート３０のシート面にそって延びる単位要素６０の平坦面６３を介して、光制御シート４０と光反射シート３０とが接続されている。このため、光制御シート４０と光反射シート３０とを安定して接合することができ、パネル部材２０が期待された作用効果を安定して奏することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、二以上の方向に沿って入射する光の少なくとも一部分を、それぞれ、所望の方向に反射させることが可能となる。これにより、パネル部材２０および光学デバイス１０を種々の用途に好適に適用することが可能となる。一例として、光学デバイス１０およびパネル部材２０が照明装置として用いられ、光源１５から投射された光の一部分がパネル部材２０で反射され、種々の方向から、特定の場所、一例として床の間を照明するようにしてもよい。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形例の一例について説明する。

例えば、上述した実施の形態において、第１傾斜面６１と第２傾斜面６２との間に平坦面６３が設けられている例を示したが、これに限られず、平坦面６３が省略されてもよい。すなわち、光制御シート４０の第２面４２が、単位要素６０の第１傾斜面６１および第２傾斜面６２によって構成されるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態において、本体部５０の第２面５２上に単位要素６０が隙間なく配列される例を示したが、これに限られず、本体部５０の第２面５２上に単位要素６０が隙間をあけて配列されるようにしてもよい。この例によれば、光制御シート４０の第２面４２の一部が、本体部５０の第２面５２によって構成されるようになる。

さらに、上述した実施の形態において、光制御シートの主切断面における単位要素６０の断面形状の一例について説明したが、これに限られず、種々の変更が可能である。例えば、単位要素６０の第１傾斜面６１および第２傾斜面６２が、平面として形成されている例を示したが、これに限られず、単位要素６０の第１傾斜面６１および第２傾斜面６２の一以上が、曲面や折れ面として構成されていてもよい。

さらに、上述した実施の形態において、複数の単位要素６０が互いに同一に構成されている例を示したが、これに限られない。また、複数の第１傾斜面６１が互いに同一に構成されている例を示したが、これに限られない。さらに、複数の第２傾斜面６２が互いに同一に構成されている例を示したが、これに限られない。さらに、複数の平坦面６３が互いに同一に構成されている例を示したが、これに限られない。また、複数の単位要素６０が一定のピッチで第１方向ｄ１に配列されている例を示したが、これに限られない。光源１５からの第１方向ｄ１に沿った距離に応じて、単位要素６０の形状、パネル部材の法線方向ｎｄに対する第１傾斜面６１の傾斜角度θａ、パネル部材の法線方向ｎｄに対する第２傾斜面６２の傾斜角度θｂ、光制御シートのシート面に沿った単位要素６０の配列ピッチ、光制御シートのシート面に沿った第１傾斜面６１の幅Ｗ１、光制御シートのシート面に沿った第２傾斜面６２の幅Ｗ２、光制御シートのシート面に沿った６３の幅Ｗ３、を変化させてもよい。

さらに、上述した実施の形態において、各単位要素６０が線状に延び、複数の単位要素６０が一次元配列（リニアアレイ配列）で配列されている例を示したが、これに限られない。各単位要素６０が点状に形成され、各単位要素６０が二次元配列で配列されていてもよい。

さらに、上述した実施の形態において、光反射シート３０に絵柄が形成されている例について説明したが、光反射シート３０以外に絵柄が形成されていてもよいし、光反射シート３０の絵柄に加えて、パネル部材２０の他の部分に絵柄が形成されていてもよい。一例として、本体部５０の第１面５１（光制御シート４０の第１面４１）に絵柄が形成されていてもよいし、光制御シート４０の本体部５０の第２面５２に絵柄が形成されていてもよい。

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

１０ 光学デバイス
１５ 光源
２０ パネル部材、光学パネル
３０ 光反射シート
４０ 光制御シート、光学シート
４１ 第１面、観察者側面
４２ 第２面、裏面
５０ 本体部
５１ 第１面
５２ 第２面
６０ 単位要素、単位光学要素、単位形状要素
６１ 第１傾斜面
６２ 第２傾斜面
６３ 平坦面
７０ 空隙

Claims (21)

1. 対向して配置された第１面および第２面を有する光制御シートと、
   前記光制御シートの前記第２面に対向して配置された光反射シートと、を備え、
   前記光制御シートの第２面は、一方向に配列された複数の第１傾斜面と、前記一方向に配列された複数の第２傾斜面と、を含み、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は前記一方向に交互に配列され、
   前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光制御シートの法線方向に関して逆方向に傾斜し、
   前記光反射シートの前記光制御シートに対面する側の面に、絵柄が形成されている、パネル部材。
2. 一つの第１傾斜面と、当該第１傾斜面に前記一方向における一側から隣り合う第２傾斜面と、前記反射シートとの間に空隙が形成されており、
   前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記一つの第１傾斜面と、当該第１傾斜面に前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面とは、前記光反射シートの側へ向けて、接近していく、請求項１に記載のパネル部材。
3. 前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、第１傾斜面および前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の大きさは、互い異なる、請求項１または２に記載のパネル部材。
4. 前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの第１傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、当該第１傾斜面に前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさよりも、大きい、請求項３に記載のパネル部材。
5. 前記光制御シートは、一つの第１傾斜面と、当該第１傾斜面と前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面と、の間に配置された平坦面をさらに有し、
   前記光制御シートは、前記平坦面を介して、前記反射シートと接続している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパネル部材。
6. 各第１傾斜面は、前記一方向と非平行な方向に延び、
   各第２傾斜面は、前記一方向と非平行な方向に延びている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のパネル部材。
7. 前記複数の第１傾斜面は、互いに平行となるように配置され、
   前記複数の第２傾斜面は、互いに平行となるように配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のパネル部材。
8. 前記第２面は、凹凸を有している、請求項１〜７のいずれか一項に記載のパネル部材。
9. シート状の本体部と、前記本体部上に一方向に沿って配列された複数の単位要素と、を有する光制御シートと、
   前記光制御シートの前記単位要素が設けられている側に配置された光反射シートと、を備え、
   各単位要素は、一方向における一側に配置された第１傾斜面と、一方向における他側に配置された第２傾斜面と、を有し、
   前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光制御シートの法線方向に対して逆方向に傾斜し、
   前記光反射シートの前記光制御シートに対面する側の面に、絵柄が形成されている、パネル部材。
10. 前記一方向に隣り合う二つの単位要素と前記光反射シートとの間に空隙が形成されており、
    前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの単位要素の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光反射シートの側へ向けて、接近していく、請求項９に記載のパネル部材。
11. 前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、第１傾斜面および前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、互い異なる、請求項９または１０に記載のパネル部材。
12. 前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの単位要素の第１傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、当該単位要素の前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさよりも、大きい、請求項１１に記載のパネル部材。
13. 前記単位要素は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面との間に配置された平坦面をさらに有し、
    前記光制御シートは、前記平坦面を介して、前記反射シートと接続している、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のパネル部材。
14. 各単位要素は、前記一方向と非平行な方向に延びている、請求項９〜１３のいずれか一項に記載のパネル部材。
15. 前記複数の単位要素は、互いに同一な形状を有している、請求項９〜１４のいずれか一項に記載のパネル部材。
16. 前記本体部の前記単位要素が設けられている側とは反対側の面は、凹凸を有している、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のパネル部材。
17. 前記光制御シートと前記光反射シートとは、互いに接合されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のパネル部材。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載されたパネル部材と、
    前記パネル部材に前記光制御シートの側から光を投射する光源と、を備える、光学デバイス。
19. 前記光源は、前記パネル部材に向けて前記一方向において前記一側から前記他側へ傾斜した方向から、前記パネル部材に光を投射する請求項１８に記載の光学デバイス。
20. 対向して配置された第１面および第２面を有する光制御シートと、
    前記光制御シートの前記第２面に対向して配置された光反射シートと、を備える壁材であって、
    前記光制御シートの第２面は、一方向に配列された複数の第１傾斜面と、前記一方向に配列された複数の第２傾斜面と、を含み、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は前記一方向に交互に配列され、
    前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光制御シートの法線方向に関して逆方向に傾斜し、
    前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの第１傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、当該第１傾斜面に前記一方向における他側から隣り合う第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさよりも、大きく、
    設置された状態において、前記一方向における一側が上側に位置し、前記一方向における他側が下側に位置し、
    前記光反射シートは、拡散反射特性を有する、壁材。
21. シート状の本体部と、前記本体部上に一方向に沿って配列された複数の単位要素と、を有する光制御シートと、
    前記光制御シートの前記単位要素が設けられている側に配置された光反射シートと、を備える壁材であって、
    各単位要素は、一方向における一側に配置された第１傾斜面と、一方向における他側に配置された第２傾斜面と、を有し、
    前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記光制御シートの法線方向に対して逆方向に傾斜し、
    前記光制御シートの法線方向と前記一方向との両方に平行な断面において、一つの単位要素の第１傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさは、当該単位要素の前記第２傾斜面の前記光制御シートの法線方向に対する傾斜角度の値の大きさよりも、大きく、
    設置された状態において、一つの単位要素の前記第１傾斜面が、当該単位要素の前記第２傾斜面よりも上側に位置し、
    前記光反射シートは、拡散反射特性を有する、壁材。

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