JP2009000926A - 光装飾装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は炎の揺らぎをよりリアルに表現できるだけでなく、燃え盛る火焔
や火の粉までを簡単に演出でき、かつ流れる水面の煌めきや揺らぎもダイナミックに演出できる光装飾装置として具現化する。
【解決手段】
複数の発光素子を配列した発光部と、前記発光素子に対向した表面が、微細な光反射部材が形成された回転可能な円筒状部材と、前記円筒状部材の表面を反射した光が半透明状に拡散機能を有するリアースクリーン部から構成させた。
【選択図】図１

Description

本発明は電子装飾装置に関し、例えば暖炉の炎や燃える上がる火焔などを、発光素子からの射出光が反射部材を介してリアースクリーン上に投影させて
リアルに炎や火焔などを表現する光装飾装置に関する。

炎を模擬的に表現する装飾具として、赤い布切れ状の部材を電球で照明し、ファンでなびかせて篝火に見せかけた装飾具があるが演出効果が画一的で変化に乏しい。 また他の装飾具の例として、下記特許文献１には、装飾体その物を炎の形状に構成し、光源の点滅や光量の強弱で炎の揺らぎを表現させる装飾用灯具であるが、この方法も演出効果が乏しい。 さらに,下記特許文献２では、光源を水中に入れ、水面の揺らぎを炎の揺らぎに変換させる方法が提案されているが、効果が画一的で揺らぎの強弱を表現し難く、装置も大仕掛けで取り扱いにも不便である。一方、下記特許資料３は、光源に多くのLEDを使い、LED表示パネルが光源となり拡散板に投影し、当該パネルに炎などの形状を構成し電気的に光の強弱や点滅で炎の揺らぎを表現させた電子装飾具があるが、非常に多くのLEDが必要であるばかりでなく、
電気関係の部材などコストが高く、シミュレーション設計も困難である。
特開2005-95335 特開2003-182294 特開2006-69157

本発明の目的は、炎の揺らぎをより現実の炎のように見えるような光装飾装置にするだけでなく、燃え盛る火焔や火柱、舞い上がり落ちる火の粉や煙までも投影によってリアルに表現させる。さらに、水中の気泡や流れる水面の煌めきや揺らぎや、瀑布の落水と舞い上がる飛沫などを同時にリアルに表現できる光装飾装置を提供する。
燃え上がる火焔は、炎の色合いや光の強弱、揺らぎや上昇する速さなどの
変化量と火の粉や煙や蒸気などの演出も同時に表現させることにより、炎や火焔をリアルに、しかもダイナミックに表現できる。しかも、装置が大仕掛けにならず、製造容易で低コスト、簡単に演出効果を変えられる光装飾装置を提供することにある。 このような光装飾装置の用途は、蝋燭や篝火のような灯具、暖炉の炎の揺らぎや水の流れの煌めいた揺らぎ、浮き上がっていく水中の気泡の動きなど、安らぎや寛ぎ、癒しの効果を与える装飾装置など
や、遊技機、ゲーム機などの現状況の告知装飾装置など用途は多い。

上記目的を達成するための本発明に係る請求項1記載の光装飾装置は、複数個の発光素子を配列した発光部と、前記発光素子に対向し、表面が微細な反射部材で固着形成された回転駆動可能な円筒状部材と、前記円筒部材の表面を反射した前記発光素子からの光が透過拡散するような機能を有するリアースクリーン部から構成されたことを特徴とする。
円筒LEDのような発光素子の光束は一般に発散しており、前記円筒状部材の反射表面には対向間距離に応じた大きさのスポット光束で照明され、円筒
状の表面で反射する。この時、光源の発光素子の主光線が円筒上部材の回転中心軸より下方部にある場合、反射光は前記リアースクリーン面に煽るように下方部から上方部に放射状に照射するようになる。
従って、本発明に係る請求項2記載の光装飾装置は、複数の発光素子を配列した発光部は前記円筒部材の面に対し煽り調整ができると共に、前記対向する間隔の調整も同時に可能なように構成されていることを特徴とする。
前記円筒状の表面の反射部材の一面をごく微小な凹凸に構成した場合、
反射光はリアースクリーン上に、スクリーンの下位部の照射光は輝くように見え、上方向ほど拡散しぼやけたように見える。たとえば、発光素子に赤いLEDで照射し、円筒状の反射部材を回転させると、下位部から燃え上がるように見え、回転速度を速くすると火焔が燃え盛るように見える。
この原理と効果に基づき、現象をよりきめ細かく、よりリアルに投影するため、とくに画面の上層部の光量低下を防ぐため、本発明に係る請求項3記載の光装飾装置は、半透明の拡散状リアースクリーンの上方部の形状を内側に湾曲させ、上位部の透過拡散光の指向性をより前方に射出するようにしたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る請求項4記載の光装飾装置は、発光素子と円筒状の反射部材の間に反射ミラーを傾けて配置する事により、虚像の光源位置O’
をより高くして、透過拡散板への入射角をより小さくする事により、前記透過拡散板の上層部の指向性をより前方に多く射出するようにしたことを特徴とする。
投影の光の強度や形状を最適にさせ、演出効果の多様性を拡張させるために、本発明に係る請求項5記載の光装飾装置は、前記リアースクリーンの裏面をレンチキュラ状に構成し、表面を半透明の拡散する機能を有することを
特徴とする。
請求項6記載の光装飾装置は、光源の光束をより集光させるために、発光素子の前方に凸レンズを設置した事を特徴とする。
請求項7記載の光装飾装置は、反射部材の上部に特定の光の波長を透過する凸レンズ部材を前記反射部材に設置し、ミラー反射してリアースクリーン部に投影するようにしたことを特徴とする。
当該凸レンズの屈折力の大きさにより、前記円筒状の反射部材で反射した光束の収束度を変え、リアースクリーンでの灯影の大きさを決めることが可能である。
同様の効果を凹面鏡で実現させたのが、本発明になる請求項8記載の光装飾装置であり、前記円筒状の反射部材の表面に微小の凹面状の反射部材を配置したことを特徴とする。
さらに、灯影の演出効果を多様にするため、円筒状の反射部材の回転方向を逆にすれば、灯影はリアースクリーンの上層部から下位に移動する。一つの回転駆動部材で同時に回転方向を変えるには簡単なギアを構成すればよい。
請求項9記載の光装飾装置は、少なくとも第1の円筒状反射部材と第2の円筒状反射部材を複数のギア部材で連動させる事により、複数の前記円筒状反射部材の回転方向や回転速度を変えるようにした事を特徴とする。
また、円筒状反射部材を球状反射部材にすれば、平面状のリアースクリーンを左右に湾曲したリアースクリーンで、視野角を180°まで投影させたり、同様の発光部とリアースクリーンの配置構成を裏側にも配設すれば、360度の全周に灯影させることが可能である。
本特許に係わる請求項10記載の光装飾装置は、回転駆動可能な球状の反射部材に対向させ、複数の発光素子を配列した発光部と、湾曲上または全周方向に配置したリアースクリーンに投影するようにしたことを特徴とする。

円筒や球体状の反射部材に発光素子の光束を反射させ、透過型の拡散するリアースクリーン上に投影し、炎の揺らぎや流れる水面の煌めきや揺らぎなどをよりリアルに表現させるのに、本発明に係る光装飾装置によれば、簡単な構成で微妙な動きの表現を多様に実現可能である。前記反射部材の表面の形状や反射特性を自由に構成し、光源の色や強弱、点滅させるなど組合せて演出効果を任意に実現できる。 さらに回転速度を変えることにより炎の燃
え盛る状態や、水の流れや気泡の浮き上がる早さも調整できる。燃え上がる薪の音やせせらぎの水の流れの音などを加えることにより、一層臨場感を持たせることができる。

本発明に係る光装飾装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光装飾装置の一例で、ストーブや暖炉などをイメージした外観図と一部透視した斜視図である。図2は当該装置の内部構造の透視斜視図である。暖炉の筐体1の内部に筒状の反射部材2と対向して複数の発
光素子（31、32、33 ）を配列した発光部4と、前記反射部材2の反射光が半透明で拡散するリアースクリーン部5が配設されている。図示しないが、反射部材や発光部の支持部材や、駆動機構部及び電源部が内蔵される。
図3は図2の中央部A---A’ 断面の側面図である。発光部4と反射部材とリアースクリーンの３機能部材の配置構成を示す。図3(a) は前記の基本構成を示し、同(b) は前記半透明の拡散リアースクリーン5を内部に湾曲させて配置している。
筐体1の前面は、外から中が透けて見えないようにND （中間濃度）フィルタ部材6を配設している。同(c) は光源の高さをより上位部に上げて、リアースクリーンでの入射角（すなわち、煽り）が大きくならないよう、内部にミラーを配置し、破線の延長の交点が虚像光源点O’ から光線が射出しているようになる。 また、筐体1内部が透けて見える場合、図3の（a）、（b）の半透明の拡散状態のリアースクリーン5の前面に前記NDフィルタを併設してもよい。さらに、図3（d）は、前記リアースクリーン5から射出する拡散光の指向性を十分に前方にするため、リアースクリーン5の裏面をレンチキュラ状15に構成し、表面は拡散面にすると、前記リアースクリーンの画面上層部を明るくすることができる。
図4は本発明に係る光装飾装置の投影に関する原理図である。 発光部4の発光素子3が点光源Sとして放射状に光線を射出しているとし、その主光線が前記円筒上の反射部材に入射した点をPとし、P点の接平面への入射角をβとし、P点の高さをh、前記円筒の半径をr とし、円筒の中心O’
と点P とのなす角をαとする。前記円筒の頂点と点光源Sとの間隔をd 、
前記リアースクリーンまでの距離をD とする。前記円筒状の反射部材の回転中心Oと光源Sを結ぶ直線と主光線のなす角をθ とすると、主光線が当該ス
クリーン上の高さH と煽り角（α+β）、前記間隔Dは、以下の関係式が成り立つ。
H = D tan (α+β) …… （１）

ここに、h = d tanθ 、β = α + θ 、h / r = sin α
図5は、リアースクリーンに投影される形状の変化を示す原理図である。前記円筒状部材2の表面に微小な円形の反射部材が固着形成されていると
する。微小な円形部を前記円筒状部材2の回転方向に等間隔配列させる。
発光部の発光素子からの光束が前記円筒状部材2の表面にスポット上にあたる。 分かり易く図示するために、円筒状部材の回転によるスポットの相対的な移動を、順にS1、S2、S3、S4、S5の破線で示す。 微小な円径（R1、R2、R3）が移動するが、相対的にスポットを一定速度で移動させたと想定している。
前記円筒状部材の回転により、微小な円径部R1から光源光束のポットS1が走査するように照明される。スポットの位置相対がS1の時、微小円径部R1の表面で反射した光束は、図6（a）のようにリアースクリーン上に投影される。さらに、前記円筒状部材2が回転し、スポットS2の状態になった時、その反射光がリアースクリーン上の投影された像は図6（b）のように見える。前記円筒状部材で反射した光線は図4で記述したように、あおっているので、リアースクリーンの投影像は上層部ほど大きく発散放射状に映る。次に、スポットの相対位置がS3の時、リアースクリーン上の投影像は、図6（c）のように見える。
同様にして、スポットS4、S5の時の投影像は図6（d）、図6（e）のように見える。図6の（a）から（e）を連続的に流すと気泡が下から上方に浮き上がって来るように見える。
上述の原理から、前記反射部材の円形を、図7-1（a）のような形状に配設すると、リアースクリーン上に投影された像は、図7-1（b）のように炎が揺らぎ立ち上るように見える。回転速度を速くすると、燃えたぎる炎を表現することができる。また、図7-1の反射部の表面をさらに微細な凹凸、たとえばアルミホイルに微細な皴をつけると、反射した像に強弱のコントラストがランダム付き、よりリアルに炎を表現することができる。極微小なミラー反
射部材を散りばめると、火の粉が舞い上がるように演出できる。また、回転軸方向に所定の周期で振らせると揺らいで見える。
図7-2（a）のようなパターンGの反射材を円筒状部材表面に設置し、前記円筒状部材の回転を図7と逆方向にすると、前記リアースクリーン上での投影像の動きは、図7-2（b）のように、画面の上層部から下位部に流れ、押し寄せる波のようにみえる。発光素子の明るさを周期的に変えると波の煌めきや揺らぎが誇張できる。 また、前記リアースクリーンと前記円筒状部材の
間に適当な形状の遮光部材を置くと、その部分の投影は遮断され、スクリーン上では影となり、大波のうねりを表現することができる。
図8は、光源と回転駆動する円筒部材の配置間隔と、リアースクリーン面での放射状の拡散した影像の度合いを変える方法に関する配置図である。
図8（a）において、光源と前記円筒状部材までの間隔をd とし、光源の発散角を主光線に対し±θ とする。 前記円筒状部材表面で反射した後の発散角をω とする。 発散角ω をより小さくするには、図8（b）の間隔 d’をより小さくすることにより自由に変えることができる。
さらに、リアースクリーン上で、収束させるような場合には、図8（c）のように、光源の前に凸レンズ8 を配設する。 当該凸レンズ8の焦点距離はリアースクリーン上での共役の関係から決めることができる。
一方、他の方法を図示したのが、図9である。 図9（a）は、前記円筒状部材の表面に無色または所望の色相に着色された球面に透明部材9が設置され、前記円筒状部材表面との間に光反射部材10が構成されている。光源からの光線は、図示のように、光反射部材で反射し収束状の光束となってリアースクリーン上に投影される。
図9（b）は前記円筒状部材の表面に凹面の反射鏡部材11を設置させた。凹面の反射面12に、光源からの発散光が入射すると、反射光は凹面の曲率半径に応じ、収束状態でリアースクリーン5に照射される。 当該リアースクリーン上のスポット状態は、光源形状や発散の状況と凹面の反射面12の曲率半径から決まる共役関係から簡単に構成できる。
図10は、リアースクリーン上に演出効果が向上するような投影を実現させるため、発光部4に配列した発光素子（31、32、33、34、35）の射出方向を前記円筒状の反射部材2対し所定の方向と前記円筒状の反射部材までの間隔などを自由に設置することができる。また、発光部4は、傾きTを変えることができる。前述したように前記円筒状の反射部材は、回転駆動装置13によ
って回転する。 円筒状の反射部材は、回転軸を支持部材（51、52）で保持されている。図示しないが、当該回転駆動装置13や発光素子（31，32，33，34、35）は、電源回路によって、駆動速度や発光、点滅など可変になっており、音声も含め、よりリアルな演出効果を具現化できる。
さらに、図11は、複数の前記円筒状の反射部材を連動させ、回転方向や
回転速度を変えて、多様な演出効果を有する構成図である。 回転部材21と回転部材22の回転方向を逆にするため、ギア構成部53を図示するように
組み合わせると回転方向が逆になる。相対的回転速度を変える場合は、ギア
構成のギア比を変えることによって設定できる。 一方、円筒状の回転部材
毎に駆動装置を設置すればギアは不要で実現できるがコスト高になる。
前記回転部材（21、22）の左側に回転部材22と対照的にギア構成部を配設し連動させると、図12のような演出投影をさせることができる。 中央部25の投影が図の上部から下部へ移動するように見え、同時に左右（26，27）の投影は図の下部から上部へ移動するようにみえる。例えば、中央部25は水滴が落下しているように見え、左右（26，27）は跳ね上がる飛沫のように見える。
図13は本発明に係る光装飾装置の他の実施の形態を説明する。図13（a）は、前記円筒状の反射部材2が、球状の反射部材60からなる。
当該球状反射部材60に対向し発光部61が配設されており、該発光部上に発光素子（62、63、64、65、66、67、68）が具備されており、発光素子からの射出光は反射ゾーン毎に、当該球状部材の球中心に向って照射される。前記球状の反射部で反射した光束は背面に視野180°の湾曲状に配置したリアースクリーン69に投影される。
たとえば、前記球状の反射部材60の表面の各ゾーンに、炎の形状となる反射部材をランダムに構成させると、前記リアースクリーン69上には湾曲状に篝火がリアルに見える。さらに、同様の複数の発光素子を搭載した発光部61を背面側に設置し、同様のリアースクリーンを配置すれば、360°何処からでも見える篝火をリアルに実現できる。

本発明の技術は、薪が燃える暖炉、せせらぎを流れる水面の揺らぎ、単調に揺らぎながら浮きあがる水中の気泡など、心の安らぎや癒しの装飾装置や、大松明や篝火のような店頭などの装飾装置、遊技機やアミューズメントの装
飾装置など揺らぎや煌めきを簡易な装置で安価に、かつリアルに、しかもダイナミックに演出可能な光装飾装置であり多用途に適用可能である。

本発明に係る光装飾装置の外観図である。 図１の内部の基本構成部材の透視斜視図である。 本発明に係る光装飾装置の基本構成部材の図2のA---A’ 断面図である。 本発明に係る光装飾装置の基本構成部材の配置に関する原理図である。 回転可能な円筒状部材表面の反射部材の形状と、発光素子の光束の前記円筒上部材表面でのスポットとの相関を示す図である。 リアースクリーン上に投影されるスポットの状態を示す図である。 1.前記反射部材が炎の形状を示す図(a)である。 リアースクリーン上に投影された炎の変化を示す図(b)である。2.前記反射部材が波面を示す図(a)である。 リアースクリーン上に投影された波面の変化を示す図(b)である。 リアースクリーン上に投影される反射光をより収束させる方法を示す図である。 図8（c）の別の方法を示す図であり、（a）は凸状レンズ、（b）は凹面鏡の場合である。 本発明に係る光装飾装置で、複数の発光素子それぞれが所望の位置に配設させ、発光部材の煽りも可変にした図である。 複数の回転可能な円筒状の反射部材をギアで連結させた図である。 中央ゾーンと左右ゾーンの回転を逆にし、中央は水滴の落下を示し、左右は水滴の飛沫を投影するようにした図である。 本発明に係る光装飾装置で、前記反射部材を球状に配設し、複数の発光素子を対向させ、視野角を広げた湾曲リアースクリーンを配置した図である。

符号の説明

1 暖炉の装飾筐体の外観図
2 円筒状反射部材
31、32、33 発光素子部
4、61 発光部
5 透過型拡散リアースクリーン
53 ギア部
60 球状反射部材
61 湾曲状リアースクリーン

Claims (11)

1. 少なくとも、複数の発光素子を配列した発光部と、前記発光素子に対向させ、表面が反射部材で固着形成された回転駆動可能な円筒状部材と、前記円筒部材の表面を反射した前記発光素子からの射出光が半透明状に拡散する機能を有するリアースクリーン部から構成されたことを特徴とする光装飾装置。
2. 複数の発光素子を配列した発光部は、前記円筒状部材の面に対し、煽り調整ができると共に、前記対向の発光素子との間隔の調整も同時に可能となる構成としたことを特徴とする請求項1記載の光装飾装置。
3. 前記半透明で拡散する機能を有するリアースクリーン部の上方部の形状を内側に湾曲させ、当該リアースクリーンの上方部の指向性をより前方に射出したことを特徴とする請求項1〜請求項2のいずれか1項記載の光装飾装置。
4. 前記円筒状の反射部材と前記リアースクリーンの間に反射ミラーを傾けて
   配設することにより、虚像光源位置をより高くし、前記リアースクリーン面への入射角をより小さくしたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれ
   か1項記載の光装飾装置。
5. 前記リアースクリーンの裏面をレンチキュラ状に構成し、表面を半透明の
   拡散する機能を有することを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項記
   載の光装飾装置。
6. 発光素子の光束をより集光させるために、前記発光素子の前方に凸状レン
   ズ部材を配設したことを特徴とする請求項1〜請求項2のいずれか１項記載
   の光装飾装置。
7. 前記円筒状の反射部材の表面に特定の波長を透過する微細な凸状レンズ
   を配置したことを特徴とする請求項1〜請求項2のいずれか1項記載の光装飾
   装置。
8. 前記円筒状の反射部材の表面に微小の凹面状の反射部材を配設したことを
   特徴とする請求項1〜請求項2のいずれか1項記載の光装飾装置。
9. 複数の円筒状反射部材からなり、当該円筒状反射部材を複数のギア部材で
   連動させることにより、前記複数の円筒状反射部材の回転方向や回転速度を
   可変にしたことを特徴とする請求項1〜請求項2のいずれか１項記載の光装
   飾装置。
10. 少なくとも、回転駆動可能な球状の反射部材に、対向させた複数の発光
    素子を配列した発光部と、湾曲状または全周方向に対向させた半透明拡散
    状のリアースクリーン部から構成されたことを特徴とする光装飾装置。
11. 前記複数の発光素子および発光部は、前記球状の反射部材に対し、煽り角
    などの入射角調整および対向間隔調整などを可能にしたことを特徴とする請求
    項10記載の光装飾装置。

Images