JP2006285285A

JP2006285285A - 光線平行化装置及び同光線平行化装置を備える観察用人工虹発生装置

Info

Publication number: JP2006285285A
Application number: JP2006177518A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Onishi; 豪大西; Koji Endo; 浩司遠藤; Mitsuo Seki; 光雄関
Original assignee: Toyo Seisakusho KK
Current assignee: Toyo Seisakusho KK
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】
ランプ等の通常の光源からの光を平行にすることができ、かつ構造が簡単で安価な光線平行化装置を提供するとともに、同光線平行化装置を用いて、高い照度が得られ、自然界に生じる虹を忠実に再現することが可能な観察用人工虹発生装置を提供する。
【解決手段】前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる構成の光線平行化装置１０を用い、複数のランプ８からなる光源７と、この光源からの光線を平行にするための前記光線平行化装置１０と、この平行化された光線を受けて人工虹を作るために水を噴霧して霧滴スクリーン３を作る霧滴スクリーン装置４とを有する構成の観察用人工虹発生装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のランプよりなる光源からの光線を平行にするための光線平行化装置及び同光線平行化装置を備え、観察用の人工虹を発生するための装置に関する。

従来の観察用人工虹発生装置３１は図６に示すように、単球のランプよりなる光源３２と霧滴スクリーン装置３３とよりなり、この霧滴スクリーン装置はノズル群３４から下向きに霧滴を噴出して霧滴スクリーン３５を形成するものとしてあり、ノズル群３４から噴出された霧滴は水槽３６に受けられ、ポンプ３７を途中に備える送水管３８によって、再びノズル群３４へ戻されて循環するように構成されていて、前記霧滴スクリーン３５に対して光源３２からの光を照射すると、霧滴スクリーン３５上に人工虹が再現される。

しかしながら、上述した従来の装置では、光源３２が単球ランプであるため、単球ランプを大容量のものとしても高い照度が得られないので、鮮明な虹を再現することができない。

また、光源３２からの光線は実際の太陽光のような平行光線ではなく、光源から放射状に照射されるため、自然界で発生する虹の副虹や虹と副虹との間の暗くなる部分などを忠実に再現することができず、また、観察者が移動した場合の虹の見え方の変化も不自然なものとなる。

さらに、霧滴スクリーン３５を通過した光が同スクリーン後方の壁などに反射して、人工虹の背景を明るくしてしまい、人工虹が観察しにくくなるという問題もある。

ところで、ランプ等の光源から平行光線を得るための装置にはレンズ等を利用した光学機器があるが、多数枚のレンズを必要し、構造が複雑で高価であり、観察用人工虹発生装置の光源として採用することは困難である。簡素な構造で安価な光線平行化装置が得られれば、観察用人工虹発生装置のみならず今後の環境試験装置などにも応用できることとなる。

本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、高い照度が得られ、自然界に生じる虹を忠実に再現することが可能な観察用人工虹発生装置を提供することを目的とする。

また本発明は、ランプ等の通常の光源からの光を平行にすることができ、かつ構造が簡単で安価な光線平行化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、本発明に係る光線平行化装置は、前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる構成のものとしてある。

また、本発明に係る光線平行化装置は、両端が開口する多数の細筒状の筒路体を、互いに平行となるように束ねて構成したパネルよりなり、前記筒路体の孔を導光孔としてなる構成のものとしてあり、また、前記導光孔の径を前記パネルの厚さの１／１００以下にしたものとしてある。

本発明に係る観察用人工虹発生装置は、複数のランプからなる光源と、この光源からの光線を平行にするための光線平行化装置と、この平行化された光線を受けて人工虹を作るために水を噴霧して霧滴スクリーンを作る霧滴スクリーン装置とを有する構成のものとしてある。

また、前記光線平行化装置は、前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる構成のものとしてある。

さらに、前記霧滴スクリーンの背後に、霧滴スクリーンを通過した光を取り込んで吸収するため反射抑制パネルを備え、同反射抑制パネルは、前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる構成のものとしてある。
また、前記光源の上方に、排熱機構を設けた構成のものとしてある。

以上説明したように、請求項１乃至３の発明によれば、レンズ等を利用した高価な光学機器を用いることなく簡単な構造で低コストの光線平行化装置を実現することができる。

請求項４乃至７の発明によれば、光線平行化装置を用いることで、実際の太陽光に近似する平行光線を使って人工虹を発生させることができ、自然界の虹に近い人工虹が得られ、したがって自然界で見ることのできる副虹、および虹と副虹の間の暗くなる部分なども忠実に再現することができ、さらに、観察者が移動した場合の虹の見え方の変化も自然界の虹と同様に再現することができる。

さらに、光源を複数のランプで構成してあるので、高い照度を得ることができ、鮮明な虹を観察することができる。

また、霧滴スクリーンを通過した光は反射抑制パネルに吸収されて観察者の側へ反射することは殆どないので、人工虹をより観察し易くすることができる。

以下、本発明に係る光線平行化装置及び観察用人工虹発生装置の実施例を図１乃至図５に示す具体例に基づいて説明する。
図１、２に示すように、本実施例の観察用人工虹発生装置１は、人工虹を作るのに必要な光を発する光源装置２と、この光を受けて実際に人工虹を発生させる霧滴スクリーン３を作る霧滴スクリーン装置４とよりなり、両装置２、４は観察者が通る観察スペース５を挟んで配置される。

光源装置２の光源７は、複数のランプ８、８を略鉛直平面上に配列したものとしてあり、光源７の縦横の寸法は、発生させようとする虹の大きさとほぼ同じとし、例えば１ｍ×１ｍの虹を発生させようとする場合は、光源７の縦寸法Ｈ（図１参照）と横寸法Ｗ（図２参照）を各１ｍ程度のものとする。

この光源７を囲むケーシング９の前面に、光源７と略平行をなす光線平行化装置１０を設けてあり、この光線平行化装置１０は、前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネル状のものとしてあり、具体的には、図３に示すように両端が開口する多数の細筒状の筒路体１１を互いに平行となるように束ねてパネル状に構成し、筒路体の孔を前記導光孔としてあり、筒路体１１の孔径Ｒは、パネルの厚さすなわち筒路体の長さＬの１／１００以下とするのが望ましい。

前記筒路体１１は例えば断面が円形のストロー状のものとしてあり、筒路体の内壁および縁部は黒色等の明度の低い色としてあって、光の反射が極力小となるようにしてある。

また、光源７の上方には、光源７から出る熱をケーシング９外へ排出するための排熱機構１２を設けてあって、この排熱機構は排気ダクト１３と排気ファン１４とで構成してある。

光源装置２はキャスター１５付きの支持フレーム１６上に搭載されていて、移動可能となっており、前記霧滴スクリーン装置４との間隔を調節できるようになっている。

霧滴スクリーン装置４は、水を噴霧するための多数のノズルが水平方向に配列されてなるノズル群１７を備え、前述した光源装置２の光線平行化装置１０に対し概略平行な霧滴スクリーン３を形成するものとしてあり、霧滴スクリーン３の大きさが光源７の縦横寸法よりも大きくなるように、ノズル群１７を構成するノズルの数や高さを設定する。

霧滴スクリーン３の下方すなわちノズル群１７の下方には、噴霧された水を受ける水受用の水槽１８が設けられていて、この水槽に一端を接続した送水管１９の他端を、ポンプ２０を介してノズル群１７に接続してある。

また、霧滴スクリーン３の背後に反射抑制パネル２１を立設してあり、この反射抑制パネル２１は、図４に示すように前述した光源装置２の光線平行化装置１０と同様に両端が開口する多数の細筒状の筒路体２２を互いに平行となるように束ねてパネル状に構成してあって、筒路体２２の孔を導光孔としてあり、外周を枠体２３で囲んである。

なお、前記筒路体２２の内壁および縁部も光線平行化装置１０の筒路体１１と同様に黒色等の明度の低い色としてあって、光の反射が極力小となるようにしてある。

上述した霧滴スクリーン装置４と反射抑制パネル２１はともにベース２４に立設されたフレームにて支持してある。

次ぎに、上述のように構成した光線平行化装置および観察用人工虹発生装置の作用を説明する。
光源装置２においては、光源７を構成する各ランプ８、８からの光は放射状に広がり、斜め方向の光線を多く含んでいるが、斜め方向の光線は光線平行化装置１０を通過する際に、筒路体１１の導光孔の内壁で反射を繰り返して減衰、吸収され、したがって光線平行化装置を通過した後の光は、互いに平行な光線の割合が非常に多い光、すなわち太陽光に近い光が得られる。

一方、霧滴スクリーン装置４においては、ノズル群１７から噴霧された霧滴が霧滴スクリーン３を形成し、この霧滴は落下して水槽１８に受けられ、ポンプ２０により送水管１９を経て、再びノズル群１７へ送られて循環する。

光源装置２からの平行光は、霧滴スクリーン３に照射され、この霧滴スクリーン３を構成する微細な霧滴のプリズム作用により、図５に示すように人工虹２５が発生し、観察者は光線の進行方向と観察者の視線２６とのなす角θが４０度乃至４２度となる範囲内で、霧滴スクリーン３上に人工虹２５を観察することができる。

また、人工虹２５の周りに副虹２７や、人工虹２５と副虹２７との間の暗い部分も、自然界と同様に観察することができ、さらに、観察者が自分の位置を変えることによって、人工虹２５の大きさや太さが自然界と同様に変わる様子も観察することができる。

霧滴によって反射されず霧滴スクリーン３を通過した光は、同スクリーン背後の反射抑制パネル２１に達し、反射抑制パネル２１を構成する筒路体２２の導光孔内部の壁で反射を繰り返して減衰、吸収される。これにより光の反射が抑えられ、人工虹２５をより明瞭に観察することができる。

上述した実施例においては、光線平行化装置１０および反射抑制パネル２１を、両端が開口する多数の細筒状の筒路体１１、２２を互いに平行となるように束ねてパネル状に構成して、筒路体１１、２２の孔を導光孔としてあるが、断面形状が格子状であるパネルや、あるいは断面形状が六角格子状であるハニカム構造のパネルを使用する場合もある。

また、上述した実施例においては、霧滴スクリーン装置４と反射抑制パネル２１を１つのベース２４上に設けてあるが、個別のベースにて支持する場合もあるし、ベースにキャスターを取り付けて移動可能とする場合もある。

本発明に係る観察用人工虹発生装置の実施例を示す概略全体図。本発明に係る観察用人工虹発生装置の実施例を示す概略平面図。光線平行化装置の構造を示す一部拡大斜視図。反射抑制パネルの構造を示す一部拡大斜視図。図１の装置により発生する人工虹を示す図。従来の観察用人工虹発生装置の一例を示す概略全体図。

符号の説明

１人工虹発生装置２光源装置
３霧滴スクリーン４霧滴スクリーン装置
５観察スペース７光源
８ランプ９ケーシング
１０光線平行化装置１１筒路体
１２排熱機構１３排気ダクト
１４排気ファン１５キャスター
１６支持フレーム１７ノズル群
１８水槽１９送水管
２０ポンプ２１反射抑制パネル
２２筒路体２３枠体
２４ベース２５人工虹
２６観察者の視線２７副虹

Claims

前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる光線平行化装置。
両端が開口する多数の細筒状の筒路体を、互いに平行となるように束ねて構成したパネルよりなり、前記筒路体の孔を導光孔としてなる光線平行化装置。
前記導光孔の径を前記パネルの厚さの１／１００以下としてなる請求項１、２に記載の光線平行化装置。
複数のランプからなる光源と、この光源からの光線を平行にするための光線平行化装置と、この平行化された光線を受けて人工虹を作るために水を噴霧して霧滴スクリーンを作る霧滴スクリーン装置とを備える観察用人工虹発生装置。
前記光線平行化装置は、前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる請求項４に記載の観察用人工虹発生装置。
前記霧滴スクリーンの背後に、霧滴スクリーンを通過した光を取り込んで吸収するため反射抑制パネルを備え、同反射抑制パネルは、前後面へ直線状に連通し、軸線方向が互いに平行となるように形成された多数の小径な導光孔を有するパネルよりなる請求項４に記載の観察用人工虹発生装置。
前記光源の上方に、排熱機構を設けてなる請求項４に記載の観察用人工虹発生装置。