JPH11238408A - 線状光投射装置ならびに平面照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型のＣＦＬは機械的強度が虚弱であり、イ
ンバータを用いると高周波ノイズが発生する上、部品点
数が増加して製造コストが上昇し、電子機器自体の小型
化が阻害される。 【解決手段】 線状光投射装置１７は、光を投射する単
一の点光源１２と、この点光源１２からの光を導入する
ための入射端面部１３, この入射端面部１３から入射し
た光を出射させるための出射面部１５, この出射面部１
５の反対側に位置する裏面部２４を有し、入射端面部１
３が出射面部１５および裏面部２４の一端側に位置する
棒状をなす第１の導光部材１４と、この第１の導光部材
１４の入射端面部１３および出射面部１５以外の部分を
覆う第１の光反射シート１６とを具え、第１の光反射シ
ート１６に向けて光を集光状態で出射させるための複数
の凸部２８を導光部材１４の裏面部２４に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線状に光を出射さ
せる線状光投射装置およびこの線状光投射装置を組み込
んだ平面照明装置に関し、特に液晶表示面の照明に利用
して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレィのいわゆるバックライ
ト光源として使用される平面照明装置は、光源からの光
を透明な導光板の側端面からこの導光板内に導き、導光
板内での光の反射を利用して導光板の表面全域からこの
光を均一に出射させるようにしたものである。平面照明
装置が使用される液晶ディスプレィの特性を考慮した場
合、この平面照明装置に要求される機能としては、全体
として薄板状であること、および光源の電力消費を極力
抑えるものであることの他に、全体に亙って均一な光を
出射させることが特に重要である。

【０００３】従来、このような平面照明装置に使用され
る光源としては、ＣＦＬ（冷陰極管）が最も一般的であ
るが、携帯用の電子機器に組み込まれる液晶ディスプレ
ィでは、発光ダイオードアレイなども使用されている。

【０００４】ＣＦＬを光源として使用する場合、ＣＦＬ
の径を小さくしたり、あるいはその肉厚を薄くすること
により、光源の小型化を図っている。また、その輝度を
向上させるとともに電力消費を抑制するため、ＣＦＬの
駆動周波数を高周波化するインバータを組み込んだもの
も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】液晶ディスプレィの薄
板化のため、ＣＦＬの径を小さくしたり、その肉厚を薄
くすると、長尺のＣＦＬを歪みなく正確な直線状に形成
することが困難であり、しかも機械的強度が虚弱である
ので、携帯用の電子機器に組み込まれる液晶ディスプレ
ィにこれを搭載することは、信頼性の点で大きな問題が
発生する。

【０００６】また、輝度の向上や電力消費を抑制するた
めにインバータを組み込むことは、高周波ノイズの発生
につながる上、部品点数の増加に伴う製造コストの上昇
を招き、電子機器自体の小型化を阻害するおそれがあ
る。

【０００７】特に、携帯用の電子機器に組み込まれる液
晶ディスプレィにおいては、電力消費の抑制がバッテリ
ーの寿命を左右するために重要であり、電力消費が少な
く、しかも輝度の高い光源が望まれていた。

【０００８】

【発明の目的】本発明の第１の目的は、単一の点光源を
用いて電力消費を抑制し、しかも高輝度の光を一様な分
布で線状に出射させることが可能な線状光投射装置を提
供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、この線状光投射装
置を用いたコンパクトな平面照明装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の形態
は、光を投射する単一の点光源と、この点光源からの光
を導入するための入射端面部, この入射端面部から入射
した光を出射させるための出射面部, およびこの出射面
部の反対側に位置する裏面部を有し、前記入射端面部が
前記出射面部および前記裏面部の一端側に位置する棒状
の導光部材と、この導光部材の前記入射端面部および前
記出射面部以外の部分を覆う光反射シートとを具え、前
記導光部材の前記裏面部には、前記光反射シートに向け
て光を集光状態で出射させるための複数の凸部が形成さ
れ、これら凸部は、前記導光部材の前記裏面部に対して
垂直に投影した輪郭形状が三角形をなし、その一辺が前
記導光部材の前記入射端面部とほぼ平行に設定されると
共に当該一辺がこれに対する頂点よりも前記導光部材の
前記入射端面部側に位置していることを特徴とする線状
光投射装置にある。

【００１１】本発明の第１の形態によると、入射端面部
から導光部材内に入射した点光源からの光の一部は、導
光部材の裏面部で全反射し、損失なく導光部材の出射面
部から導光部材の外側に出射する。また、凸部に入射し
た光の一部は、光反射シートに向けて導光部材から集光
状態で出射するが、光反射シートによって集光性を維持
しながら散乱状態で反射し、裏面部側から導光部材内に
再び入射し、最終的に導光部材の出射面部からすべて出
射する。

【００１２】また、本発明による第２の形態は、光を投
射する単一の点光源と、この点光源からの光を導入する
ための入射端面部, この入射端面部から入射した光を出
射させるための出射面部, およびこの出射面部の反対側
に位置する裏面部を有し、前記入射端面部が前記出射面
部および前記裏面部の一端側に位置する棒状の導光部材
と、この導光部材の前記入射端面部および前記出射面部
以外の部分を覆う光反射シートとを具え、前記出射面部
には、集光性と方向制御性とを有し、前記裏面部にて反
射した光を当該出射面部から出射させるための複数の凸
部が形成され、これら凸部は、前記出射面部に対して垂
直に投影した輪郭形状が三角形をなし、その一辺が前記
入射端面部とほぼ平行に設定されると共に当該一辺がこ
れに対する頂点よりも前記入射端面部側に位置している
ことを特徴とする線状光投射装置にある。

【００１３】本発明の第２の形態によると、入射端面部
から導光部材内に入射した点光源からの光の一部は、導
光部材の裏面部で全反射し、損失なく導光部材の出射面
部から導光部材の外側に出射する。また、凸部に入射し
た光の一部は、そのまま導光部材の外側に集光状態で出
射し、最終的に導光部材の出射面部からすべて出射す
る。

【００１４】一方、本発明による第３の形態は、光を投
射する単一の点光源と、この点光源からの光を導入する
ための入射端面部, この入射端面部から入射した光を出
射させるための出射面部, およびこの出射面部の反対側
に位置する裏面部を有し、前記入射端面部が前記出射面
部および前記裏面部の一端側に位置する棒状をなす第１
の導光部材と、この第１の導光部材の前記入射端面部お
よび前記出射面部以外の部分を覆う第１の光反射シート
と、前記第１の導光部材の前記出射面部に接続して光を
導入するための入射端面部, この入射端面部から入射し
た光を出射させるための出射面部, およびこの出射面部
の反対側に位置する裏面部を有し、前記入射端面部が前
記出射面部および前記裏面部の一端側に位置する板状を
なす第２の導光部材と、この第２の導光部材の前記入射
端面部および前記出射面部以外の部分を覆う第２の光反
射シートとを具えたことを特徴とする平面照明装置にあ
る。

【００１５】本発明の第３の形態によると、光源から投
射された光は、第１の導光部材の入射端面部から第１の
導光部材内に入射し、その一部が第１の導光部材の出射
面部から出射する。また、第１の導光部材の出射面部以
外の部分から第１の導光部材の外側に漏出する光も、第
１の光反射シートによって第１の導光部材内に再び入射
し、最終的に第１の導光部材の出射面部からすべて出射
する。そして、第１の導光部材の出射面部から出射した
光は、第２の導光部材の入射端面部から第２の導光部材
内に入射し、その一部が第２の導光部材の出射面部から
出射する。また、第２の導光部材の出射面部以外の部分
から第２の導光部材の外側に漏出する光も、第２の光反
射シートによって第２の導光部材内に再び入射し、最終
的に第２の導光部材の出射面部からすべて出射する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の形態による線状光
投射装置において、出射面部から出射する光を所定の方
向に偏向させるための光偏向手段を出射面部に形成する
ようにしてもよい。この場合、光偏向手段は、入射端面
部と直交する方向に延びると共に導光部材の幅方向に沿
って配列する三角柱状のプリズムであってもよいし、所
定の曲率半径を持った球面レンズアレイであってもよ
い。

【００１７】また、裏面部に対して垂直に投影した輪郭
形状が三角形をなし、その一辺が入射端面部とほぼ平行
に設定されると共に当該一辺に対する頂点が該一辺より
も入射端面部側に位置する第２の凸部を裏面部に複数形
成するようにしてもよい。これら凸部および第２の凸部
の三角形は、二等辺三角形であることが好ましく、裏面
部に対して傾斜し、かつ一辺を含む錐面と、裏面部に対
してほぼ垂直な一対の錐面とからなる三角錐であっても
よいし、それぞれ三角柱状をなすものであってもよい。
さらに、凸部と第２の凸部とは、一辺を共有して一体的
に形成されていてもよく、この場合、全体として四角柱
状をなすものであってもよい。

【００１８】さらに、この三角形の頂点を含む二つの斜
辺のなす角は、凸部を構成する材料の屈折率をｎ、凸部
に入射する光線と平面部とのなす角をβとした場合、ta
n ^-1［ cosβ・ tan｛π−２sin ^-1(1/n) ｝］以上であ
ることが望ましい。また、出射面部の単位面積当たりに
占める凸部の割合を入射端面部から離れるほど大きく設
定したり、出射面部の単位面積当たりに占める第１およ
び第２の凸部の割合を入射端面部の長手方向に沿った出
射面部の幅方向両側端部で相対的に大きく設定すること
が望ましい。これら第１および第２の凸部は、出射面部
にランダムに配置されていることが有効であり、これら
の大きさは、１５０μm 以下であることが好ましい。凸
部の２つの斜辺の長さと、第２の凸部の２つの斜辺の長
さとが相互に異なっていてもよい。

【００１９】本発明の第２の形態による線状光投射装置
において、導光部材の裏面部に入射端面部と平行な方向
に配列すると共に入射端面部と直交する方向に延びる三
角柱状のプリズム面を形成するようにしてもよい。

【００２０】また、出射面部に対して垂直に投影した輪
郭形状が三角形をなし、その一辺が入射端面部とほぼ平
行に設定されると共に当該一辺に対する頂点が該一辺よ
りも入射端面部側に位置する第２の凸部を出射面部に複
数形成するようにしてもよい。この場合、第１および第
２の凸部の三角形は、二等辺三角形であることが好まし
く、出射面部に対して傾斜し、かつ一辺を含む錐面と、
出射面部に対してほぼ垂直な一対の錐面とからなる三角
錐であってもよいし、三角柱状であってもよい。これら
第１および第２の凸部は、一辺を共有して一体的に形成
されていてもよく、この場合、全体として四角柱状をな
すものであってもよい。この三角形の頂点を含む二つの
斜辺のなす角は、凸部を構成する材料の屈折率をｎ、凸
部に入射する光線と平面部とのなす角をβとした場合、
tan ^-1［ cosβ・ tan｛π−２sin ^-1(1/n) ｝］以上で
あることが望ましい。

【００２１】さらに、表面部の単位面積当たりに占める
第１の凸部の割合を入射端面部から離れるほど大きく設
定したり、表面部の単位面積当たりに占める第１および
第２の凸部の割合を入射端面部の長手方向に沿った表面
部の幅方向両側端部で相対的に大きく設定することが望
ましく、これら第１および第２の凸部は、表面部にラン
ダムに配置されていることが有効である。第１の凸部の
２つの斜辺の長さと、第２の凸部の２つの斜辺の長さと
が相互に異なっていてもよい。

【００２２】本発明の第１および第２の形態による線状
光投射装置において、凸部は、導光部材の入射端面部か
ら離れるほど裏面部の単位面積当たりに占める割合が大
きくなるように設定されているものであってもよい。こ
の場合、出射面部から出射する光量は、出射面部の長手
方向に沿って均一化される。

【００２３】また、点光源は、発光ダイオードか、ある
いは半導体レーザであってもよい。

【００２４】導光部材の入射端面部には、点光源からの
光の入射状態を調整するための光学面が形成されていて
もよい。この場合、光学面は、光を発散させる凹レンズ
面か、光を収斂させる凸レンズ面か、あるいは導光部材
の長手方向に対して垂直または傾斜した平面であっても
よく、凹レンズ面および凸レンズ面の光軸は、導光部材
の長手方向に対して平行か、あるいは傾斜しているもの
であってもよい。光学面を凸レンズ面とした場合には、
入射端面部から導光部材に入射する光がその光軸を中心
として対称に収束状態で偏向され、最終的に出射面部か
ら出射する。光学面を凹レンズ面とした場合には、入射
端面部から導光部材に入射する光がその光軸を中心とし
て対称に発散状態で偏向され、最終的に出射面部から出
射する。光学面を導光部材の長手方向に対して垂直また
は傾斜した平面とした場合には、入射端面部から導光部
材に入射する光が所定方向に等しく偏向され、最終的に
出射面部から出射する。

【００２５】さらに、導光部材の裏面部は、この導光部
材の出射面部と平行な平面であってもよい。あるいは、
導光部材の入射端面部から離れるほど当該導光部材の出
射面部との間隔が短くなるように傾斜した平面か、ある
いは曲面であってもよい。裏面部を傾斜した平面で形成
した場合には、導光部材内を伝わる光がより強く出射面
部側に偏向された状態で出射面部から出射する。裏面部
を曲面で形成した場合には、入射端面部から遠い裏面部
ほど、より強く出射面部側に光を偏向させ、出射面部か
ら出射させる。

【００２６】一方、本発明の第３の形態による平面照明
装置において、第１の導光部材の裏面部には、第１の導
光部材の入射端面部から入射した光を第１の導光部材の
出射面部側に全反射させるための複数の凸部が形成され
ていてもよい。この場合、出射面部には、この出射面部
から出射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向
手段が形成されていてもよい。

【００２７】同様に、第１の導光部材の裏面部には、光
反射シートに向けて光を集光状態で出射させるための複
数の凸部が形成され、これら凸部は、第１の導光部材の
裏面部に対して垂直に投影した輪郭形状が三角形をな
し、その一辺が第１の導光部材の入射端面部とほぼ平行
に設定されると共に当該一辺がこれに対する頂点よりも
第１の導光部材の入射端面部側に位置していてもよい。
この場合、出射面部には、この出射面部から出射する光
を所定の方向に偏向させるための光偏向手段が形成され
ていてもよく、裏面部に対して垂直に投影した輪郭形状
が三角形をなし、その一辺が入射端面部とほぼ平行に設
定されると共に当該一辺に対する頂点が該一辺よりも入
射端面部側に位置する第２の凸部を裏面部に複数形成し
てもよい。

【００２８】また、出射面部には、集光性と方向制御性
とを有し、裏面部にて反射した光を当該出射面部から出
射させるための複数の凸部が形成され、これら凸部は、
出射面部に対して垂直に投影した輪郭形状が三角形をな
し、その一辺が入射端面部とほぼ平行に設定されると共
に当該一辺がこれに対する頂点よりも入射端面部側に位
置しているものであってもよい。この場合、出射面部に
対して垂直に投影した輪郭形状が三角形をなし、その一
辺が入射端面部とほぼ平行に設定されると共に当該一辺
に対する頂点が該一辺よりも入射端面部側に位置する第
２の凸部を出射面部に複数形成したものであってもよ
い。

【００２９】

【実施例】本発明による線状光投射装置を組み込んだ本
発明による平面照明装置の実施例について、図１〜図１
５を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのよう
な実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、同
様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することが
できる。

【００３０】本発明による平面照明装置の第１の実施例
の断面構造を図１に示し、その分解した状態の外観を図
２に示す。すなわち、本実施例における平面照明装置１
１は、発光ダイオードや半導体レーザなどの単一の点光
源１２, この点光源１２に入射端面部１３が接合される
矩形の棒状をなす第１の導光部材１４, この第１の導光
部材１４の入射端面部１３および出射面部１５以外の部
分を覆う第１の光反射シート１６を有する線状光投射装
置１７と、第１の導光部材１４の出射面部１５に入射端
面部１８が連結される矩形の板状をなす第２の導光部材
１９と、この第２の導光部材１９の入射端面部１８およ
び出射面部２０以外の部分を覆う第２の光反射シート２
１とを具えている。

【００３１】点光源１２は、白色光を投射するものであ
ることが望ましいが、特に２色成分構成のものを用いて
もよく、この場合、当該２色成分に対して透過および反
射する透明材料を第１および第２の導光部材１４, １９
として選択し、例えば、青色および黄色成分からなる点
光源１２を用いた場合には、第１および第２の導光部材
１４, １９に青色透明樹脂を用いて各輝度に対応した色
のコントラストを得ることが可能である。

【００３２】本実施例における第１の導光部材１４は、
屈折率が１. ４〜１. ７程度の光学的に透明な材料、例
えばアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）にて形成され、相互に平行な一対の側端面部２２
と、これら側端面部２２の一端側に形成されて点光源１
２からの光を導入するための入射端面部１３と、この入
射端面部１３の反対側に位置し、側端面部２２の他端側
に形成された反射端面部２３と、これら一対の側端面部
２２および入射端面部１３および反射端面部２３で囲ま
れて入射端面部１３から入射した光を出射させるための
出射面部１５およびその反対側に位置する裏面部２４と
を有する。裏面部２４は、出射面部１５とほぼ平行に設
定されているが、厳密には出射面部１５と裏面部２４と
の間隔が入射端面部１３側に対して反射端面部２３側ほ
ど短くなるように、出射面部１５に対して裏面部２４が
０. ５度から１度程度傾斜したテーパ状となっている。

【００３３】第２の導光部材１９も基本的な構成は第１
の導光部材１４と全く同じであり、透明なアクリル樹脂
にて形成され、相互に平行な一対の側端面部２５と、こ
れら側端面部２５の一端側に形成されて第１の導光部材
１４の出射面部１５からの光を導入するための入射端面
部１８と、この入射端面部１８の反対側に位置し、側端
面部２５の他端側に形成された反射端面部２６と、これ
ら一対の側端面部２５および入射端面部１８および反射
端面部２６で囲まれて入射端面部１８から入射した光を
出射させるための出射面部２０およびその反対側に位置
する裏面部２７とを有する。その詳細な構造は、以下に
説明する第１の導光部材１４と基本的にまったく同じで
よい。

【００３４】前述した第１の光反射シート１６は、第１
の導光部材１４の反射端面部２３と一対の側端面部２２
と裏面部２４とを覆い、これらから出射する光を再び第
１の導光部材１４内に反射させて第１の導光部材１４の
出射面部１５から出射させるためのものであり、内面側
がアルミニウム蒸着による鏡面加工が施されており、第
２の光反射シート２１もこの第１の光反射シート１６と
基本的にはまったく同じものである。

【００３５】図１中の III−III 矢視断面構造を図３に
示し、第１の導光部材１４の裏面部２４を図４に模式的
に示し、その第１の凸部２８の外観を拡大して図５に示
す。すなわち、第１の導光部材１４の裏面部２４には、
この裏面部２４に対して垂直に投影した輪郭形状が三角
形をなし、一対の対称な境界面２９と、これら境界面２
９に接する第２の境界面３０と、三角形の頂面３１とを
有する二等辺三角柱状の第１の凸部２８がランダムに配
置されている。

【００３６】これら第１の凸部２８の一対の境界面２９
は、出射面部１５側から反射して第１の凸部２８に入射
した光を第１の導光部材１４の外側、つまり第１の光反
射シート１６の表面に向けてそれぞれ集光状態で出射さ
せる集光出射機能を持っている。また、第１の凸部２８
の第２の境界面３０および頂面３１は、第１の導光部材
１４の裏面部２４側から出射して第１の光反射シート１
６により散乱状態で反射する光を第１の凸部２８内に入
射させる機能を有する。

【００３７】このように、第１の凸部２８は、第１の導
光部材１４内を伝搬する光の一部を第１の光反射シート
１６に向けて集光状態で一旦出射させ、この出射光を第
１の光反射シート１６で強く反射させることにより、第
１の導光部材１４の裏面部２４や第１の凸部２８の第２
の境界面３０および頂面３１から第１の導光部材１４内
に導入させるものであり、光の拡散と製造の容易性とを
考慮して１０μm 以上であることが望ましい。

【００３８】また、第１の凸部２８の境界面２９, ３０
は、図５の二点鎖線で示した裏面部２４に対する垂直面
とのなす角φが０度から６０度程度となるように傾斜し
ていることが好ましい。また、第１の凸部２８の第２の
境界面３０の底辺３２は、入射端面部１３とほぼ平行に
設定されている。

【００３９】第１の導光部材１４の出射面部１５には、
入射端面部１３と直交する方向（図１中、左右方向）に
延びると共に第１の導光部材１４の幅方向に沿って配列
する二等辺三角柱状のプリズム３３が本発明の光偏光手
段として形成されており、本実施例におけるプリズム３
３は、頂角が８０〜１１０度程度のものを採用してい
る。このプリズム３３に代えて所定曲率半径の凹凸面を
波形に形成したり、あるいは所定曲率半径の凸球面レン
ズアレイを第１の導光部材１４の出射面部１５に突設す
ることも可能である。

【００４０】ところで、第１の導光部材１４の入射端面
部１３に入射角γで、すなわち出射面部１５と光線との
なす角がγで入射する光は、第１の導光部材１４を構成
する材料の屈折率ｎ（本実施例のアクリル樹脂の場合、
ｎ＝１. ４９）に応じて

【００４１】

【数１】０≦｜γ｜≦sin ^-1（ｌ／ｎ） を満たす入射角γの範囲で第１の導光部材１４内を進行
する。そして、裏面部２４側に向けて進行する光の一部
は、第１の凸部２８内に入り、一対の境界面２９からそ
のまま第１の導光部材１４の外側に出射し、残りは裏面
部２４で全反射して出射面部１５側へ伝搬する。

【００４２】裏面部２４や第１の凸部２８から第１の導
光部材１４の外側に漏洩した光、つまり迷光は、一対の
境界面２９などでの界面反射があるものの、第１の光反
射シート１６の存在により裏面部２４から第１の導光部
材１４内に再び入射する一方、第１の凸部２８の第２の
境界面３０や頂面３１から再び第１の凸部２８内に入射
し、その一部が一対の境界面２９で全反射して出射面部
１５に向けて伝搬し、最終的に出射面部１５から第２の
導光部材１９の入射端面部１８に向けてすべて出射す
る。

【００４３】裏面部２４側から見た第１の凸部２８の平
面形状を表す図６に示すように、出射面部１５側から第
１の凸部２８内に入った光線Ｌが一対の境界面２９で全
反射せずに第１の導光部材１４の外に出射するために
は、裏面部２４と平行な平面内を進行する光線Ｌを考え
た場合、一対の境界面２９に対する光線Ｌの入射角をθ
とすると、

【００４４】

【数２】θ≦sin ^-1（ｌ／ｎ） を満足する必要がある。ここで、円周率をπとすると、
一対の境界面２９のなす角α₁ は、α₁ ＝２・｛（π／
２）−γ｝であるから、

【００４５】

【数３】α₁ ≧π−２sin ^-1（ｌ／ｎ） となるが、実際問題として、光線Ｌの光路を含む平面
は、裏面部２４に対して傾斜しており、この平面内にお
ける一対の境界面２９のなす角αは、光線Ｌと裏面部２
４とのなす角をβとした時、tan(α／２）＝cos β・ta
n(α₁/２）であるから、

【００４６】

【数４】 α≧tan ^-1［ cosβ・ tan｛π−２sin ^-1(1/n) ｝］ を満足すればよいことが判る。

【００４７】具体的には、屈折率ｎが１. ４９のアクリ
ル樹脂を第１の導光部材１４として採用した本実施例で
は、αが約７８度以上である必要がある。また、実際問
題として、光線Ｌの光路を含む平面は裏面部２４に対し
て傾斜しており、この光線Ｌと裏面部２４とのなす角を
βとした場合、出射面部１５側から出射する光線Ｌが境
界面２９で全反射せずにここから出射するためには、

【００４８】

【数５】β≦sin ^-1（ｌ／ｎ） を満足する必要がある。ここで、β＝sin ^-1（ｌ／ｎ）
の場合、本実施例における上述のαは約７８度、α₁ は
９５度となるので、αが７８度から９５度の範囲に収ま
るように、第１の凸部２８を形成することが好ましい。
しかし、実際問題として、一対の境界面２９から出射で
きない光は、内部反射で第１の導光部材１４の内部に戻
り、この第１の導光部材１４の内部構造による散乱要素
が考えられるため、αを６０度から１２０度の範囲に収
まるように設定することにより、本発明の趣旨をほぼ達
成することができる。

【００４９】従って、入射角γが４２度以下の入射光線
Ｌの大部分は、裏面部２４で全反射して出射面部１５側
へ伝搬するが、その一部が第１の凸部２８から第１の導
光部材１４の外側へ出射する。また、入射角γが４２度
を越えた入射光線Ｌは、裏面部２４から第１の導光部材
１４の外側に集光状態で出射するが、第１の光反射シー
ト１６によって再び第１の導光部材１４内に拡散状態で
入射し、最終的に出射面部１５から第２の導光部材１９
の入射端面部１８に向けて出射する。

【００５０】点光源１２から第１の導光部材１４に入射
した光は、この第１の導光部材１４中を進行するに連れ
てそのエネルギが減少するため、第１の導光部材１４の
裏面部２４に突設された第１の凸部２８の占有率を漸次
変化させる必要がある。具体的には出射面部１５から出
射する反射光がこの出射面部１５全体に亙って均一な輝
度となるように、裏面部２４の単位面積当たりに占める
第１の凸部２８の面積割合（以下、これを占有率と記述
する）は、点光源１２からの光の進行方向（図１中、右
方向）に沿った裏面部２４の位置と第１の凸部２８の占
有率との関係を表す図７に示すように、反射端面部２３
側ほど大きな占有率となるように設定されている。

【００５１】この場合、第１の導光部材１４の入射端面
部１３に近接する出射面部１５は、点光源１２からの光
が直接透過して輝度が高くなる傾向を有するため、入射
端面部１３に近接する裏面部２４における第１の凸部２
８の占有率をこれに続く部分よりも小さめに設定してい
る。同様に、第１の導光部材１４の反射端面部２３に近
接する出射面部１５は、反射端面部２３からの反射光が
透過して輝度が高くなる傾向を有するため、反射端面部
２３に近接する裏面部２４における第１の凸部２８の占
有率をこれに続く部分よりも小さめに設定している。

【００５２】なお、点光源１２の発光領域は、実質的に
第１の導光部材１４の入射端面部１３の幅寸法より短い
ので、第１の導光部材１４の幅方向両側端部に入射する
光量が不足する傾向を持つ。このため、第１の導光部材
１４の出射面部１５の幅方向両側端部における第１の凸
部２８の占有率を他の部分よりも相対的に大きく設定し
ておくことが望ましい。何れの場合にも、本実施例では
第１の凸部２８の占有率の最大値を約７０％程度に設定
しているが、それ以上の値に設定することも当然可能で
ある。

【００５３】上述した実施例では、第１の凸部２８を三
角柱状に形成したが、三角錐状に形成することも可能で
ある。

【００５４】このような第１の導光部材の第１の凸部の
他の実施例の外観を図８に示すが、先の実施例と同一機
能の部材にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説
明は省略するものとする。すなわち、本実施例における
第１の凸部３４は、一対の対称な境界面２９と傾斜錐面
３５とを有する二等辺三角錐形をなしており、さらに裏
面部２４に対して垂直に投影した輪郭形状が三角形をな
す第２の凸部３６が形成されている。本実施例における
第２の凸部３６は、先の実施例の第１の凸部２８の底辺
３２と接して向かい合うように組み合わされ、入射端面
部１３とほぼ平行に設定された底辺３２に対する頂点３
７がこの底辺３２よりも入射端面部１３側に位置してお
り、一対の対称な境界面３８と傾斜錐面３９とを有する
二等辺三角錐状をなしている。

【００５５】従って、これらの凸部３４, ３６は、裏面
部２４に対して垂直に投影した輪郭形状が菱形をなし、
第１の凸部３４と第２の凸部３６とが底辺３２を対称軸
とする鏡像関係に設定されている。この場合、一方の境
界面２９の斜辺の長さに対して他方の境界面３８の斜辺
の長さが異なっていてもよい。

【００５６】第１の凸部３４は、主として入射端面部１
３（図３参照）側から反射端面部２３（図３参照）側へ
進行する光に対して上述した機能を発揮するのに対し、
第２の凸部３６は、反射端面部２３側から入射端面部１
３側へ第１の導光部材１４内に戻る光に対して上述した
機能を発揮する。このため、先の実施例のように出射面
部１５に対して裏面部２４をテーパ状に傾斜させる必要
がなくなり、入射端面部１３側および反射端面部２３側
共に均一な板厚に設定することが可能である。

【００５７】このように、本実施例では反射端面部２３
側から入射端面部１３側へ第１の導光部材１４内に戻る
光も積極的に出射面部１５から導き出すようにしている
ため、第１の導光部材１４の出射面部１５と正対する方
向に強い輝度の光が放射される。この場合、第２の凸部
３６を第１の凸部３４と離して別々に配置し、この第１
の凸部３４の分布状態に対して異なる分布状態、例えば
入射端面部１３側ほど多くなるように配置することも可
能であり、これによって反射端面部２３側から戻る光
も、より均一に第１の導光部材１４の出射面部１５から
導き出すことができる。

【００５８】上述した実施例では、第１の凸部３４と第
２の凸部３６とを組み合わせた形状に設定したが、これ
らの傾斜錐面３５, ３９を裏面部２４と平行に設定する
ことによって四角柱状にすることも可能であり、この場
合にも先の実施例と同様な効率の良い第１の導光部材を
得ることができる。

【００５９】このような第１の導光部材の第１の凸部の
別な実施例の外観を図９に示すが、先の実施例と同一機
能の部材にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説
明は省略するものとする。すなわち、本実施例における
第２の凸部４０は、二対の境界面２９, ３８と裏面部２
４（図３参照）に対して平行な頂面３１とを有し、四角
錐台状に形成されている。これらの一方の対角線Ｃ
₁ は、他方の対角線Ｃ₂ に対して直交し、入射端面部１
３（図３参照）と平行に設定されている。この場合、第
１の光反射シート１６（図３参照）で反射した散乱光
は、裏面部２４から第１の導光部材１４（図３参照）内
に入射すると共に頂面３１から第１の凸部４０内に入射
する。

【００６０】上述した実施例では、点光源１２の光軸に
対して第１の導光部材１４の入射端面部１３を垂直な平
面状にしてあるが、点光源１２からの光の入射状態を積
極的に調整するために所望の光学面とすることも可能で
ある。また、上述した実施例では、第１の光反射シート
１６に向けて光を集光状態で出射させるための凸部２
８, ３４, ３６, ４０を第１の導光部材１４の裏面部２
４に複数形成したが、集光性と方向制御性とを有し、裏
面部２４にて反射した光を出射面部１５から出射させる
ための第１の凸部を出射面部１５に複数形成するように
してもよい。

【００６１】このような本発明による線状光投射装置の
他の実施例の断面構造を図１０に模式的に示し、本実施
例における線状光投射装置４１の第１の凸部４２の抽出
拡大形状を図１１に示す。すなわち、第１の導光部材４
３の入射端面部４４は、点光源１２の光軸に対して傾斜
した光軸を有する凹レンズとなっており、点光源１２か
ら第１の導光部材４３内に入射する光を拡散させつつ裏
面部２４側へより強く偏向させる機能を持たせている
が、この凹レンズを図１０の紙面に対して垂直な虚焦線
を有するシリンドリカル凹レンズとしてもよく、あるい
は、これら凹レンズやシリンドリカル凹レンズの代わり
に、これらの焦点距離（焦線距離）を無限大に設定し、
出射面部１５に対して傾斜した平面とすることも可能で
ある。また、凹レンズやシリンドリカル凹レンズの光軸
を第１の導光部材４３の長手方向に沿って点光源１２の
光軸と同軸に設定するようにしてもよい。

【００６２】なお、本実施例では、裏面部２４に第１の
凸部を形成せず、平坦な鏡面としている。また、出射面
部１５と裏面部２４との間隔が入射端面部４４側に対し
て反射端面部２３側ほど漸次短くなるように、裏面部２
４を円弧面や放物面などの曲面で形成し、さらに反射端
面部２３を線状に形成しており、反射端面部２３側ほど
射出面部１５により強く光を偏向するように配慮してい
る。

【００６３】第１の導光部材４３の出射面部１５には、
この出射面部１５に対して垂直に投影した輪郭形状が三
角形をなし、一対の対称な垂直錐面４５と傾斜錐面４６
とを有する二等辺三角錐形の第１の凸部４２がランダム
に配置されている。第１の凸部４２の垂直錐面４５は、
出射面部１５に対して垂直をなしていることが好ましい
けれども、第１の導光部材４３の製造時における金型に
対する適当な抜き勾配を設定する必要上、出射面部１５
とのなす角が９０度を越えるように設定してもよい。ま
た、第１の凸部４２の傾斜錐面４６の底辺４７は、入射
端面部４４とほぼ平行に設定されている。

【００６４】第１の凸部４２の平面形状は、図６に示し
た先の実施例の第１の凸部２８と実質的に同じであり、
出射面部１５の側面形状を模式的に図１２に示す。すな
わち、第１の凸部４２内に入った光線Ｌが一対の垂直錐
面４５で全反射せずにここから出射するためには、先の
実施例と同様に、屈折率ｎが１. ４９のアクリル樹脂を
第１の導光部材４３として採用した場合、集光性を良く
するためには、光線Ｌの光路を含む平面と一対の垂直錐
面４５とのなす角αが８５〜１３５度の範囲にあること
が望ましい。また、実際問題として、光線Ｌの光路を含
む平面は出射面部１５に対して傾斜しており、この光線
Ｌと出射面部１５とのなす角をβとした場合、これが垂
直錐面４５で全反射せずにここから出射するためには、

【００６５】

【数６】β≦（３／２）・sin ^-1（ｌ／ｎ） を満足する必要がある。ここで、β＝（３／２）・sin
^-1（ｌ／ｎ）の場合、本実施例における上述のαは約１
３６度となるので、αが９５度から１３６度の範囲に収
まるように、第１の凸部４２を形成することが好まし
い。

【００６６】つまり、上述した第１の凸部４２は出射面
部１５から出射する光の向きをより垂直に偏向させるよ
うに機能する。

【００６７】上述した実施例では、第１の導光部材４３
の入射端面部４４を凹レンズとして形成したが、凸レン
ズにすることも可能である。また、裏面部２４にプリズ
ムを形成して光の偏向をより強く制御することも可能で
ある。

【００６８】このような本発明による線状光投射装置の
別な実施例の断面構造を図１３に示し、その第１の凸部
４２を抽出拡大して図１４に示し、図１３中のXV−XV矢
視断面構造を図１５に示すが、先の実施例と同一機能の
部材にはこれと同一の符号を記すに止め、重複する説明
は省略するものとする。すなわち、本実施例における線
状光投射装置４８の第１の導光部材４９の入射端面部５
０は、点光源１２の光軸と同軸状をなす凸レンズとなっ
ており、点光源１２からの光を集光して第１の導光部材
４９内に導くようにしているが、この凸レンズを図１３
の紙面に対して垂直な焦線を有するシリンドリカル凸レ
ンズとしてもよく、これら凸レンズやシリンドリカル凸
レンズの光軸を図１０に示した実施例と同様に、点光源
１２の光軸に対して傾斜させ、光を裏面部２４側により
強く偏向させるようにしてもよい。

【００６９】第１の導光部材４９の出射面部１５には、
この出射面部１５に対して垂直に投影した輪郭形状が菱
形をなす第２の凸部５１が形成されている。本実施例に
おける第２の凸部５１は、先の実施例の第１の凸部４２
の底辺４７と接して向かい合うように組み合わされ、反
射端面部２３とほぼ平行に設定された底辺４７に対する
頂点５２がこの底辺４７よりも入射端面部５０側に位置
しており、一対の対称な垂直錐面５３と傾斜錐面５４と
を有する二等辺三角錐である。本実施例では、第１の凸
部４２と第２の凸部５１とが底辺４７を対称軸とする鏡
像関係に設定されており、この場合、一方の垂直錐面４
５の斜辺の長さに対して他方の垂直錐面５３の斜辺の長
さが異なっていてもよく、底辺に対して直交する対角線
Ｃ₂ に関して対称であることが望ましい。

【００７０】第２の凸部５１は、反射端面部２３側から
入射端面部５０側へ第１の導光部材４９内を戻る光を出
射面部１５の外へ導き出すのに主として機能するもので
ある。このため、先の実施例のように出射面部１５に対
して裏面部２４をテーパ状に傾斜させる必要がなくな
り、入射端面部５０側および反射端面部２３側共に第１
の導光部材４９を均一な板厚に設定することが可能であ
る。

【００７１】また、前記第１の導光部材４９の裏面部２
４には、第１の導光部材４９の長手方向に沿って延びる
と共にこれと直角な方向に配列する周知の如き光反射機
能を持つ三角柱状のプリズム５５が本発明の光偏光手段
として形成されており、これら第１および第２の凸部４
２, ５１とプリズム５５とによって、第１の導光部材４
９の出射面部１５からほぼ垂直の方向に光が出射するよ
うに制御している。

【００７２】このように、本実施例では反射端面部２３
側から入射端面部５０側へ第１の導光部材４９内を戻る
光も積極的に出射面部１５から導き出すようにしている
ため、第１の導光部材４９の出射面部１５と正対する第
２の導光部材１９の入射端面部１８（図１参照）に強い
輝度の光が放射される。

【００７３】上述した実施例では、第１の凸部４２と第
２の凸部５１とを組み合わせた形状に設定したが、傾斜
錐面４６, ５４を出射面部１５と平行に設定することに
よって四角柱状にする（図９参照）ことも可能であり、
この場合にも先の実施例と同様な効率の良い第１の導光
板を得ることができる。また、第２の凸部５１を第１の
凸部４２と離して別々に配置し、この第１の凸部４２の
分布状態に対して異なる分布状態、例えば入射端面部５
０側ほど多くなるように配置することも可能であり、こ
れによって反射端面部２３側から戻る光もより均一に第
１の導光部材４９の出射面部１５から導き出すことがで
きる。

【００７４】

【発明の効果】本発明の第１の形態の線状光投射装置に
よると、単一の点光源を用いているため、電力消費を最
小限に抑制することができる上、装置全体をコンパクト
にすることができる。しかも、導光部材の入射端面部か
ら入射した光の一部を光反射シートに向けて集光状態で
出射させるための複数の凸部を導光部材の裏面部に形成
したので、導光部材の出射面部から高輝度の光を均一な
分布で出射させることができる。

【００７５】本発明の第２の形態の線状光投射装置によ
ると、集光性と方向制御性とを有し、裏面部にて反射し
た光を出射面部から出射させるための複数の凸部を導光
部材の出射面部に形成したので、導光部材の出射面部か
ら高輝度の光を均一な分布で出射させることができる。

【００７６】本発明の第１および第２の形態の線状光投
射装置おいて、導光部材の入射端面部から離れるほど裏
面部の単位面積当たりに占める割合が大きくなるように
凸部を設定した場合には、出射面部から出射する光量を
出射面部の長手方向に沿って均一化することができる。

【００７７】本発明の第３の形態の平面照明装置による
と、単一の点光源を用いているため、電力消費を最小限
に抑制することができる上、装置全体をコンパクトにす
ることができる。

【００７８】また、第１の導光部材の入射端面部から入
射した光の一部を第１の光反射シートに向けて集光状態
で出射させるための第１の凸部を第１の導光部材の裏面
部に複数形成した場合には、第２の導光部材の出射面部
から高輝度の光を均一な分布で出射させることができ
る。

【００７９】同様に、集光性と方向制御性とを有し、裏
面部にて反射した光を出射面部から出射させるための第
１の凸部を第１の導光部材の出射面部に複数形成した場
合にも、第２の導光部材の出射面部から高輝度の光を均
一な分布で出射させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平面照明装置の一実施例の概略構
造を表す断面図である。

【図２】図１に示した平面照明装置の分解斜視図であ
る。

【図３】図１中の III−III 矢視断面図である。

【図４】図１に示した実施例における第１の導光部材の
裏面部の外観を模式的に表す平面図である。

【図５】図１に示した実施例における第１の凸部の外観
を抽出して表す拡大斜視図である。

【図６】図１に示した実施例における第１の凸部の平面
図である。

【図７】入射端面部から反射端面部に至る第１の導光部
材の裏面部の位置と、その単位面積当たりの第１の凸部
の占有率との関係を表すグラフである。

【図８】第１の導光部材の第１の凸部および第２の凸部
の他の実施例の外観を抽出して表す拡大斜視図である。

【図９】第１の導光部材の第１の凸部および第２の凸部
の他の実施例の外観を抽出して表す拡大斜視図である。

【図１０】本発明による線状光投射装置のさらに他の実
施例の概略構造を模式的に表す断面図である。

【図１１】図１０に示した実施例における第１の凸部の
外観を抽出して表す拡大斜視図である。

【図１２】図１０に示した実施例における第１の導光部
材の側面形状を模式的に表す概念図である。

【図１３】本発明による線状光投射装置のさらに別な実
施例の概略構造を模式的に表す断面図である。

【図１４】図１３に示した実施例における第１の凸部お
よび第２の凸部の外観を抽出して表す拡大斜視図であ
る。

【図１５】図１３中のXV−XV矢視断面図である。

【符号の説明】

１１ 平面照明装置 １２ 点光源 １３ 入射端面部 １４ 第１の導光部材 １５ 出射面部 １６ 第１の光反射シート １７ 線状光投射装置 １８ 入射端面部 １９ 第２の導光部材 ２０ 出射面部 ２１ 第２の光反射シート ２２ 側端面部 ２３ 反射端面部 ２４ 裏面部 ２５ 側端面部 ２６ 反射端面部 ２７ 裏面部 ２８ 第１の凸部 ２９ 境界面 ３０ 第２の境界面 ３１ 頂面 ３２ 底辺 ３３ プリズム ３４ 第１の凸部 ３５ 傾斜錐面 ３６ 第２の凸部 ３７ 頂点 ３８ 境界面 ３９ 傾斜錐面 ４０ 第２の凸部 ４１ 線状光投射装置 ４２ 第１の凸部 ４３ 第１の導光部材 ４４ 入射端面部 ４５ 垂直錐面 ４６ 傾斜錐面 ４７ 底辺 ４８ 線状光投射装置 ４９ 第１の導光部材 ５０ 入射端面部 ５１ 第２の凸部 ５２ 頂点 ５３ 垂直錐面 ５４ 傾斜錐面 ５５ プリズム Ｌ 光線 α₁ 一対の境界面のなす角 β 光線と裏面部とのなす角 Ｃ₁,Ｃ₂ 対角線

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を投射する単一の点光源と、 この点光源からの光を導入するための入射端面部と、こ
   の入射端面部から入射した光を出射させるための出射面
   部と、この出射面部の反対側に位置する裏面部とを有
   し、前記入射端面部が前記出射面部および前記裏面部の
   一端側に位置する棒状の導光部材と、 この導光部材の前記入射端面部および前記出射面部以外
   の部分を覆う光反射シートとを具え、前記導光部材の前
   記裏面部には、前記光反射シートに向けて光を集光状態
   で出射させるための複数の凸部が形成され、これら凸部
   は、前記導光部材の前記裏面部に対して垂直に投影した
   輪郭形状が三角形をなし、その一辺が前記導光部材の前
   記入射端面部とほぼ平行に設定されると共に当該一辺が
   これに対する頂点よりも前記導光部材の前記入射端面部
   側に位置していることを特徴とする線状光投射装置。
2. 【請求項２】 前記出射面部には、この出射面部から出
   射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向手段が
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状
   光投射装置。
3. 【請求項３】 前記裏面部に対して垂直に投影した輪郭
   形状が三角形をなし、その一辺が前記入射端面部とほぼ
   平行に設定されると共に当該一辺に対する頂点が該一辺
   よりも前記入射端面部側に位置する第２の凸部を前記裏
   面部に複数形成したことを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の線状光投射装置。
4. 【請求項４】 光を投射する単一の点光源と、 この点光源からの光を導入するための入射端面部と、こ
   の入射端面部から入射した光を出射させるための出射面
   部と、この出射面部の反対側に位置する裏面部とを有
   し、前記入射端面部が前記出射面部および前記裏面部の
   一端側に位置する棒状の導光部材と、 この導光部材の前記入射端面部および前記出射面部以外
   の部分を覆う光反射シートとを具え、前記出射面部に
   は、集光性と方向制御性とを有し、前記裏面部にて反射
   した光を当該出射面部から出射させるための複数の凸部
   が形成され、これら凸部は、前記出射面部に対して垂直
   に投影した輪郭形状が三角形をなし、その一辺が前記入
   射端面部とほぼ平行に設定されると共に当該一辺がこれ
   に対する頂点よりも前記入射端面部側に位置しているこ
   とを特徴とする線状光投射装置。
5. 【請求項５】 前記出射面部に対して垂直に投影した輪
   郭形状が三角形をなし、その一辺が前記入射端面部とほ
   ぼ平行に設定されると共に当該一辺に対する頂点が該一
   辺よりも前記入射端面部側に位置する第２の凸部を前記
   出射面部に複数形成したことを特徴とする請求項４に記
   載の線状光投射装置。
6. 【請求項６】 光を投射する単一の点光源と、 この点光源からの光を導入するための入射端面部と、こ
   の入射端面部から入射した光を出射させるための出射面
   部と、この出射面部の反対側に位置する裏面部とを有
   し、前記入射端面部が前記出射面部および前記裏面部の
   一端側に位置する棒状をなす第１の導光部材と、 この第１の導光部材の前記入射端面部および前記出射面
   部以外の部分を覆う第１の光反射シートと、 前記第１の導光部材の前記出射面部に接続して光を導入
   するための入射端面部と、この入射端面部から入射した
   光を出射させるための出射面部と、この出射面部の反対
   側に位置する裏面部とを有し、前記入射端面部が前記出
   射面部および前記裏面部の一端側に位置する板状をなす
   第２の導光部材と、 この第２の導光部材の前記入射端面部および前記出射面
   部以外の部分を覆う第２の光反射シートとを具えたこと
   を特徴とする平面照明装置。
7. 【請求項７】 前記第１の導光部材の前記裏面部には、
   前記光反射シートに向けて光を集光状態で出射させるた
   めの複数の凸部が形成され、これら凸部は、前記第１の
   導光部材の前記裏面部に対して垂直に投影した輪郭形状
   が三角形をなし、その一辺が前記第１の導光部材の前記
   入射端面部とほぼ平行に設定されると共に当該一辺がこ
   れに対する頂点よりも前記第１の導光部材の前記入射端
   面部側に位置していることを特徴とする請求項６に記載
   の平面照明装置。
8. 【請求項８】 前記出射面部には、この出射面部から出
   射する光を所定の方向に偏向させるための光偏向手段が
   形成されていることを特徴とする請求項７に記載の平面
   照明装置。
9. 【請求項９】 前記裏面部に対して垂直に投影した輪郭
   形状が三角形をなし、その一辺が前記入射端面部とほぼ
   平行に設定されると共に当該一辺に対する頂点が該一辺
   よりも前記入射端面部側に位置する第２の凸部を前記裏
   面部に複数形成したことを特徴とする請求項７または請
   求項８に記載の平面照明装置。
10. 【請求項１０】 前記出射面部には、集光性と方向制御
    性とを有し、前記裏面部にて反射した光を当該出射面部
    から出射させるための複数の凸部が形成され、これら凸
    部は、前記出射面部に対して垂直に投影した輪郭形状が
    三角形をなし、その一辺が前記入射端面部とほぼ平行に
    設定されると共に当該一辺がこれに対する頂点よりも前
    記入射端面部側に位置していることを特徴とする請求項
    ６に記載の平面照明装置。
11. 【請求項１１】 前記出射面部に対して垂直に投影した
    輪郭形状が三角形をなし、その一辺が前記入射端面部と
    ほぼ平行に設定されると共に当該一辺に対する頂点が該
    一辺よりも前記入射端面部側に位置する第２の凸部を前
    記出射面部に複数形成したことを特徴とする請求項１０
    に記載の平面照明装置。