(57)【要約】【課題】  簡単な構造かつ高い利用効率で、線状の拡散光源から放射される光の方向を制御して指向性を与えることができる配光制御装置及びそれを用いた面光源装置を提供すること。【解決手段】  本発明の配光制御装置１は、線状光源２と、線状光源に沿って延びるように線状光源に隣接して配置された柱状の配光制御素子４とを備えた配光制御装置であって、配光制御素子は、透明材料で構成され且つその横断面において少なくとも一辺４ｃが直線状または凸状に構成され、一辺が線状光源に向けて配置され、配光制御素子は、一辺から入射し光を一辺に直交する方向にほぼ指向させるように構成されている。【選択図】      図１
2006196367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状光源と、
該線状光源に沿って延びるように該線状光源に隣接して配置された柱状の配光制御素子とを備えた配光制御装置であって、
前記配光制御素子は、透明材料で構成され且つその横断面において少なくとも一辺が直線状または凸状に構成され、該一辺が前記線状光源に向けて配置され、
前記配光制御素子は、前記一辺から入射し光を該一辺に直交する方向にほぼ指向させるように構成されている、
ことを特徴とする配光制御装置。
【請求項２】
３ないし６本の前記配光制御素子が、前記線状光源を囲んで配置されている、
請求項１に記載の配光制御装置。
【請求項３】
前記配光制御素子が、三角柱形状である、
請求項１または２に記載の配光制御装置。
【請求項４】
前記三角柱の横断面が、頂角が１４０度から４５度の二等辺三角形である、
請求項３に記載の配光制御装置。
【請求項５】
前記配光制御素子が、その横断面に、前記線状光源に対向する直線部分と、曲線部分とを備えている、
請求項１または２に記載の配光制御装置。
【請求項６】
前記配光制御素子の横断面における底辺の長さに対する底辺に直交する方向への長さ（厚み）が、０．２から１．２の範囲である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の配光制御装置。
【請求項７】
ｎ本の前記配光制御素子によって、ｎ角形の柱状空間が形成され、
該柱状空間内に前記線状光源が配置されている、
請求項２ないし６のいずれか１項に記載の配光制御装置。
【請求項８】
（ｎ−ｍ）本の前記配光制御素子とｍ枚のリフレクタによって、ｎ角形の柱状空間が形成され、
該柱状空間内に前記線状光源が配置されている、
請求項２ないし６のいずれか１項に記載の配光制御装置。
【請求項９】
リフレクタと、
該リフレクタの上方に並列配置された、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の複数の配光制御装置とを備えている、
ことを特徴とする面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散光源から放射される拡散光の方向を制御して、拡散光に指向性を与える配光制御装置に関し、より詳細には、蛍光灯のような管状又は棒状の線状光源から放射される拡散光を指向性のある光に変換する配光制御装置及びこれらを用いた面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から照明用光源として、例えば、蛍光管(いわゆる蛍光灯)が広く利用されている。蛍光灯は、その内面に蛍光物質が塗布されており、この蛍光物質が発光することにより光を発生させる。したがって、蛍光灯は外周面全体が光源となり、蛍光灯の外周面から拡散光が放射される。このため、蛍光灯を天井に取り付けて室内の照明に用いる場合や、照明看板にバックライトとして用いるような場合には、光の利用効率を上げるため、蛍光灯の背面に反射板を配置して、蛍光灯から背面に向かう光をこの反射板で前方に向けて反射させている。このような反射板として、種々の形状、構造、材質のものが知られている。
また、背面のみならず前面への光も含めて配光を制御する方法が提案されている（特許文献１、２参照）が、これらの先行技術の方法には、特定の方向に向かう光を遮蔽するため光の利用効率が悪くなってしまうという問題がある。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−１５１２６号公報
【特許文献２】特開昭５５−１３３００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、簡単な構造かつ高い利用効率で、線状の拡散光源から放射される光の方向を制御して指向性を与えることができる配光制御装置及びそれを用いた面光源装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものである。本発明は、無機ガラスやアクリル樹脂のような透明材料で形成されたプリズム形の配光制御素子、または、配光制御素子とリフレクタを線状光源の囲むように配置して、指向性のある光源に変換する装置において、そのプリズム形配光制御素子を、プリズム形状の稜線を配光させる方向に向けかつ線状光源と平行に配置し、さらに、配光させる方向と垂直な面が管状光源に向きその面が線状光源からの入射面となるように配置することにより、高い指向性を有する配光制御装置が得られるという知見に基づいてなされものである。
【０００６】
より具体的に説明すると、ｎ方向の指向性を求める場合には（ただし、ここでｎは３から６までの整数とする）、透明材料で形成された三角柱の配光制御素子をｎ本、使用し、これらの配光制御素子をそれぞれの配光制御素子の一面でｎ角柱の空間を構成するように配置し、この空間に、線状光源を配光制御素子の稜線に沿って延びるように設置することにより線状光源からの拡散光をｎ方向に配光する配光制御装置を得る。
【０００７】
配光制御素子は、三角柱に限定されず、断面が楕円の一部と直線で構成される部分楕円柱を用いても同様な効果が得られる。ここで楕円には円が含まれる、さらに、断面にこれらと近似の三角関数曲面、二次、３次などの多次関数曲面を有する柱でも同様の効果が得られる。
【０００８】
幅方向中央に向かって厚さが大きくなる断面を有する柱状の配光制御素子を配光したい方向の数と同数（ｎ個）だけ用い、配光制御素子でｎ角形の柱状空間を形成し、柱状空間内に、線状光源を配光制御素子に沿って延びるように（すなわち配光制御素子と線状光源とを平行に）配置することよって、線状光源からの拡散光をｎ方向に指向させる配光制御装置を得ることができる。
【０００９】
三角柱、部分楕円柱等の柱状の配光制御素子では、その横断面の線状光源に対向する部分（底辺）が直線（３次元的には平面）であることが好ましいが、また若干の凸状であってもよい。また、底辺以外の斜辺は、実質直線又は凸辺であってもよく、また、底辺に対向する頂角は、アールがつけられていてもよい。
【００１０】
横断面が二等辺三角形の場合、頂角は１４０度から４５度であるのが好ましい。また、底辺を平面とした部分楕円柱あるいは三角柱の場合、底辺の長さに対する底辺に直交する方向への長さ（厚み）は、０．２から１．２の範囲が好ましく、これが、０．０５より小さい場合、または、１．２よりも大きい場合には、配光の程度は小さくなる。
【００１１】
本発明によれば、線状光源と、該線状光源に沿って延びるように該線状光源に隣接して配置された柱状の配光制御素子とを備えた配光制御装置であって、前記配光制御素子は、透明材料で構成され且つその横断面において、少なくとも一辺が直線状または凸状に構成され、該一辺が前記線状光源に向けて配置され、前記配光制御素子は、前記一辺から入射し光を該一辺に直交する方向にほぼ指向させるように構成されていることを特徴とする配光制御装置が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、３ないし６本の前記配光制御素子が、前記線状光源を囲んで配置されている。
【００１３】
３ないし６本の配光制御素子としているのは、線状光源を直線で囲うためには３つ以上が必要であることからであり、多過ぎると指向性の効果が無くなるためである。各配光制御素子は全て同じ形状である必要は無く異なった形状の配光制御素子を組み合わせても良い。
【００１４】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記配光制御素子が、三角柱形状である。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記三角柱の横断面が、頂角が１４０度から４５度の二等辺三角形である。
【００１５】
本発明の他の好ましい態様によれば、前記配光制御素子が、その横断面に、前記線状光源に対向する直線部分と、曲線部分とを備えている。
本発明の他の好ましい態様によれば、前記配光制御素子の横断面における底辺の長さに対する底辺に直交する方向への長さ（厚み）が、０．２から１．２の範囲である。
【００１６】
本発明の他の好ましい態様によれば、ｎ本の前記配光制御素子によって、ｎ角形の柱状空間が形成され、該柱状空間内に前記線状光源が配置されている。
本発明の他の好ましい態様によれば、（ｎ−ｍ）本の前記配光制御素子とｍ枚のリフレクターによって、ｎ角形の柱状空間が形成され、該柱状空間内に前記線状光源が配置されている。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、リフレクタと、該リフレクタの上方に並列配置された、上記いずれかの複数の配光制御装置とを備えている面光源装置が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
このような構成を有する本願発明によれば、簡単な構造かつ高い利用効率で、線状の拡散光源から放射される光の方向を制御して指向性を与えることができる配光制御装置及びそれを用いた面光源装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施態様を図面に沿って詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施態様の配光制御装置１を示す模式的な斜視図であり、図２は配光制御装置１の模式的な横断面図である。図１および図２に示されているように、第１実施態様の配光制御装置１は、線状光源としての冷陰極管ランプ２と、この冷陰極管ランプ２を囲むように配置された４本の三角柱状の配光制御素子４とを備えている。
【００２０】
冷陰極管ランプ２は、直径３ｍｍの円柱形状を有し、外周面から拡散光が放射される。配光制御素子４は、透明材料であるアクリル樹脂を異型押出成形法によって加工したものである。本実施態様では、４本の配光制御素子４は、いずれも頂角４ａが９０度、斜辺４ｂの長さが５ｍｍ、底辺４ｃの長さが７ｍｍ、底辺に対する高さが０．５の二等辺直角三角形の横断面形状を有している。冷陰極管ランプ２および配光制御素子４は、ほぼ同じ長さを有するのが好ましく、本実施態様では長さが約２３ｃｍとされている。
【００２１】
本明細書において、線状光源とは、発光部が線状光源ないしは線状に配列された光源であって上述したような冷陰極管の他、円柱（円筒）状の熱陰極管、ＥＥＦＬ放電管、直線状に配列されたＬＥＤ光源、管状の白熱電球も含まれる。すなわち、発光部が連続または不連続に直線状に配列された光源であれば、どのような光源でも良く、上記の円筒状の冷陰極管に限定されるものではない。
【００２２】
本明細書において、透明材料として、上記アクリル樹脂以外に、透明無機ガラスまたはＭＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、脂環式アクリル樹脂等の透明プラスチックを用いてもよい。
本発明では、屈折率が１．４から２．０程度の材料が好ましいが、この範囲に限定されるものではなく、光学材料として一般的に使用される透明材料であれどのような材料でも使用可能である。
【００２３】
本実施態様では、上述した４本の三角柱状の配光制御素子４が、底辺４ｃ（底面）を冷陰極管ランプ２に向け、その外周を四方から囲み、四角柱の空間を形成するように配置されている。この結果、各配光制御素子４の頂角４ａは、９０度づつの角度間隔をあけて、外方を向くように配置される。
冷陰極管ランプ２および配光制御素子４は、長手方向両端部が支持されることよってこのような相対位置に配置されている。
【００２４】
図３は、このような構成を有する本実施態様の配光制御装置１による配光制御状態をシミュレーションした結果を示している。なお、本明細書のシミュレーション結果の図では、光が進む方向を線で示すことにより、配光制御装置による配光（指向）制御状態が示されている。図３に示されているように、冷陰極管ランプ２の外周から放射された拡散光は、配光制御素子４によって偏向され、各配光制御素子４の底辺４ｃから頂角４ａに向かう四方向に指向されることがわかる。
【００２５】
次に本発明の他の実施態様の配光制御装置について説明する。他の実施態様の配光制御装置は、配光制御素子の形状、数等が、第１実施態様の配光制御装置１と異なっているが、線状光源の周囲に配光制御素子を配置している点、および、光源、配光制御素子の材料などは、第１実施態様と共通する。
【００２６】
図４は、本発明の第２実施態様の配光制御装置２０を示す模式的な斜視図であり、図５は配光制御装置２０の模式的な横断面図である。図４および図５に示されているように、配光制御装置２０は、冷陰極管ランプ２２と、透明材料で形成された三角柱状の配光制御素子２４とを備えている。
【００２７】
本実施態様では、配光制御素子２４は、いずれも頂角２４ａが９０度、斜辺２４ｂの長さが２０ｍｍの二等辺直角三角形の横断面形状を有している。冷陰極管ランプ２２は、直径１５ｍｍの円柱形状を有している。
【００２８】
図４および図５に示されているように、本実施態様では、３本の三角柱状の配光制御素子２４が、底辺２４ｃ（底面）を冷陰極管ランプ２に向け、その外周を三方から囲み、三角柱の空間を形成するように配置されている。この結果、各配光制御素子２４の頂角２４ａは、１２０度づつの角度間隔をあけて、外方を向くように配置される。
【００２９】
図６は、このような構成を有する第２実施態様の配光制御装置２０による配光制御のシミュレーション結果を示している。図６に示されているように、冷陰極管ランプ２２の外周から放射された拡散光は、配光制御素子２４によって偏向され、各配光制御素子２４の底辺２４ｃから頂角２４ａに向かう三方向に指向されることがわかる。
【００３０】
図７は、第２実施態様の第１変形例の配光制御装置２６の模式的な横断面図である。この配光制御装置２６は、冷陰極管ランプ２８の直径が２ｍｍとされている以外は、第２実施態様の配光制御装置２０と同様の構成を有している。
【００３１】
図８は、このような構成を有する第２実施態様の第１変形例の配光制御装置２６による配光制御のシミュレーション結果を示している。図８に示されているように、冷陰極管ランプ２８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子２４によって偏向され、各配光制御素子２４の底辺２４ｃから頂角２４ａに向かう三方向に指向されることがわかる。
【００３２】
図９は、第２実施態様の第２変形例の配光制御装置２６の模式的な横断面図である。この配光制御装置３０は、直径１０ｍｍの冷陰極管ランプ３２を、３本の配光制御素子２４に間に形成される横断面が正三角形の空間内で中心から頂点側にオフセットした位置に配置している以外は、第２実施態様の配光制御装置２０と同様の構成を有している。
【００３３】
図１０は、このような構成を有する第２実施態様の第２変形例の配光制御装置３０による配光制御のシミュレーション結果を示している。図１０に示されているように、冷陰極管ランプ３２の外周から放射された拡散光は、配光制御素子２４によって偏向され、各配光制御素子２４の底辺２４ｃから外方に向かう三方向に主に指向されることがわかる。
【００３４】
図１１は、第２実施態様の第３変形例の配光制御装置３４の模式的な横断面図である。この配光制御装置３４は、直径１０ｍｍの冷陰極管ランプ３２を、３本の配光制御素子２４に間に形成される横断面が正三角形の空間内で中心から一辺側にオフセットした位置に配置している以外は、第２実施態様の第２変形例の配光制御装置３０と同様の構成を有している。
【００３５】
図１２は、このような構成を有する第２実施態様の第３変形例の配光制御装置３４による配光制御のシミュレーション結果を示している。図１２に示されているように、冷陰極管ランプ３２の外周から放射された拡散光は、配光制御素子２４によって偏向され、各配光制御素子２４の底辺２４ｃから外方に向かう三方向に主に指向されることがわかる。
【００３６】
次に本発明の第３実施態様の配光制御装置３６について説明する。図１３は、本発明の第３実施態様の配光制御装置３６を示す模式的な横断面図である。図１３に示されているように、配光制御装置３６は、冷陰極管ランプ３８と、透明材料で形成された３本の三角柱状の配光制御素子４０とを備えている。
【００３７】
本実施態様では、冷陰極管ランプ４０は直径１０ｍｍの円柱形状であり、配光制御素子４０は、一辺が２０ｍｍの正三角形の横断面形状である。本実施態様では、上述した３本の三角柱状の配光制御素子４０が、底辺４０ｃ（底面）を冷陰極管ランプ３８に向け、その外周を三方から囲むように配置されている。この結果、各配光制御素子４０の頂角４０ａは、１２０度づつの角度間隔をあけて、外方を向くように配置される。
【００３８】
図１４は、このような構成を有する第３実施態様の配光制御装置３６による配光制御のシミュレーション結果を示している。図１４に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子４０によって偏向され、各配光制御素子４０の底辺４０ｃから外方に向かう三方向に主に指向されることがわかる。
【００３９】
次に本発明の第４実施態様の配光制御装置４２について説明する。図１５は、本発明の第４実施態様の配光制御装置４２を示す模式的な横断面図である。図１５に示されているように、配光制御装置４２は、冷陰極管ランプ３８と、透明材料で形成された３本の三角柱状の配光制御素子４４とを備えている。
【００４０】
本実施態様では、冷陰極管ランプ３８は直径１０ｍｍの円柱形状であり、配光制御素子４４は、頂角１２０度、これを挟む２辺の長さが２０ｍｍの二等辺三角形の横断面形状である。本実施態様では、上述した３本の三角柱状の配光制御素子４４が、底辺４４ｃ（底面）で冷陰極管ランプ３８の外周を三方から囲むように配置されている。この結果、各配光制御素子４４の頂角４４ａは、１２０度づつの角度間隔をあけて、外方を向くように配置される。
【００４１】
図１６は、このような構成を有する第４実施態様の配光制御装置４２による配光制御のシミュレーション結果を示している。図１６に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子４４によって偏向され、各配光制御素子４４の底辺４４ｃから外方に向かう三方向に主に指向されることがわかる。
【００４２】
次に本発明の第５実施態様の配光制御装置４６について説明する。図１７は、本発明の第５実施態様の配光制御装置４６を示す模式的な横断面図である。図１７に示されているように、配光制御装置４６は、冷陰極管ランプ３８と、透明材料で形成された３本の三角柱状の配光制御素子４８、５０、５２とを備えている。
【００４３】
本実施態様では、冷陰極管ランプ３８は、上記第４実施態様の配光制御装置４６と同一であるが、３つの配光制御素子４８、５０、５２が異なった断面形状を有する点で、上記実施態様の配光制御装置と異なっている。
【００４４】
図１８は、このような構成を有する第５実施態様の配光制御装置４２による配光制御のシミュレーション結果を示している。図１８に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子４８、５０、５２によって偏向され、三方向に主に指向されることがわかる。
【００４５】
次に本発明の第６実施態様の配光制御装置５４について説明する。図１９は、本発明の第６実施態様の配光制御装置５４を示す模式的な横断面図である。図１９に示されているように、配光制御装置５４は、冷陰極管ランプ３８と、透明材料で形成された３本の略三角柱状の配光制御素子５６とを備えている。
【００４６】
本実施態様では、冷陰極管ランプ３８は、上記第４実施態様の配光制御装置４２と同一である。本実施態様では、配光制御素子５６が直角部分にアールが付けられた直角二等辺三角形の横断面を有している。
【００４７】
図２０は、このような構成を有する第６実施態様の配光制御装置５４による配光制御のシミュレーション結果を示している。図２０に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子５６によって偏向され、各配光制御素子５６の底辺５６ｃから外方に向かう三方向に主に指向されることがわかる。
【００４８】
次に本発明の第７実施態様の配光制御装置５８について説明する。図２１は、本発明の第７実施態様の配光制御装置５８を示す模式的な横断面図である。図２１に示されているように、配光制御装置５８は、冷陰極管ランプ３８と、透明材料で形成された３本の半円柱状の配光制御素子６０とを備えている。
図２２は、このような構成を有する第７実施態様の配光制御装置５８による配光制御のシミュレーション結果を示している。図２２に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子６０によって偏向され、各配光制御素子５６の底辺５６ｃから外方に向かう三方向に主に指向されることがわかる。
【００４９】
図２３は、第７実施態様の変形例の配光制御装置６２の模式的な横断面図である。この配光制御装置６２は、配光制御素子６４の横断面形状が部分円である点を除き、第７実施態様の配光制御装置５８と同様の構成を有している。
図２４は、このような構成を有する第７実施態様の変形例の配光制御装置６２による配光制御のシミュレーション結果を示している。図２４に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子６４によって偏向され、各配光制御素子２４の最大厚さに沿った三方向に指向されることがわかる。
【００５０】
次に、本発明の第８実施態様の配光制御装置６６について説明する。図２５は、本発明の第８実施態様の配光制御装置６６を示す模式的な横断面図である。図２５に示されているように、配光制御装置６６は、冷陰極管ランプ３８と、これを囲んで配置され透明材料で形成された５本の部分円柱状の配光制御素子６８とを備えている。
図２６は、このような構成を有する第８実施態様の変形例の配光制御装置６６による配光制御のシミュレーション結果を示している。図２６に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子６８によって偏向され、各配光制御素子６８の最大厚さに沿った五方向に指向されることがわかる。
【００５１】
次に、本発明の第９実施態様の配光制御装置７０について説明する。図２７は、本発明の第９実施態様の配光制御装置７０を示す模式的な横断面図である。図２７に示されているように、配光制御装置７０は、冷陰極管ランプ３８と、これを囲んで配置され透明材料で形成された６本の部分円柱状の配光制御素子７２とを備えている。
【００５２】
図２８は、このような構成を有する第９実施態様の変形例の配光制御装置７０による配光制御のシミュレーション結果を示している。図２８に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光は、配光制御素子７２によって偏向され、各配光制御素子７２の最大厚さに沿った六方向に指向される。
【００５３】
次に、本発明の第１０実施態様の配光制御装置７４について説明する。図２９は、本発明の第１０実施態様の配光制御装置７４を示す模式的な横断面図である。図２９に示されているように、第１０実施態様の配光制御装置７４では、直径１０ｍｍの円柱形状の冷陰極管ランプ３８を、第１実施態様と同様に４本の横断面が二等辺三角形の配光制御素子７６で取り囲んでいる。配光制御装置７４では、さらに、４本の配光制御素子７６のうちの１本の配光制御素子７６の冷陰極管ランプ３８に対向する面（底面）に、反射率９６％のＡｇ反射層７８が形成されている。なお、反射層は、Ａｇ反射層に限定されるものではない。
【００５４】
図３０は、このような構成を有する第１０実施態様の配光制御装置７４による配光制御のシミュレーション結果を示している。図３０に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光のうち、Ａｇ反射層７８が形成された配光制御素子７６に向かった光線はこの層で反対方向に反射され、Ａｇ反射層７８が形成されていない３本の配光制御素子７６に向かった光線はこれらの配光制御素子７６によって偏向され、これらの配光制御素子７６の底辺から頂角に向かう三方向に指向される。
【００５５】
図３１は、第１０実施態様の第１変形例の配光制御装置８０の模式的な横断面図である。この配光制御装置８０は、２本の配光制御素子７６の冷陰極管ランプ３８に対向する面（底面）に、反射率９６％のＡｇ反射層７８が形成されている点を除き、第１０実施態様の配光制御装置５８と同様の構成を有している。
【００５６】
図３２は、このような構成を有する第１０実施態様の第１変形例の配光制御装置８０による配光制御のシミュレーション結果を示している。図３２に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光のうち、Ａｇ反射層７８が形成された２本の配光制御素子７６に向かった光線はこの層で反対方向に反射され、Ａｇ反射層７８が形成されていない２本の配光制御素子７６に向かった光線はこれらの配光制御素子７６によって偏向され、これらの配光制御素子７６の底辺から頂角に向かう二方向に指向される。
【００５７】
図３３は、第１０実施態様の第２変形例の配光制御装置８２の模式的な横断面図である。この配光制御装置８２は、３本の配光制御素子７６の冷陰極管ランプ３８に対向する面（底面）に、反射率９６％のＡｇ反射層７８が形成されている点を除き、第１０実施態様の配光制御装置５８と同様の構成を有している。
【００５８】
図３４は、このような構成を有する第１０実施態様の第２変形例の配光制御装置８２による配光制御のシミュレーション結果を示している。図３４に示されているように、冷陰極管ランプ３８の外周から放射された拡散光のうち、Ａｇ反射層７８が形成された３本の配光制御素子７６に向かった光線はこの層で反対方向に反射され、Ａｇ反射層７８が形成されていない残りの１本の配光制御素子７６に向かった光線はこれらの配光制御素子７６によって偏向され、この配光制御素子７６の底辺から頂角に向かう方向に指向される。
【００５９】
図３５は、複数の第１０実施態様の配光制御装置７４を、配光制御素子７６の単位断面長さの３倍のピッチで構成した直角プリズム形状の反射面を有するリフレクタ８４上に配置して平面光源８６を構成した実施態様である。配光制御装置７４は、Ａｇ反射層７８が形成されている配光制御素子７６が下方になるように配置される。
【００６０】
リフレクタは鏡面性を有する正反射率の高い材料が好ましいが、使い方又は用途により拡散反射率の高い材料も用いることができる。材料としては無機ガラス鏡、ＳＵＳやアルミニウムの鏡、金属やプラスチックスに銀やアルミニウムを鍍金したり金属や金属酸化物などの誘電体を積層することにより得られる高反射材料が用いられる。また拡散反射の場合には拡散材入りのプラスチックフィルムや発泡フィルムや拡散材コーティングフィルム等が用いられる。いずれも反射率が高いほど光りの損失が少ないため望ましい。
【００６１】
図３６は、平面光源８６による配光制御のシミュレーション結果を示している。図３６に示されているように、平面光源８６では、配光制御装置７４からの光が殆ど上向きに指向されている。
【００６２】
図３７は、第２実施態様の配光制御装置２０と同様に、３本の配光制御素子で円筒状の冷陰極管ランプを囲んだ配光制御装置８８を、リフレクター９０上に配置して平面光源９２とした実施態様を示している。配光制御素子は、アクリル樹脂製で、底辺の長さが７ｍｍの直角三角形の横断面形状を有し、底面を冷陰極管ランプに向けるように配置されている。冷陰極管ランプの直径は４．２ｍｍである。このような配光制御装置８８を、リフレクタ９０上で、ピッチ３１ｍｍとなるように平行に４組配列した。リフレクタ９０は、Ａｇ反射層が表面に形成された直径５０ｍｍの曲率で凹面を備え、凹面の中央に配光制御装置８８が配置されている。
【００６３】
図３８は、平面光源９２による配光制御のシミュレーション結果を示している。図３８に示されているように、平面光源９２では、配光制御装置８８からの光は、大部分が上向きに指向されている。
図３９は、配光制御装置８８で使用した冷陰極管ランプのみをリフレクター９０と組み合わせて平面光源とした状態（上段）と、冷陰極管ランプの周囲に配光制御素子を配置した配光制御装置８８をリフレクタ９０と組み合わせて平面光源とした状態（下段）を正面から比較したものである。図３９から明らかなように、冷陰極管ランプの周囲に配光制御素子を配置した配光制御装置８８を用いた面光源の方が、光が正面に配光され、より明るいことが明瞭である。
【００６４】
このような構成によれば、並列配置された複数の線状光源に対して複数の方向に配光を限定することが可能となり、更に必要に応じプリズムシートなどの指向性制御部材や反射部材を用いることにより明るく、均斉度の高い面光源や、グレアー防止光源を構成できることが解る。
【００６５】
次に、配光制御装置の比較例について説明する。
図４０は、第１比較例の配光制御装置９４の模式的な横断面図である。図４０に示されているように、配光制御装置９４は、冷陰極管ランプ９６と、透明アクリル樹脂で形成された部分円柱状の配光制御素子９８とを備えている。配光制御素子９８の横断面形状は底辺が平面で長さが１、高さが０．１の部分円である。この比較例１では、３本の配光制御素子９８を、それぞれの底辺が正三角形となるよう組み合わせ、この中に冷陰極管ランプ９６が配置されている。
【００６６】
図４１は、このような構成を有する第１比較例の配光制御装置９４による配光制御状態をシミュレーションした結果を示している。図４１に示されているように、この比較例１の配光制御装置９４では、線状光源である冷陰極管ランプ９６からの光は三方向に分布しているものの、総じて全方向に拡散してしまっていることがわかる。
【００６７】
図４２は、第２比較例の配光制御装置１００の模式的な横断面図である。図４２に示されているように、配光制御装置１００は、冷陰極管ランプ９６と、透明アクリル樹脂で形成された三角柱状の配光制御素子１０２とを備えている。配光制御素子１０２の横断面形状は、底辺の長さが１、高さが１．８、頂角４０度の二等辺三角形である。この比較例２では、３本の配光制御素子１０２を、それぞれの底辺が正三角形となるよう組み合わせ、この中に冷陰極管ランプ９６が配置されている。
【００６８】
図４３は、このような構成を有する第２比較例の配光制御装置１００による配光制御状態をシミュレーションした結果を示している。第２比較例の配光制御装置１００においても、線状光源である冷陰極管ランプ９６からの光は三方向に分布しているものの総じて全方向に拡散してしまっていることがわかる。
【００６９】
図４４は、第３比較例の配光制御装置１０４の模式的な横断面図である。図４４に示されているように、配光制御装置１０４は、冷陰極管ランプ９６と、透明アクリル樹脂で形成された３本の扇形柱状の配光制御素子１０６を備えている。配光制御素子１０６は、中心角が６０度の扇形の横断面形状を有する３本の扇形柱である。この第３比較例では、３本の扇形柱を、凸状の部分が互いに対向するように組み合わせて、この中に冷陰極管９６が配置されている。
【００７０】
図４５は、このような構成を有する第３比較例の配光制御装置１０４による配光制御状態をシミュレーションした結果を示している。第３比較例の配光制御装置１０４においても、線状光源である冷陰極管ランプ９６からの光は三方向に分布しているものの総じて全方向に拡散してしまうことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、大型液晶表示装置からなるテレビジョン用の面光源として大いに利用の可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施態様の配光制御装置を示す模式的な斜視図である。
【図２】第１実施態様の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図３】第１実施態様の配光制御装置による配光制御状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】本発明の第２実施態様の配光制御装置を示す模式的な斜視図である。
【図５】第２実施態様の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図６】第２実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】第２実施態様の第１変形例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図８】第２実施態様の第１変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】第２実施態様の第２変形例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図１０】第２実施態様の第２変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】第２実施態様の第３変形例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図１２】第２実施態様の第３変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図１４】第３実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示しす図である。
【図１５】第４実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図１６】第４実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】本発明の第５実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図１８】第５実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図１９】本発明の第６実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図２０】第６実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】本発明の第７実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図２２】第７実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図２３】第７実施態様の変形例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図２４】第７実施態様の変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図２５】本発明の第８実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図２６】第８実施態様の変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図２７】本発明の第９実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図２８】第９実施態様の変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図２９】本発明の第１０実施態様の配光制御装置を示す模式的な横断面図である。
【図３０】第１０実施態様の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図３１】第１０実施態様の第１変形例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図３２】第１０実施態様の第１変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図３３】第１０実施態様の第２変形例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図３４】第１０実施態様の第２変形例の配光制御装置による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図３５】複数の配光制御装置をリフレクタ上に配置して平面光源とした実施態様の図である。
【図３６】図３５の平面光源による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図３７】複数の配光制御装置をリフレクタ上に配置して平面光源とした他の実施態様の図である。
【図３８】図３７の平面光源による配光制御のシミュレーション結果を示す図である。
【図３９】配光制御装置の効果を示す比較実験の結果を示す図である。
【図４０】第１比較例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図４１】第１比較例の配光制御装置による配光制御状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４２】第２比較例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図４３】第２比較例の配光制御装置による配光制御状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図４４】第３比較例の配光制御装置の模式的な横断面図である。
【図４５】第３比較例の配光制御装置による配光制御状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
1：配光制御装置
２：冷陰極管ランプ（線状光源）
４：配光制御素子
４ａ：頂角
４ｂ：斜辺
４ｃ：底辺
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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