(57)【要約】【課題】複数の光源を備えても、光源の配置に応じた光強度の分散を防止することで、照らしたい箇所の輝度を向上させることが可能な導光体および半導体発光装置を提供する。【解決手段】光源である複数の半導体発光素子から出射されたそれぞれの光を、胴体部２の一端面を入射面３として入射させ、胴体部２の内側面で反射させながら進行させて、他端面を出射面４として出射させる導光体１は、胴体部２として、それぞれの半導体発光素子ごとに略円柱形状に形成した導光部２ａ，２ｂを設け、中心軸を平行とし、かつ中心軸の延長線上が半導体発光素子の位置となるように配置されている。そして、略円柱形状の導光部２ａ，２ｂが長手方向に沿って一部が重なり合うように一体的に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から出射されたそれぞれの光を、胴体部の一端面を入射面として入射させ、前記胴体部の内側面で反射させながら進行させて、他端面を出射面として出射させる導光体であって、
前記胴体部は、それぞれの光源ごとに設けられた略円柱形状の導光部が、中心軸を平行とし、かつ前記中心軸の延長線上が前記光源の位置となるように配置されていることを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記胴体部は、前記略円柱形状の導光部が長手方向に沿って一部が重なり合うように一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光体。
【請求項３】
前記胴体部は、前記導光部の中心軸の間の距離を、前記導光部の略円形状の入射面の半径より大きく形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の導光体。
【請求項４】
請求項１から３記載の導光体の導光部に、それぞれ光源として半導体発光素子を一体的に入射面に接続して形成されたことを特徴とする半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端面を入射面として光源からの光を入射させ、内部を反射させながら進行させて、他端面を出射面として出射させる導光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話装置に設けられたデジタルカメラの照明の光源として半導体発光装置を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
デジタルカメラの照明の光源とした半導体発光装置は、他の回路部品とともに基板に搭載され、筐体に組み込まれて携帯電話装置として組み立てされる。しかし基板に搭載された半導体発光装置の発光面と、筐体に設けられた光が出射する開口との距離が離れていると、前記開口から出射する光量が少なくなる。
【０００４】
そこで、半導体発光装置から出射された光を、一端面を入射面として入射させ、内側面で反射させながら光を進行させて、他端面を出射面として出射させる導光体を備えることで、半導体発光装置の出射面から出射された光を、この導光体の入射面で取り込んで、筐体内に拡散させることなく、光を筐体外側まで案内することができる。このような導光体が充電器に用いられたものではあるが特許文献２に記載されている。
【０００５】
導光体は、このように光を取り出す筐体の開口までの距離が、光源の出射面から離れている場合に用いられるものである。
【０００６】
しかし、光源として複数の半導体発光装置を、導光体の入射面となる位置に配置した場合には、複数の半導体発光装置からの光を入射面で入射させると、出射面から複数の光強度の強い部分として出射される。この様子を図７から図９に基づいて説明する。
【０００７】
図７（ａ）に示すように、従来の導光体２０は、透光性樹脂で形成されたものである。導光体２０は、半導体発光装置から出射された光を、胴体部２０ａの一端面を入射面２０ｂとして入射させ、胴体部２０ａの内側面で反射させながら進行させて、他端面を出射面２０ｃとして出射させる。出射面２０ｃ側には、筐体に取り付けた際に、筐体内部に脱落しないように、胴体部２０ａより一回り大きく形成した鍔部２０ｄが設けられている。
【０００８】
この従来の導光体２０の入射面２０ｂに、図７（ｂ）で示される半導体発光装置２１を配置する。この半導体発光装置２１は、半導体発光素子が封止されたお椀状の２つレンズ部の一部が重なるように連ねて一体的に形成された樹脂封止部２１ａと、平面視して略矩形状に形成された台座部２１ｂとから構成される。この半導体発光装置２１は、輝度を向上させるために２つの半導体発光素子を備えたものである。
【０００９】
このような図７（ｂ）に示される半導体発光装置２１を、図７（ａ）に示されるような従来の導光体２０に配置した場合に、従来の導光体２０内を光が進行する状態を図８および図９に基づいて説明する。図８は、従来の導光体２０内を光が進行する状態を説明する図であり、（ａ）は従来の導光体２０の側面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の正面図である。図９は、従来の導光体２０に２つの光源を配した場合の配光特性図である。なお、図８において、図面上、上側に位置する半導体発光素子を上側発光素子２２ａと称し、下側に位置する半導体発光素子を下側発光素子２２ｂと称する。また図８（ｂ）においては、半導体発光素子を模式的に、「□」で表している。また図面上、半導体発光装置２１の光が出射する面において、上下方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する水平方向をＸ方向とする。また、光が進行するＸ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
【００１０】
図８（ａ）に示すように、上側発光素子２２ａから出射された光は、導光体２０の一端面である入射面２０ｂから入射して進行する。その光の内、導光体２０へ入射してＸ方向（水平方向）へ進行する光は、導光体２０の胴体部２０ａの内側面に到達し、空気との屈折率の違いにより内側面を反射面として反射する。
【００１１】
図８（ｂ）に示すように、この反射面に到達した光は、光源となる上側発光素子２２ａが円柱状をした胴体部２０ａの中心軸に対して上側に位置しているので、反射面の円弧の接線Ｌ３に対して角度θ201で到達する。従って、接線に対して入射角θ201で入射した光は、反射面で入射角θ201と同じ角度となる反射角θ202で反射するため、下側へ向かってＹ方向の下側へ変位する。同様に下側発光素子２２ｂから出射された光は、胴体部２０ａの内側面で反射するとＹ方向の上側へ向かって変位する。
【００１２】
Ｙ方向に上側発光素子２２ａと下側発光素子２２ｂとを並べて配置した半導体発光装置２１から出射された光を、従来の導光体２０へ入射させると、図９に示すような配光特性となる。図９において、実線は図８（ｂ）のＹ方向の配光特性を示すもので、点線は図８（ｂ）のＸ方向の配光特性を示すものである。図９で実線で示されるように、光強度の強い部分が２つ表れるような配光特性となる。
【特許文献１】特開２００３−３３３１５５号公報
【特許文献２】特開平９−２８９７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このように２つ半導体発光素子を用いて従来の導光体２０の胴体部２０ａへ入射させると、Ｙ方向である上下方向に２つの光強度の強い部分が表れるような配光特性となるため、複数の半導体発光素子を備えた半導体発光装置２１と、円柱状に形成された胴体部２０ａを備えた導光体２０とを携帯電話装置のデジタルカメラ用ストロボとして用いると、例えば被写体が人物であれば、頭上と胸の付近が明るくなって、顔の部分が暗くなってしまう。
【００１４】
光源となる半導体発光素子を１つとした半導体発光装置とすれば、光強度の強い部分が複数表れるような配光特性とはならない。しかし、携帯電話装置のストロボや、照明装置などとして用いる場合には輝度の高いものが求められるため、複数の光源を備えた方が望ましい。そうなると複数の光源を備えた場合には、配光特性が光強度の強い部分が分散して複数表れてしまうので大きな問題である。
【００１５】
そこで本発明は、複数の光源を備えても、光源の配置に応じた光強度の分散を防止することで、照らしたい箇所の輝度を向上させることが可能な導光体および半導体発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の導光体は、複数の光源から出射されたそれぞれの光を、胴体部の一端面を入射面として入射させ、前記胴体部の内側面で反射させながら進行させて、他端面を出射面として出射させる導光体であって、前記胴体部は、それぞれの光源ごとに設けられた略円柱形状の導光部が、中心軸を平行とし、かつ前記中心軸の延長線上が前記光源の位置となるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の導光体によれば、複数の光源を備えても、光源の配置に応じた光強度の分散を防止することで、照らしたい箇所の輝度を向上させることが可能な導光体とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本願の第１の発明は、複数の光源から出射されたそれぞれの光を、胴体部の一端面を入射面として入射させ、胴体部の内側面で反射させながら進行させて、他端面を出射面として出射させる導光体であって、胴体部は、それぞれの光源ごとに設けられた略円柱形状の導光部が、中心軸を平行とし、かつ中心軸の延長線上が前記光源の位置となるように配置されていることを特徴としたものである。
【００１９】
それぞれの光源から出射された光は、光源ごとに設けられた略円柱状の導光部の内側面を反射面として反射して導光部内を進行するので、光源の配置に応じた光強度を分散させることなく出射面から出射させることができる。
【００２０】
本願の第２の発明は、胴体部は、略円柱形状の導光部が長手方向に沿って一部が重なり合うように一体的に形成されていることを特徴としたものである。
【００２１】
胴体部を、略円柱形状の導光部が長手方向に沿って一部が重なり合うように一体的に形成することで、胴体部の幅を小さいものとすることができる。従って、この導光体および光源を装置に実装した場合に、装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
本願の第３の発明は、胴体部は、導光部の中心軸の間の距離を、導光部の略円形状の入射面の半径より大きく形成されていることを特徴としたものである。
【００２３】
それぞれの導光部の中心軸間の距離が導光部の略円形状の入射面の半径より大きくなるように胴体部を形成することで、光を反射させる胴体部の内側面に対し半周以上の円弧を確保することができる。従って、より光源の配置に応じた光強度の分散を防止することができる。
【００２４】
本願の第４の発明は、第１の発明から第３の発明の導光体の導光部に、それぞれ光源として半導体発光素子を入射面に一体的に接続して形成されたことを特徴とする半導体発光装置としたものである。
【００２５】
光源を入射面に一体的に接続したことで、光源の配置に応じた光強度の分散が発生することなく出射面から出射させる半導体発光装置とすることができる。
【００２６】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る導光体の構成について、図１から図３に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る導光体の構成を説明する図である。図２は、本発明の実施の形態に係る導光体に用いられる複数の半導体発光素子を備えた半導体発光装置を説明する図である。図３は、本発明の実施の形態に係る導光体に複数の半導体発光素子を備えた半導体発光装置を配置した図である。
【００２７】
図１に示すように、導光体１は、光源として２つの半導体発光素子を備えた半導体発光装置（図２参照）の光を、例えば、実装される携帯電話装置の外部まで案内するものである。この導光体１は、２つの光源である半導体発光素子から出射されたそれぞれの光が、胴体部２の一端面を入射面３として入射する。入射した光は、胴体部２の内側面を反射面２ｃとして反射しながら進行する。そして反射しながら進行した光は、他端面を出射面４として出射する。
【００２８】
胴体部２の出射面４側には、筐体に取り付けた際に、筐体内部に脱落しないように、胴体部２より外周を大きく形成した鍔部５が設けられている。この導光体１は、透光性樹脂例えばポリカーボネイト系樹脂を射出成形法で形成することができる。
【００２９】
胴体部２は、略円柱形状に形成された導光部２ａ，２ｂが、それぞれの光源ごとに設けられている。この導光部２ａ，２ｂは、配光特性のバランスを均一とするために、同じ半径および長さに形成されている。また導光部２ａ，２ｂは、図中一点鎖線で表した中心軸が平行であり、かつ中心軸の延長線上に光源が位置するように形成されている。
【００３０】
胴体部２は、導光部２ａ，２ｂの中心軸の間の距離Ｌを、略円形状の導光部２ａ，２ｂの入射面の半径Ｒより大きくなるように、かつ導光部２ａ，２ｂの半径の２倍未満の距離となるようにしているので、その略円柱形状の導光部２ａ，２ｂが長手方向に沿って一部が重なり合うように一体的に形成されている。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係る導光体に用いられる半導体発光装置の構成を図２に基づいて説明する。
【００３２】
図２に示すように、半導体発光装置６は、２つの半導体発光素子（図示せず）を封止した樹脂封止部７と、平面視して略矩形状に形成された台座部８とから構成される。
【００３３】
樹脂封止部７は、２つのお椀状のレンズ部７ａを一部が重なるように連ねて一体的に形成されている。半導体発光素子は、この平面視したレンズ部７ａの円形状のそれぞれの中心に配置している。レンズ部７ａは、半導体発光素子から側方に出射された光を前方へ反射して出射する徐々に拡形する拡形部７ａ−１が形成されている。また、レンズ部７ａの上部には、半導体発光素子の前方から出射された光を集光する凸レンズ部７ａ−２が形成されている。半導体発光装置６は、２つの半導体発光素子の間の距離が、導光部２ａ，２ｂ（図１参照）の中心軸の間の距離と略等しく形成されている。
【００３４】
このように構成される半導体発光装置６を導光体１に備えた状態を図３に示す。図３に示すように、半導体発光装置６は、図示しない基板に搭載されている。そして導光体１は、携帯電話装置の筐体に設けられた開口に外側から挿入して取り付けられる。開口より胴体部２が小さく、開口より鍔部５が大きいので、導光体１が筐体内に脱落することはない。このようにして携帯電話装置内に実装されるので、半導体発光装置６と導光体１とは、半導体発光装置６の出射する面が、胴体部２の入射面３に対向させて配置され、密着していないものの接近させている。上述したように、半導体発光装置６は、２つの半導体発光素子の間の距離が、導光部２ａ，２ｂの中心軸の間の距離と略等しいので、導光部２ａ，２ｂの中心軸の延長線上が半導体発光装置６のそれぞれの半導体発光素子の位置となる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態に係る導光体の配光特性について図４および図５に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る導光体内を光が進行する状態を説明する図であり、（ａ）は導光体の側面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の正面図である。図５は、本発明の実施の形態に係る導光体に２つの光源を配した場合の配光特性図である。なお、図４において、図面上、上側に位置する半導体発光素子を上側発光素子６ａと称し、下側に位置する半導体発光素子を下側発光素子６ｂと称する。また図４（ｂ）においては、半導体発光素子を模式的に、「□」で表している。また図面上、半導体発光装置６の光が出射する面において、上下方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する水平方向をＸ方向とする。また、光が進行するＸ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、上側発光素子６ａからＸ方向（水平方向）へ出射された光は、導光体１の一端面である入射面３から入射して進行する。そして導光体１の導体部２ａの内側面に到達し、空気との屈折率の違いにより内側面を反射面２ｃとして反射する。
【００３７】
図４（ｂ）に示すように、この反射面に到達した光は、光源となる上側発光素子６ａが円柱状をした導光部２ａの中心軸の延長線上に位置しているので、反射面の円弧の接線Ｌ１，Ｌ２に対して略直角、つまりほぼ法線方向となって到達する。従って、反射した光は、Ｙ方向へ変位することなく導光部２ａを水平に反射を繰り替えしながら進行する。
【００３８】
同様に、下側発光素子６ｂも導光部２ａの中心軸の延長線上に位置しているので、図示していないが、光の進行方向がこの反射面２ｃの円弧に対して法線方向となる。従って、導光部２ａの内側面をＹ方向へ変位することなく、反射面２ｃで反射を繰り返しながら出射面４へ向かって進行する。
【００３９】
Ｙ方向に上側発光素子６ａと下側発光素子６ｂとを並べて配置した半導体発光装置６から出射された光を、導光体１へ入射させると、図５に示すような配光特性となる。図５において、実線は図４（ｂ）のＹ方向の配光特性を示すもので、点線は図４（ｂ）のＸ方向の配光特性を示すものである。図５において、実線および点線から分かるように、光強度がＸ方向およびＹ方向ともに、光強度のピークが分散したり、導光体１の光出射方向の正面から大きく外れたりしていない。従って、光源の配置に応じた光強度の分散を防止することで、照らしたい導光体１の光出射方向である正面の輝度を向上させることが可能とすることができる。
【００４０】
このように、光源である半導体発光素子ごとに円柱状の導光部２ａ，２ｂを備えることで、上側発光素子６ａから出射された光が導光部２ａの反射面２ｃに、下側発光素子６ｂから出射された光が導光部２ｂの反射面２ｃに反射すれば、反射した光を反射面２ｃの円弧に対して法線方向とすることができるので、それぞれの半導体発光素子から出射された光をＹ方向に変位させることなく出射面に進行させることができる。
【００４１】
しかし、導光部２ａ，２ｂは、その長手方向の一部が重なった形状をしているので、一部は、上側発光素子６ａから出射された光が導光部２ｂの反射面２ｃに、下側発光素子６ｂから出射された光が導光部２ａの反射面２ｃに到達することがあり、この場合は、反射面の円弧に対して法線方向とならない。
【００４２】
従って、導光部の中心軸の距離を、導光部の半径の２倍以上の距離とすると、２つの導光部の重なりが無くなり、２つの円柱がそれぞれ個別に鍔部に接続された形状の導光体となるので、光源から出射された全ての光は円柱内を進行することになるので、Ｘ方向およびＸ方向に変位することがないので望ましい。
【００４３】
ところが、このような２つの円柱とした導光部がそれぞれ個別に鍔部に接続された形状の導光体とすると、導光体の大きさが大きくなるため、例えば小型化が進められている携帯電話装置には不適である。
【００４４】
また、導光部の中心軸の間の距離が無くなると２つの導光部が重なり、図７（ａ）で示される従来の導光体となってしまう。
【００４５】
従って、本実施の形態の導光体１では、胴体部２が、導光部２ａ，２ｂの中心軸の間の距離Ｌを０より大きく、導光部の半径の２倍未満の距離としている。
【００４６】
また、図１に示される導光体１は、導光部２ａ，２ｂを同じ半径を有する円柱状としたが、出射する光の配光を調整するため、光入射面から徐々に拡径するような略円柱状に形成してもよい。
【００４７】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体発光装置を図６に基づいて説明する。図６は、本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図である。この半導体発光装置１５は、図１に示される導光体１と、図２に示される半導体発光装置６とを接着剤で貼り付けて一体的に接続して形成したものである。このように一体的とすることで、光源の配置に応じた光強度の分散が発生することなく出射面１５ａから出射させることができる。
【００４８】
また、この半導体発光装置６は、図２に示される凸レンズ部７ａ−２を省略するようにすれば、トランスファ成型法にて導光体部分１５ｂと半導体発光装置部分１５ｃとを一度に形成することもできる。そうした場合には、筐体には、内側から開口に出射面１５ａを露出するように挿入して実装する。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、３つの半導体発光素子を備えた半導体発光装置を配置する場合では、３つの略円柱状に形成された導光部を長手方向に沿って一部が重なるように、かつその中心軸が平行となるようにしつつ、その中心軸の延長線上に半導体発光素子が位置するように胴体部を形成することで、光源の配置に応じた光強度の分散を防止することができる。この場合には中心軸がそれぞれ等距離となるようにするのが望ましい。また、４つ以上の半導体発光素子を備えた半導体発光装置を配置する場合でも同様である。
【００５０】
また、半導体発光装置に複数の半導体発光素子を備えた場合以外に、１つの半導体発光素子を備えた半導体発光装置を複数配置する場合でも同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、複数の光源を備えても、光源の配置に応じた光強度の分散を防止することで、照らしたい箇所の輝度を向上させることが可能なので、一端面を入射面として光源からの光を入射させ、内部を反射しながら進行させ、他端面を出射面として出射させる導光体に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る導光体の構成を説明する図
【図２】本発明の実施の形態に係る導光体に用いられる複数の半導体発光素子を備えた半導体発光装置を説明する図
【図３】本発明の実施の形態に係る導光体に複数の半導体発光素子を備えた半導体発光装置を配置した図
【図４】本発明の実施の形態に係る導光体内を光が進行する状態を説明する図、（ａ）は導光体の側面図、（ｂ）は同図（ａ）の正面図
【図５】本発明の実施の形態に係る導光体に２つの光源を配した場合の配光特性図
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を説明する図
【図７】従来の導光体を説明する図、（ａ）は従来の導光体の斜視図、（ｂ）は光源である半導体発光素子を複数備えた半導体発光装置を説明する図
【図８】従来の導光体内を光が進行する状態を説明する図、（ａ）は従来の導光体の側面図、（ｂ）は同図（ａ）の正面図
【図９】従来の導光体に２つの光源を配した場合の配光特性図
【符号の説明】
【００５３】
１  導光体
２  胴体部
２ａ，２ｂ  導光部
２ｃ  反射面
３  入射面
４  出射面
５  鍔部
６  半導体発光装置
６ａ  上側発光素子
６ｂ  下側発光素子
７  樹脂封止部
７ａ  レンズ部
７ａ−１  拡形部
７ａ−２  凸レンズ部
８  台座部
１５  半導体発光装置
１５ａ  出射面
１５ｂ  導光体部分
１５ｃ  半導体発光装置部分
【図１】
2006058715.tif 000003
【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】
2006058715.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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