(57)【要約】      （修正有）【課題】導光装置の光の導入面及び導出面の大きさ及び縦横比を変換する際の光損失を簡易な構成で抑制することを可能とする導光装置を提供する。【解決手段】導光装置１は、一端面１０ａから光を導入するか又は光を導出する透明板１０の一部を、一端面１０ａに垂直な巻回軸を中心として、一端面１０ａが渦巻状をなすように巻回し、かつ、他端部は断面が略矩形状に維持されるように成形する。一端面１０ａ及び光の導入面又は導出面となる面を除く面に透明板よりも屈折率が低い低屈折率層１１が形成されるか、又は、透明板が隙間を有して巻回されて透明板１０よりも屈折率が低い空気層が存在することにより、光の伝播率が維持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移点を有する透明材料からなる透明板を用いてなり、該透明板の周面の一部から光を導出するか、又は該一部から光を導入する導光装置において、
前記透明板の前記一部側の端部が、前記一部に略垂直な巻回軸を中心として、前記一部が渦巻状となるように巻回されてある
ことを特徴とする導光装置。
【請求項２】
ガラス転移点を有する透明材料からなる矩形状の透明板を用いてなり、該透明板の一端面から光を導出するか、又は該一端面から光を導入する導光装置において、
前記透明板の前記一端面側の端部が、前記一端面に略垂直な巻回軸を中心として、前記一端面が渦巻状となるように巻回されており、
他端面は、略矩形に維持されてある
ことを特徴とする導光装置。
【請求項３】
前記透明板の光の導入面又は導出面を除く面には、前記透明板よりも屈折率が低い低屈折率層が形成されてある
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導光装置。
【請求項４】
前記端部は隙間を有して巻回されてある
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導光装置。
【請求項５】
前記透明板を複数重ねた透明板群を備え、
該群を一体に巻回して構成されてある
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の導光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明材料からなり、一又は複数の導入面から光を導入し、他の導出面から光を導出する導光装置に関し、特に、光損失を簡易な構成で抑制することができる導光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明材料を、繊維状、棒状、板状等の種々の立体形状に成形したものを用いてなり、光を一方から他方へ導く導光装置が、各技術分野で利用されている。導光装置は、光の導入面及び導出面を有し、導入面及び導出面の面積及び形状は、導光装置の用途によって適宜選択されて構成される。
【０００３】
導光装置の用途の一例として、透明板を用いてなり、透明板の各面から入射する光を内部に閉じ込め、閉じ込められた光を一端面から出射させることで光を集める集光板に接着される例がある。集光板の例としては、所望の波長の励起光を発する蛍光体が添加された透明板の各面から入射した光によって所望の波長の光を出射させるものがある。特許文献１には、蛍光体が添加された細長い透明板の一又は両広面を集光面として用い、集光面から入射した光により励起された蛍光を出射する他端部を照明部として用いる照明システムが開示されている。
【０００４】
導光装置は、導入した光を他へ導出するものであるが、他へ導出するために光を伝送する伝送路の断面は、特に、一定立体角内に等方的に放射された光を導入する場合、光の損失を抑制するため縦横比が１．０となる形状、より好ましくは円形状であることが望ましい。特許文献１に開示されている照明システムでは、集光部から照明部へ至る光伝送路の断面は、透明板として連続しているために扁平な矩形状のまま維持されているが、本来であれば、縦横比が１．０となる形状、より好ましくは円形となるように断面が変換されることが望ましい。
【０００５】
伝送路の断面を変換する導光装置として従来は、ガラス、アクリル樹脂等の透明材料を、一端面は扁平な矩形状、対向する他端面は円形状又は正方形状となるように成形したライトガイドが用いられてきた。例えば、ファイバーバンドル、ツイステッドライトガイド、又はフィッシュテイルライトガイドである。図１２〜図１６に、従来の導光装置の例を示している。図１２は、ファイバーバンドルを示す斜視図であり、図１３は、ファイバーバンドルの導入面及び導出面を夫々示す断面図である。図１４は、ツイステッドライトガイドを示す斜視図である。図１５は、フィッシュテイルライトガイドを示す斜視図であり、図１６は、フィッシュテイルライトガイドの上面図及び側面図である。
【０００６】
また、導光装置の他の従来例として、特許文献２に開示されているライトガイドがある。特許文献２のライトガイドも、円形状の断面形状を有する入射端部と、細長い矩形状の断面形状を有する出射端部とを持つ。特許文献２のライトガイドは、細長い短冊状のプラスチックフィルムを、一端を短冊状のままに維持しながら他端を捩じるようにして渦巻状に丸め、該他端の断面形状が円形状となるように構成してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６２７２２６５号公報
【特許文献２】特開平５−２０３８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来例の導光装置には、夫々問題点がある。図１２に示したファイバーバンドルは、一本一本の伝送路はファイバーであるから伝送中の光の損失が少ない。また、光の導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係（１対１対応）にあるから出射光の一様性で優れている。しかしながら、ファイバーバンドルは円形断面を有するファイバーを束ねたものであるから、導入面は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、隙間を有して複数の円形が並べられた形状となり、導入時の光の損失が多い。
【０００９】
図１４に示したツイステッドライトガイドも、適切な曲率で曲げることで伝送中の光の損失を少なくすることができ、導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあるため出射光の一様性で優れている。しかしながら、ツイステッドライトガイドの作製は、高い技術力を有した技術者による手作業によりなされるために高コストであり、大量生産に不向きである。
【００１０】
図１５に示したフィッシュテイルライトガイドは、成型により作製可能であって低コストであるが前記全単射の関係にない。図１５に示す円形状の面を導入面とした場合、ライトガイド内における光路は、図１６Ａの上面図にてハッチングで示すように導入面の幅内に集中する。このため、フィッシュテイルライトガイドは出射光の一様性で劣る。また、図１６Ｂに示す扁平な矩形状の面を導入面とし、対向する円形状の面を導出面とした場合、図１６Ｂの側面図にてハッチングで示す部分以外の面から入射した光は、大半がライトガイドの外へ逃げてしまうため、伝送中の光の損失が他よりも多い。
【００１１】
特許文献２に開示されているライトガイドも、曲率が小さい部分があるため、光の損失が他よりも多い。また、導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にないため、出射光の一様性で劣る。また特許文献２に開示されているライトガイドは、可撓性を実現するために短冊状の薄いフィルムを用いており、上述したような集光板に用いる導光装置には不向きである。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、導光装置の光の伝送路の断面を変換する際の光損失を簡易な構成で抑制することを可能とする導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】
【００１３】
本発明に係る導光装置は、ガラス転移点を有する透明材料からなる透明板を用いてなり、該透明板の周面の一部から光を導出するか、又は該一部から光を導入する導光装置において、前記透明板の前記一部側の端部が、前記一部に略垂直な巻回軸を中心として、前記一部が渦巻状となるように巻回されてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による場合、導光装置は透明板の一部を丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コスト化が容易である。また異なる色に係る透明板を重ねて一体に丸めることで、混色も容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１における導光装置を示す斜視図である。
【図２】丸められる前の透明板を示す斜視図である。
【図３】丸められる前の透明板の他の例を示す説明図である。
【図４】実施の形態２における導光装置を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３における導光装置を示す斜視図である。
【図６】実施の形態３における導光装置の一端面側の縦断面図である。
【図７】実施の形態４における導光装置を示す斜視図である。
【図８】実施例１における照明システムを模式的に示す斜視図である。
【図９】実施例２における照明システムを模式的に示す斜視図である。
【図１０】実施例３における照明システムを模式的に示す斜視図である。
【図１１】実施例４における照明システムを模式的に示す斜視図である。
【図１２】ファイバーバンドルを示す斜視図である。
【図１３】ファイバーバンドルの導入面及び導出面を夫々示す断面図である。
【図１４】ツイステッドライトガイドを示す斜視図である。
【図１５】フィッシュテイルライトガイドを示す斜視図である。
【図１６】フィッシュテイルライトガイドの上面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における導光装置１を示す斜視図である。導光装置１は、透明板１０の一端面１０ａ側を、一端面１０ａの対向面に略垂直な軸を中心として、一端面１０ａが渦巻状をなすように丸め、且つ、前記一端面１０ａが対向面に対して略平行になるように形成されてある。また、前記対向面側の透明板１０の断面形状は略矩形状となるように維持されて構成されてある。
【００１８】
透明板１０は、ガラス転移点を有する高透明度及び高屈折率の材料製であり、例えば、ガラス製又はアクリル樹脂製である。透明板１０には、一端面１０ａ及びその対向面を除く面に、透明板１０の材料よりも光屈折率が低い材料からなる低屈折率層１１が形成されてある。図１には図示していないが、更に最外面の低屈折率層１１の上に、鏡面反射層、ランバート反射層を設けるようにしてもよい。
【００１９】
図１に示した導光装置１の作製方法について説明する。図２は、丸められる前の透明板１０を示す斜視図である。透明板１０は、上述したようにガラス製又はアクリル樹脂製の厚肉の矩形平板である。透明板１０の一端面１０ａ及びその対向面を除く面には、丸められる前に低屈折率層１１が形成されてある。
【００２０】
図２に示した透明板１０は、一端面１０ａの対向面側が変形しないように固定される。透明板１０はガラス転移点温度まで加熱され、一端面１０ａ側が、一端面１０ａに略垂直な軸を中心として丸められる。より具体的には、透明板１０を幅方向に略二等分するような面上の軸を中心として、該軸から左部又は右部の一方が、他方を巻きくるむようにして丸められる。そして丸められた透明板１０が常温まで冷却されることにより、渦巻状の断面形状をなす一端面１０ａを有する透明板１０となって形状が固定される。更に、一端面１０ａが対向面に対して略平行となるように形成されることで、図１に示したような導光装置１が作製される。なお、一端面１０ａの形成は、丸められる前に行なうようにしてもよい。図３は、丸められる前の透明板１０の他の例を示す説明図である。図３Ａは斜視図、図３Ｂは図３Ａ中のＡ−Ａ´線による縦断面図、図３Ｃは上面図である。透明板１０の一端面１０ａは、丸められたときに対向面と略平行となるように、図３Ａ〜図３Ｃに示す如く予め円弧状、放物線状又は双曲線状に、且つ、広面に対して傾斜角度を有するように形成してある。そして、巻回後の導光装置１の最外面における低屈折率層１１上に、鏡面反射層又はランバート反射層を設けるようにしてもよい。
【００２１】
導光装置１では、一端面１０ａ（又は対向面）から導入された光が、丸められた透明板１０内を進行し、対向面（一端面１０ａ）から出射する。導光装置１では、適切な曲率で曲げることによって伝送中の光の損失を抑制することができる。また、導光装置１は、断面の形状は変化しても、導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあるため、出射光の一様性に優れたライトガイドとして利用できる。また、最外面に鏡面反射層、又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板１０内に閉じ込めることができる。透明板１０をガラス転移点まで加熱して丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストである。また、ガラス製又はアクリル製の厚肉平板を、端面に略垂直な軸を中心として丸めるので剛性が高められ、大型化にも適している。
【００２２】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２における導光装置２を示す斜視図である。実施の形態２における導光装置２は、複数の透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを厚み方向に重ねてなる透明板群２０の一端面２０ａ側を、一端面２０ａに略垂直な軸を中心として、一端面２０ａが渦巻状をなすように丸め、更に、一端面２０ａが対向面に対して略平行となるように形成されてある。また、前記対向面側の透明板１０の断面形状は略矩形状となるように維持されて構成されてある。
【００２３】
透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは夫々、ガラス転移点を有する高透明度及び高屈折率の材料製であり、例えば、ガラス製又はアクリル樹脂製である。更に透明板２０Ｒは、前記材料に赤色の励起光を発する蛍光体が添加されてなり、透明板２０Ｇは、前記材料に緑色の励起光を発する蛍光体が添加されてなり、透明板２０Ｂは、前記材料に青色の励起光を発する蛍光体が添加されてなる。
【００２４】
実施の形態２における導光装置２の作製方法について説明する。丸められる前の透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、上述したように異なる蛍光体が各添加されたガラス製又はアクリル樹脂製であり、厚肉の矩形平板である。実施の形態１の透明板１０同様に、透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの夫々の両端面を除く４面には、予め低屈折率層２１が形成されてある。低屈折率層２１が各形成された透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、添加されている蛍光体により発する励起光の波長が長い又は短い順に、厚み方向に積層されて透明板群２０を構成する。更に、最外面の低屈折率層２１上に、鏡面反射層又はランバート反射層を設けるようにしてもよい。
【００２５】
次に透明板群２０の一端面２０ａの対向面側が変形しないように重ねられたまま固定される。透明板群２０はガラス転移点温度まで加熱され、一端面２０ａ側が、透明板２０Ｒが内側となるように、一端面２０ａに略垂直な軸を中心として丸められる。より具体的には、透明板群２０を幅方向に略二等分する面上の軸を中心とし、該軸から左部又は右部の一方が、他方を巻きくるむようにして丸められる。そして丸められた透明板群２０が常温まで冷却されることにより、渦巻状の断面形状をなす一端面２０ａを有する透明板群２０となって形状が固定され、更に、一端面２０ａが対向面に対して略平行となるように形成されることで、図４に示したような導光装置２が作製される。なお、一端面２０ａの形成は、巻回前に行なうようにしてもよい。
【００２６】
導光装置２では、広面から導入された光が、透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ内に入射し、夫々に添加されてある蛍光体を励起する。これにより、透明板２０Ｒ内では赤色光が発せられ、内部で部分反射を繰り返しながら、一端面２０ａ側から外部へ出射する。同様にして、透明板２０Ｇの一端面２０ａ側からは緑色光、透明板２０Ｂの一端面２０ａ側からは青色光が出射する。一端面２０ａの断面は、異なる色の透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの層が重なって渦巻状をなしているので、一端面２０ａからは赤色光、緑色光、青色光が夫々略同心円状に出射される。
【００２７】
実施の形態２においても、各透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂにおいて導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあるため、光の伝送効率が高く、出射光の一様性に優れたライトガイドとして利用できる。また、最外面に鏡面反射層又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板群２０内に閉じ込めることができる。且つ、同心円状の出射部を１つのライトガイドに接続することで、容易に異なる波長の色を混色することができる。また、異なる波長の励起光を発する蛍光体を各添加した透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを積層した透明板群２０をガラス転移点まで加熱して一体に丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストである。また、ガラス製又はアクリル製の厚肉平板を、端面に略垂直な軸を中心として丸めるので剛性が高められ、大型化にも適している。
【００２８】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３における導光装置３を示す斜視図である。実施の形態３における導光装置３は、複数の透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを厚み方向に重ねてなる透明板群３０の一端面３０ａ側を、一端面３０ａに略垂直な軸を中心として、一端面３０ａが渦巻状をなすように丸め、更に、夫々の端面３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａ（図６参照）が、夫々の対向面に対して略平行となるように形成されてある。また、対向面側の透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの断面形状は略矩形状となるように構成されてある。
【００２９】
透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、実施の形態２における透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂと材料は各同一であり、低屈折率層３１も低屈折率層２１と同様にして形成されてある。また、同様にして更に最外面の低屈折率層３１上に鏡面反射層又はランバート反射層を設けるようにしてもよい。実施の形態３における導光装置３の作製方法は、実施の形態２における導光装置２の作製方法と異なる。したがって、各透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの詳細な説明は対応する符号を付して省略し、以下導光装置３の作製方法について説明する。
【００３０】
透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、実施の形態２における透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ同様に、異なる蛍光体が各添加されたガラス製又はアクリル樹脂性の厚肉の矩形平板であるが、透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、一端面３０ａに略垂直な方向の長さが所定の寸法ずつ異なり、透明板３０Ｂが最も長い。低屈折率層３１が各形成された透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、添加されている蛍光体により発する励起光の波長が長い又は短い順に、一端面３０ａの対向面側が揃えられて厚み方向に積層され、透明板群３０を構成する。このとき透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの一端面３０ａ側の不揃いの各端面３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａは、略平行であり、且つ、所定の寸法だけずれている。
【００３１】
次に透明板群３０の揃えられている端面側が、変形しないように重ねられたまま固定される。透明板群３０はガラス転移点温度まで加熱され、一端面３０ａ側が、透明板３０Ｒが内側となるように、一端面３０ａに略垂直な軸を中心として丸められる。より具体的には、透明板群３０を幅方向に略二等分する面上の軸を中心として、該軸から左部又は右部に一方が、他方を巻きくるむようにして丸められる。そして丸められた透明板群３０が常温まで冷却され、一方の端面が渦巻状をなす透明板群３０となって形状が固定される。更に、透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各端面３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａを、夫々の対向面に対して略平行となるように形成される。なお、端面３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａの形成は、巻回前に行なうことが望ましいが、巻回後に行なうようにしてもよい。
【００３２】
透明板群３０において透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの一端面３０ａ側の各端面３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａは、上述したように、所定の寸法だけずらされて丸められている。したがって、透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの一端面３０ａ側の端部には、ずれによって空間が生じている。図６は、導光装置３の一端面３０ａ側の縦断面図である。図６に示すように、透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各端面３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａが所定の間隔ずらされていることにより、透明板３０Ｇの内側の面と透明板３０Ｒの端面３０Ｒａとの間、及び、透明板３０Ｂの内側の面と透明板３０Ｇの端面３０Ｇａとの間に空間が生じている。図６に示すように、該空間にアクリル樹脂等を用いた透明材料３２が充填され、該透明材料３２が凝固することにより、図５に示したような導光装置３が作製される。
【００３３】
導光装置３では、一又は両広面３０ｘから入射した光が、透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ内に入射し、各蛍光体を励起する。これにより、赤色透明板３０Ｒ内では赤色光が発せられ、該赤色光は内部で部分反射を繰り返しながら、一端面３０Ｒａから外部へ出射する。同様にして、透明板３０Ｇの一端面３０Ｇａからは緑色光、透明板３０Ｂの一端面３０Ｂａからは青色光が出射する。内側に丸められた透明板３０Ｒの渦巻状をなす一端面３０Ｒａから出射した赤色光は、充填されている透明材料３２内を進行する。また、透明板３０Ｇの一端面３０Ｇａから出射した緑色光も、透明材料３２内を進行する。これにより、光は透明材料３２内で混色され、導光装置３の一端面３０ａから出射する。そして混色された光は、その後接続される導光路、又は自由空間において、外側の透明板Ｂの一端面３０Ｂａから出射する青色光と更に混色される。このとき、短波長側の光を出射する透明板３０Ｂを外側、３０Ｇをその内側としたことにより、高エネルギーである短波長光が、より長波長の蛍光体に再吸収されることによって生じる減衰を抑制することができる。
【００３４】
実施の形態３においても、各透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにおいて導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあり、また、異なる波長の光が混色される。これにより、伝送中の光の損失が少なく、出射光の一様性に優れ、混色が可能なライトガイドとして利用できる。また、最外面に鏡面反射層又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板群３０内に閉じ込めることができる。異なる波長の励起光を発する蛍光体を各添加した透明板３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを積層した透明板群３０をガラス転移点まで加熱して一体に丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストである。また、ガラス製又はアクリル製の厚肉平板を、端面に略垂直な巻き軸を中心として丸めるので剛性が高められ、大型化にも適している。
【００３５】
（実施の形態４）
実施の形態４では、透明板に低屈折率層を形成する代わりに、透明板の周囲に空気層が存在するように導光装置４が作製される。図７は、実施の形態４における導光装置４を示す斜視図である。導光装置４は、透明板４０の一端面４０ａ側を、一端面４０ａに略垂直な軸を中心として、一端面４０ａが渦巻状をなすように丸め、且つ、他部の断面形状は略矩形状となるように維持されて構成されてある。なお、一端面４０ａにおける渦巻形状は、透明板４０の広面が相互に接触せず、隙間を有するように形成されてある。
【００３６】
透明板４０は、実施の形態１における透明板１０と同一材料によりなる。つまり透明板４０は例えば、ガラス製又はアクリル樹脂製である。
【００３７】
図７に示した導光装置４の作製方法について説明する。丸められる前の透明板４０は、厚肉の矩形平板である。透明板４０には、実施の形態１〜３のような低屈折率層は形成されない。透明板４０は、一端面４０ａの対向面側が変形しないように固定される。透明板４０はガラス転移点温度まで加熱され、一端面４０ａ側が、一端面４０ａに略垂直な方向を巻き中心として丸められる。より具体的には、透明板４０を幅方向に略二等分する面上の軸を中心とし、該軸から左部又は右部の一方が、他方を巻きくるむようにして丸められる。このとき、透明板４０の両広面がお互いに接触しないように、透明板４０の内側にスペーサを挟んで丸めるようにしておくとよい。そして、丸められた透明板４０が常温まで冷却され、さらに、一端面４０ａが対向面に対して平行になるように形成され、その後に、スペーサが除去されることにより、渦巻状の断面形状をなす一端面４０ａを有する透明板４０となって形状が固定され、図７に示したような導光装置４が作製される。なお、一端面４０ａの形成は、巻回前に行なってもよい。更に、最外面に鏡面反射層又はランバート反射層を設けるようにしてもよい。
【００３８】
導光装置４では、低屈折率層が形成されない代わりに、各面は空気層に接触している。このため、一端面４０ａ（対向面）から導入された光が、透明板４０内を部分反射により進行し、対向面（一端面４０ａ）から導出される。導光装置４においても、導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあるため、適切な曲率で曲げられる限り、伝送中の光の損失が少なく、出射光の一様性に優れたライトガイドとして利用できる。また、最外面に鏡面反射層又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板４０内に閉じ込めることができる。同様に、透明板４０をガラス転移点まで加熱して丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストである。また、ガラス製又はアクリル製の厚肉平板を、端面に略垂直な方向を巻き中心として丸めるので剛性が高められ、大型化にも適している。
【００３９】
上述に示した導光装置１〜４は、各々の透明板１０、透明板群２０又は３０、透明板４０の矩形平坦部を集光部として用いる集光装置として構成とすることも可能である。また、同様にして矩形平坦部を照射部として用いる照明装置として構成することも可能である。以下、導光装置１〜４のいずれか１つを集光装置又は照明装置として構成し、該集光装置又は照明装置を含んで実現される照明システムの実施例を挙げて説明する。
【００４０】
（実施例１）
図８は、実施例１における照明システムを模式的に示す斜視図である。実施例１における照明システムは、導光装置１を集光装置として構成して含む。照明システムはほかに、接続管５及び発光部６を含む。
【００４１】
実施例１において、導光装置１は、矩形平坦部を集光部として用いるために、図２に示した例よりも細長い透明板１０を用いる。透明板１０の広面の内、丸められる際に内側となる面の一部は、集光部として用いるために低屈折率層１１が形成されず、透明板１０が露出している。つまり、前記一部及び一端面１０ａを除く各面に、低屈折率層１１が形成されてから丸められてある。なお、導光装置１は集光装置として用いられるため、透明板１０の材料には、所定の波長の励起光を発する蛍光体が添加されている。また、低屈折率層１１の上から、更に鏡面反射層又はランバート反射層を設けるようにしてもよい。
【００４２】
導光装置１の渦巻状をなす一端面１０ａに、接続管５の一端が接続されてある。接続管５は、可撓性のファイバーバンドル、又はアクリル樹脂を成形したもの、又はリキットライトガイドを用い、一端から入射する光を他端から出射するチューブ状の管である。接続管５の他端には発光部６が接続されてある。発光部６は、接続部５の他端から出射される光を散乱させるミラー、拡散レンズ等を用いる。
【００４３】
これにより、導光装置１の透明板１０の集光部に照射された光（例えば太陽光）により励起された透明板１０における励起光が一端面１０ａから接続管５内へ進行し、発光部６から出射する。このようにして、いわば集光板と一体化された導光装置１を集光装置として用いることにより、簡易な構成で照明システムを実現することができる。また、最外面に鏡面反射層又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板１０内に閉じ込めることができる。一部を集光部として用いる透明板１０の一端を丸める一体成形により集光装置を作製することが可能であるから、低コストで光の損失が少なく、出射光の一様性に優れた照明システムを実現できる。なお、実施例１における導光装置１に替えて、導光装置４を用いるようにしてもよい。また、透明板１０の材料に、蛍光体を添加する代わりに、所定の波長の光を選択的に散乱させる光散乱体を添加し、散乱光を接続管５へ進行させ、発光部６から出射させるようにしてもよい。
【００４４】
（実施例２）
図９は、実施例２における照明システムを模式的に示す斜視図である。実施例２における照明システムは、３つの導光装置１を色別の集光装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂとして構成して含む。照明システムは他に、色別の接続管５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ、及び、混色用の発光部６Ｂを含む。
【００４５】
実施例２において、３つの導光装置１の内の導光装置１Ｒは、矩形平坦部を集光部として用いるために、図２に示した透明板１０よりも細長い透明板１０Ｒを用いる。透明板１０Ｒには、赤色光を発する蛍光体が添加されてある。また、透明板１０Ｒの集光部として用いる部分の最外面でない広面には、光をより多く通すために低屈折率層１１が形成されていない。導光装置１Ｇ，１Ｂについても同様であるが、導光装置１Ｇの透明板１０Ｇには、緑色光を発する蛍光体が添加されており、透明板１０Ｂには、青色光を発する蛍光体が添加されている。また、低屈折率層１１上に、更に鏡面反射層又はランバート反射層を設けるようにしてもよい。
【００４６】
図９に示すように、実施例２における照明システムでは、３つの導光装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが厚み方向に積層され、各一端面１０ａに接続管５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの一端が色別に接続されてある。接続管５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの他端には発光部６Ｂが接続されてある。発光部６Ｂは、接続管５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの各他端から出射される光を混色し、散乱させるミラー、拡散レンズ等を用いる。
【００４７】
このように、実施例２においても、実施例１同様に簡易な構成で照明システムを低コストで実現できる。更に図９に示したように混色も容易に実現できる。なお、実施例２における導光装置１に替えて、導光装置４を用いるようにしてもよい。
【００４８】
（実施例３）
図１０は、実施例３における照明システムを模式的に示す斜視図である。実施例３における照明システムは、透明板群２０を用いた導光装置２を集光装置として構成して含む。照明システムはほかに、実施例１同様に接続管５及び発光部６を含む。
【００４９】
実施例３において、導光装置２は、矩形平坦部を集光部として用いるために、図４に示した例よりも細長い透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを用いる。なお透明板２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの集光部の最外面でない広面には、光をより多く通すために、低屈折率層２１が形成されていない。
【００５０】
導光装置２の渦巻状をなす一端面２０ａに、接続管５の一端が接続されてある。接続管５の他端には発光部６が接続されてある。
【００５１】
これにより、導光装置２の透明板群２０の集光部に照射された光（例えば太陽光）により励起された透明板群２０内における各色の励起光が、一端面２０ａ、及び接続管５内で混色されながら発光部６へ達し、発光部６から出射する。このようにして、いわば集光板と一体化された構成であり、添加する蛍光体の選択によって所望の色バランスでの混色を可能とする導光装置２を集光装置として用いる簡易な構成の照明システムを実現することができる。一部を集光部として用いる各色の透明板からなる透明板群２０の一端を丸める一体成形により集光装置を作製可能であるから、低コストで光損失が少なく、出射光の一様性に優れた照明システムを実現できる。なお、実施例３における導光装置２に代えて、導光装置３を用いるようにしてもよい。
【００５２】
（実施例４）
図１１は、実施例４における照明システムを模式的に示す斜視図である。実施例４における照明システムは、導光装置１を照明装置として構成して含む。照明システムはほかに、光源７を含む。
【００５３】
実施例４において、導光装置１は、矩形平坦部を照射部として用いるために、図２に示した例よりも細長い透明板１０を用いる。なお、透明板１０の広面の内の一方の一部は、照射部として用いるために低屈折率層１１が形成されず、透明板１０が露出している。つまり、前記一部及び一端面１０ａを除く各面に低屈折率層１１が形成されてから丸められてある。なお、導光装置１は照明装置として用いられるため、透明板１０には、一端面１０ａから導入された光の内、所定の波長の光を散乱させる散乱体が添加されている。
【００５４】
導光装置１の渦巻状をなす一端面１０ａに、光源７からの光が照射されるようにしてある。光源７の種類は問われず、太陽光であってもよい。
【００５５】
これにより、光源７からの光が一端面１０ａから導光装置１の透明板１０内に導入され、内部で部分反射を繰り返し、散乱体によって散乱し、低屈折率層１１が形成されていない広面の一部から出射する。このようにして、いわば照射部と一体化された導光装置１を用いることにより、簡易な構成で照明システムを実現することができる。照射部として用いる透明板１０の一端を丸める一体成形により導光装置１を作成することが可能であるから、低コストで集光率が高く、出射光の一様性に優れた照明システムを実現できる。なお、実施例４における導光装置１に替えて、導光装置１〜４のいずれかの透明板１０〜４０に散乱体を添加して用いるようにしてもよい。
【００５６】
実施の形態１〜４に示した導光装置、実施例１〜４に示した集光装置、照明装置は、矩形平板状をなす透明板を用いた。しかしながら、本発明では、透明板は矩形平板に限らない。例えば、多角形の透明板を用いてなる構成であってもよい。また、一部又は全部が円形、楕円形、長円形、又は卵形状をなす透明板を用い、周面の一部を平面状にして該一部を導入面又は導出面とするようにしてもよい。
【００５７】
以上のように、本発明に係る導光装置（１，２，３，４）は、ガラス転移点を有する透明材料からなる透明板（１０，２０，３０，４０）を用いてなり、該透明板（１０，２０,３０，４０）の周面の一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）から光を導出するか、又は該一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）から光を導入する導光装置において、前記透明板（１０，２０，３０，４０）の前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）側の端部が、前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）に略垂直な巻回軸を中心として、前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）が渦巻状となるように巻回されてあることを特徴とする。
【００５８】
本発明では、透明板（１０，２０，３０，４０）の周面の一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）（又は対向面）から導入された光が、高透明度及び高屈折率の材料からなる透明板（１０，２０，３０，４０）内を部分反射により進行し、対向面（又は前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ））から導出される。透明板（１０，２０，３０，４０）を適切な曲率で曲げることによって伝送中の光の損失を抑制することができる。また、導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあるため、出射光の一様性に優れたライトガイドとして利用できる。更に最外面に鏡面反射層、又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板（１０，２０，３０，４０）内に閉じ込めることができる。透明板（１０，２０，３０，４０）をガラス転移点まで加熱して丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストである。また、透明板（１０，２０，３０，４０）は巻回軸方向に剛性が高められ、大型化も可能である。
【００５９】
本発明に係る導光装置（１，２，３，４）は、ガラス転移点を有する透明材料からなる矩形状の透明板（１０，２０，３０，４０）を用いてなり、該透明板（１０，２０，３０，４０）の一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）から光を導出するか、又は該一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）から光を導入する導光装置において、前記透明板（１０，２０，３０，４０）の前記一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）側の端部が、前記一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）に略垂直な巻回軸を中心として、前記一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）が渦巻状となるように巻回されており、他端面は、略矩形に維持されてあることを特徴とする。
【００６０】
矩形状の透明板（１０，２０，３０，４０）の一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）（又は対向面）から導入された光が、高透明度及び高屈折率の材料からなる透明板（１０，２０，３０，４０）内を部分反射により進行し、対向面（又は前記一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ））から導出される。矩形状の透明板（１０，２０，３０，４０）を適切な曲率で曲げることによって伝送中の光の損失を抑制することができる。また、導入面の各点と導出面の各点とが全単射の関係にあるため、出射光の一様性に優れたライトガイドとして利用できる。更に最外面に鏡面反射層、又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板（１０，２０，３０，４０）内に閉じ込めることができる。矩形透明板（１０，２０，３０，４０）をガラス転移点まで加熱して丸めるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストである。また、透明板（１０，２０，３０，４０）は巻回軸方向に剛性が高められ、大型化も可能である。なお、一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）は、対向面に対して平行となるように形成されることが望ましいが、光損失が顕著に多くならない範囲であれば平行でなくともよい。また、一端面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）を略平行となるように形成する処理は、丸められる前に行なってもよいし、丸められた後に行なってもよい。
【００６１】
本発明に係る導光装置（１，２，３，４）は、前記巻回軸は、前記透明板（１０，２０，３０，４０）の広面を略二等分する面上にあり、前記端部は、前記面に対し対称に位置する両側部の一方が他方を巻きくるむように巻回されてあることを特徴とする。
【００６２】
本発明では、透明板（１０，２０，３０，４０）をガラス転移点まで加熱し、前記透明板（１０，２０，３０，４０）を略二等分する面上の巻回軸に対する左部又は右部の一方が他方を巻きくるむように丸められるという簡易な方法で作製可能であるため、低コストであり、大型化も容易である。透明板（１０，２０，３０，４０）は、巻回軸方向の剛性が高められ、大型化も可能である。
【００６３】
本発明に係る導光装置（１，２，３）は、前記透明板（１０，２０，３０）の光の導入面又は導出面を除く面には、前記透明板（１０，２０，３０）よりも屈折率が低い低屈折率層（１１，２１，３１）が形成されてあることを特徴とする。
【００６４】
本発明では、用いる透明板（１０，２０，３０）に予め低屈折率層（１１，２１，３１）を形成しておいてから丸めるという簡易な構成にて、透明板（１０，２０，３０）内に光を閉じ込めることができる。なお、更に最外面の低屈折率層（１１，２１，３１）上に、鏡面反射層又はランバート反射層を設けてもよい。これにより、全反射されなかった漏れ光を透明板（１０，２０，３０）内に閉じ込めることができる。
【００６５】
本発明に係る導光装置（４）は、前記端部は、隙間を有して巻回されてあることを特徴とする。
【００６６】
本発明では、低屈折率層を形成することなしに、丸めるのみの簡単な方法で作製が可能である。
【００６７】
本発明に係る導光装置（２，３）は、前記透明板（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を複数重ねた透明板群（２０，３０）を備え、該群（２０，３０）を一体に巻回して構成されてあることを特徴とする。
【００６８】
本発明では、異なる色を混色するに際し、異なる色の蛍光体等が各添加された透明板（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を重ねた透明板群（２０，３０）を一体に丸めるという簡易な方法で作製される導光装置（２，３）により、周面の一部（２０ａ，３０ａ）から混色された光が導出される。
【００６９】
本発明に係る導光装置（３）は、前記透明板群（３０）の各透明板（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）は、前記端部（３０ａ）の端面（３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａ）が略平行、且つ、該端面（３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａ）が所定の寸法ずつ偏位して重ねられ、最も突出している透明板（３０Ｂ）が最も外側となるように巻回されており、前記端面（３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａ）の偏位による内側の空間に透光性材料（３２）が充填されていることを特徴とする。
【００７０】
本発明では、周面の一部（３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａ）から夫々出射した異なる色の光が、透光性材料（３２）で混色されて出射される。異なる色の光の混色を、簡易な構成で、即ち低コストで実現することが可能である。なお、前記端部（３０ａ）の各端面（３０Ｒａ，３０Ｇａ，３０Ｂａ）は対向面に対して平行となるように形成されることが望ましいが、光損失が顕著に多くならない範囲であれば平行でなくともよい。また、端面（３０ａ）を対向面に対して略平行となるように形成する処理は、丸められる前に行なってもよいし、丸められた後に行なってもよい。
【００７１】
本発明に係る導光装置（１，２，３，４）は、前記透明板（１０，２０，３０，４０）には、蛍光体又は光散乱体が添加されてあることを特徴とする。
【００７２】
本発明では、予め透明板（１０，２０，３０，４０）に蛍光体又は散乱体が添加されることで、透明板（１０，２０，３０，４０）の一部を集光部又は照明部として用い、丸められた端部を導光部として用いる集光装置又は照明装置として適用することが可能である。集光板又は照明板と導光部とが一体成形される構成とすることができるため、光損失を抑制し、光利用効率を高めることができる。
【００７３】
本発明に係る集光装置は、ガラス転移点を有する透明材料に蛍光体が添加されてなる透明板（１０，２０，３０，４０）を用いてなり、該透明板（１０，２０，３０，４０）の一又は両広面に照射される光を集光し、周面の一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）から光を出射する集光装置であって、前記透明板（１０，２０，３０，４０）の前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）側の端部が、前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）に略垂直な巻回軸を中心として、前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）が渦巻状となるように巻回されてあることを特徴とする。
【００７４】
本発明では、透明板（１０，２０，３０，４０）の一部を集光板として用い、巻回された端部を導光部として用いる集光装置として適用することが可能である。集光部又は照射部と導光部とが一体成形される構成とすることができるため、光損失を更に抑制し、光利用効率を高めることができる。また、最外面に鏡面反射層、又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板（１０，２０，３０，４０）内に閉じ込めることができる。なお、前記周面の一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）は、対向面に対して平行となるように形成されることが望ましいが、光損失が顕著に多くならない範囲であれば平行でなくともよい。また、周面（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）の一部を対向面に対して略平行となるように形成する処理は、丸められる前に行なってもよいし、丸められた後に行なってもよい。
【００７５】
本発明に係る集光装置は、ガラス転移点を有する透明材料に異なる波長の励起光を発する蛍光体が各添加されてなる複数の透明板（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を用いてなり、該透明板（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）の一又は両広面に照射される光を集光し、周面の一部から出射する集光装置であって、前記複数の透明板（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を、添加されてある蛍光体が発する励起光の波長が長い又は短い順に重ねられた透明板群（２０，３０）の前記一部側の端部が、長波長側の励起光を発する蛍光体が添加された透明板（２０Ｒ，３０Ｒ）を内側にして、前記一部（２０ａ，３０ａ）に略垂直な巻回軸を中心として、前記一部（２０ａ，３０ａ）が渦巻状となるように巻回されてあることを特徴とする。
【００７６】
本発明では、異なる色の光を集光して混色するに際し、異なる色の蛍光体等が各添加された複数の透明板（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ，３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を重ねた透明板群（２０，３０）を一体に丸めるという簡易な方法で作製される導光装置（２，３）を集光装置として用い、一端面（２０ａ，３０ａ）から混色された光を出射させることが可能となる。また、最外面に鏡面反射層、又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板（１０，２０，３０，４０）内に閉じ込めることができる。なお、前記周面の一部の光の出射面は対向面に対して平行となるように形成されることが望ましいが、光損失が顕著に多くならない範囲であれば平行でなくともよい。また、前記周面の一部の光の出射面を形成する処理は、丸められる前に行なってもよいし、丸められた後に行なってもよい。
【００７７】
本発明に係る照明装置は、ガラス転移点を有する透明材料に光散乱体が添加されてなる透明板（１０，２０，３０，４０）を用いてなり、該透明板（１０，２０，３０，４０）の周面の一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）から光を導入し、一又は両広面から光を照射する照明装置であって、前記透明板（１０，２０，３０，４０）の前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）側の端部が、前記一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）に略垂直な巻回軸を中心として、該一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）が渦巻状となるように巻回されており、前記透明板（１０，２０，３０，４０）の前記端部を除く残部の断面形状は、略矩形に維持されてあることを特徴とする。
【００７８】
本発明では、予め透明板（１０，２０，３０，４０）に光散乱体が添加されることで、透明板（１０，２０，３０，４０）の一部を照射部として用い、丸められた端部を導光部として用いる照明装置として適用することが可能である。照射部と導光部とが一体成形される構成とすることができるため、光損失を更に抑制し、光利用効率を高めることができる。また、最外面に鏡面反射層、又はランバート反射層を設けることで、全反射されなかった漏れ光を透明板（１０，２０，３０，４０）内に閉じ込めることができる。なお、端部の光の導入面となる周面の一部（１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ）は、対向面に対して平行となるように形成されることが望ましいが、光損失が顕著に多くならない範囲であれば平行でなくともよい。また、前記端部の光の導入面を形成する処理は、丸められる前に行なってもよいし、丸められた後に行なってもよい。
【００７９】
今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３，４  導光装置
１０，２０，３０，４０  透明板
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ  一端面
１１，２１，３１  低屈折率層
２０，３０  透明板群
【図１】
2015161744.tif 000003
【図２】
2015161744.tif 000004
【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】
2015161744.tif 000009
【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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