(57)【要約】【課題】被照光体をむらなく均等に照射することができる導光体及びその導光体を用いた照明装置を提供する。【解決手段】略平板状に形成される本体に、点状光源１から光を取り込む入射面２ａと、該入射面２ａから取り込んだ光を反射させる反射面２ｂと、該反射面２ｂで反射した光を被照光体３の光入射端面３ｃに射出する射出面２ｃと、が形成されてなる導光体２であって、前記反射面２ｂは、前記射出面２ｃから均等な間隔をおいて光束を面直に射出できるように、前記射出面２ｃに対して凹状に連続して連なる複数のプリズムＰからなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板状に形成される本体に、点状光源から光を取り込む入射面と、該入射面から取り込んだ光を反射させる反射面と、該反射面で反射した光を被照光体の光入射端面に射出する射出面と、が形成されてなる導光体であって、
前記反射面は、前記点状光源からの光を前記射出面から面直に射出するプリズムを連続して形成したものであり、かつ、前記反射面は、前記各プリズムによる射出光が前記射出面から均等な間隔をおいて射出するような曲面に形成されていることを特徴とする導光体。
【請求項２】
前記点状光源の位置を原点とし、前記原点から前記射出面に沿う方向にＸ軸を設定し、前記原点から前記Ｘ軸に直交して前記被照光体から離間する方向にＹ軸を設定すれば、前記反射面を形成するX−Y平面上の任意の基準点Ｐn ( ｘn ，ｙn ) に対して、所定角度α隣の光線が所定間隔ａで反射する点Ｐn+1 ( ｘn+1 ，ｙn+1 ) の座標が、
（ｘn ＋ａ）×ｔａｎ（θ−α）＝ｙn+1 ----------（Ａ）
ｘn ＋ａ＝ｘn+1 ----------------------------------------（Ｂ）
上記（Ａ）（Ｂ）式で与えられることを特徴とする請求項１に記載の導光体。
但し、θは直線ＯＰnとＸ軸とのなす角である。
【請求項３】
前記反射面は、前記本体に左右対称に形成され、前記入射面が、前記本体の左右両端に一対形成されることを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の導光体。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の前記導光体と、該導光体の入射面に光を入射させる点状光源と、該導光体の射出面に光入射端面を対面させた被照光体と、を備えてなることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液晶パネル等の面状の被照光体をむらなく均等に照射する場合に好適な導光体及びその導光体を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを照明するための照明装置では、従来、光源として例えばＬＥＤ等の点状光源を用い、その点状光源から射出される光を面状の照明光に変換する手段として、ＰＣ、ＰＭＭＡ、オレフィン系樹脂などの透明材料からなる線状（又は板状）等の導光体が用いられ、その導光体を介して液晶パネルが照明されていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
例えば図５（ａ）に示されるように、点状光源１，１を導光体２の両側に配設し、点状光源１，１から射出される光を入射面２ａ，２ａから導光体２内に取り込んで導光体２の反射面２ｂで反射させることによって面状の照明光に変換し、その照明光によって導光体２の射出面２ｃに隣接させた液晶パネル３を照明するような構成が採用されている。
【特許文献１】特開２００３−１１５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述のような従来の線状等の導光体２を用いた照明装置では、液晶パネル３に輝度むらが発生する傾向があった。図５（ｂ）は、従来の導光体２の長辺方向の輝度分布を示すグラフで、このグラフに示すように、両点状光源１，１に近い位置ほど輝度が高く、両点状光源１，１から最も離れた中央部では輝度が低下する傾向が見られた。
【０００５】
これは、導光体２の反射面２ｂが平板状に形成されていることから、両点状光源１，１に近い位置では反射光の光束の密度が密になるのに対して、両点状光源１，１から離れるほど反射光の光束の密度が粗になるためであると考えられる。なお、図５（ｂ）の縦軸は輝度を示す。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、被照光体をむらなく均等に照射することができる導光体及びその導光体を用いた照明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】
【０００７】
（１）本発明の導光体は、略平板状に形成される本体に、点状光源から光を取り込む入射面と、該入射面から取り込んだ光を反射させる反射面と、該反射面で反射した光を被照光体の光入射端面に射出する射出面と、が形成されてなる導光体であって、
前記反射面は、前記点状光源からの光を前記射出面から面直に射出するプリズムを連続して形成したものであり、かつ、前記反射面は、前記各プリズムによる射出光が前記射出面から均等な間隔をおいて射出するような曲面に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、前記プリズムは、該プリズムによる反射光が面直に射出されるよう形成されており、これら複数のプリズムを連ねて形成した反射面は、前記各プリズムによる反射光が射出面から均等な間隔をおいて射出されるような曲面に形成されているので、このように射出された反射光を被照光体の光入射端面に入射させれば、被照光体の光入射端面に沿う長辺方向の輝度分布を均一化することができ、被照光体をむらなく照射することができる。
（２）前記点状光源の位置を原点とし、前記原点から前記射出面に沿う方向にＸ軸を設定し、前記原点から前記Ｘ軸に直交して前記被照光体から離間する方向にＹ軸を設定すれば、前記反射面を形成するX−Y平面上の任意の基準点Ｐn ( ｘn ，ｙn ) に対して、所定角度α隣の光線が所定間隔ａで反射する点Ｐn+1 ( ｘn+1 ，ｙn+1 ) の座標が、
（ｘn ＋ａ）×ｔａｎ（θ−α）＝ｙn+1 ----------（A）
ｘn ＋ａ＝ｘn+1 ----------------------------------------（B）
上記（A）（B）式で与えられてもよい。但し、θは直線ＯＰnとＸ軸とのなす角である。
【０００９】
このようにすれば、図３に示すように、まず、基準点Ｐn を任意に決定する。例えばＰn ( １，１ ）とすると、（A）式より、（１＋ａ）×ｔａｎ（４５°−α）＝ｙn+1 、また、（B）式より、ｘn+1 ＝１＋ａ、ここで、適切なａ，αを設定することによって、ｘn+1 ，ｙn+1 が決定される。同様にして、点Ｐn-1の座標も求めることができる。これらの点をつなぐことで所要の反射面を形成する曲線を得ることができる。
（３）前記反射面は、前記本体に左右対称に形成され、前記入射面が、前記本体の左右両端に一対形成されるようにしてもよい。このようにすれば、２つの点状光源により導光体の左右両端から光を入射させることができるため、単一の点状光源よりも、被照光体に対する照射幅を拡大することができ、より広い幅を有する被照光体をむらなく照射することができる。
（４）本発明の照明装置は、前記（１）乃至（３）項の何れかに記載の前記導光体と、該導光体の入射面に光を入射させる点状光源と、該導光体の射出面に光入射端面を対面させた被照光体と、を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、射出面に対して連続して連なる複数のプリズムからなる反射面を有する導光体を備えているので、反射面で反射された反射光は射出面から均等な間隔をおいた光束の光として面直に射出されるため、その射出面に光入射端面を対面させて被照光体を接続すれば、被照光体をむらなく均一な輝度分布に照射することができる。被照光体は、例えば全体に厚みが一定の平板状に形成されてもよく、また、光入射端面から離間する方向に厚みが薄くなるように形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の導光体によれば、被照光体に対して連続して連なる複数のプリズムからなる反射面で反射された反射光は射出面から均等な間隔をおいた光束の光として射出されるため、これを被照光体の光入射端面に入射させれば、被照光体の光入射端面に沿う長辺方向の輝度分布を均一化することができ、被照光体をむらなく照射することができる。
【００１２】
本発明の照明装置によれば、射出面に対して連続して連なる複数のプリズムからなる反射面を有する導光体を介して被照光体を均等な間隔をおいた光束の光でむらなく照射することができるので、被照光体をむらなく照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係る導光体及びその導光体を備えた照明装置について詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）は照明装置の平面図、（ｂ）は導光体の長辺方向の輝度分布を示すグラフ、図２（ａ）は点状光源からの照射光の反射光路の説明図、（ｂ）はプリズムで反射される光路の説明図である。まず、図１（ａ）に示すように、この導光体２は、略平板状に形成される本体に、点状光源１から光を取り込むための入射面２ａと、該入射面２ａから取り込んだ光を反射させる反射面２ｂと、該反射面２ｂで反射した光を液晶パネル等からなる被照光体３の光入射端面３ｃに射出するための射出面２ｃと、が形成され、その反射面２ｂは、射出面２ｃから均等な間隔をおいて光束を面直に射出できるように、前記射出面２ｃに対して凹状に連続して連なる複数のプリズムＰで形成されている。
【００１５】
そのプリズムＰは、図２（ａ）（ｂ）に示すように、各プリズムＰで反射された光が被照光体３の光入射端面３ｃに対して面直に入射するように、前記各プリズムＰの斜面の傾き角度が個々に設定されている。各プリズムＰは、制御プログラムを設定した工作機械により、所定角度の切削工具一つを用いて、各斜面の角度（傾き）を逐一変化させて連続的に形成する。このような連続した複数のプリズムＰからなる反射面２ｂを備えた導光体２の射出面２ｃにおける長辺方向の輝度分布は、図１（ｂ）に示すように、略均等になる。従って、その射出面２ｃに被照光体３の光入射端面３ｃを対面させて接続すれば、被照光体３をむらなく均一に照明することができる。なお、図１（ｂ）における輝度分布は、導光体２の厚み方向の中間位置にて測定した結果である。
【００１６】
このように、射出面２ｃにおける輝度分布が略均等になるような反射面２ｂの具体的形状は、以下のようにして求められる。
【００１７】
図３は、導光体２の反射面２ｂを形成する曲線の説明図で、この曲線は、以下の（１）（２）式を満たすように形成される。即ち、点状光源１の位置を原点とし、前記原点から前記射出面に沿う方向にＸ軸、前記原点から前記Ｘ軸に直交して前記被照光体から離間する方向にＹ軸、をそれぞれ設定すれば、曲線上の基準点Ｐn ( ｘn ，ｙn ) に対して、所定角度α隣の光線が所定間隔ａで反射する点Ｐn+1 ( ｘn+1 ，ｙn+1 ) の座標が、
（ｘn ＋ａ）×ｔａｎ（θ−α）＝ｙn+1 ----------（A）
ｘn ＋ａ＝ｘn+1 ----------------------------------------（B）
上記（A）（B）式で与えられる。但し、θは直線ＯＰnとＸ軸とのなす角である。
【００１８】
上記２式から曲線を求めるには、まず、基準点Ｐn を任意に決定する。例えばＰn (１，１）とすると、（A）式より、（１＋ａ）×ｔａｎ（４５°−α）＝ｙn+1 、また、（B）式より、ｘn+1 ＝１＋ａ、ここで、適切なａ，αを設定することによって、ｘn+1 ，ｙn+1 が決定される。同様にして、点Ｐn-1の座標も求めることができる。これらの点をつなぐことで所要の反射面２ｂの曲線形状（曲面形状）を得ることができる。
【００１９】
図４（ａ）は、上述のように凹状に形成された反射面２ｂを有する導光体２と、その導光体２の入射面２ａに設けた単一の点状光源１と、液晶パネル等からなる平板状の被照光体３と、を備えた照明装置の斜視図を示し、図４（ｂ）は、凹状に形成された反射面２ｂが導光体２の本体に左右対称に形成され、その入射面２ａ，２ａに２つの点状光源１，１を設けた照明装置の斜視図を示す（図１（ａ）と対応）。このように、２つの点状光源１，１によって導光体２の左右両端から光を入射させることによって、単一の点状光源１よりも、被照光体３に対する照射幅を拡大することができるため、より広い幅を有する被照光体３をむらなく照射することができる。
【００２０】
なお、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて、設計変更や改良等を行うのは自由であり、例えば被照光体３は必ずしも平板状に形成されなくてもよく、照射方向に向けて先細り状（断面がクサビ状）に形成されてもよい。
【００２１】
また、光源１の指向性、すなわち光源１からの射出光が所定角度だけずれるごとに輝度が減衰する特性を考慮して、各プリズムＰによる射出光の間隔を適宜調整してもよい。例えば、図３において、光源１の所定角度ごとの輝度の減衰率が１／２である場合、点Ｐn、Ｐn+1、Ｐn-1の各Ｘ座標について、｜Ｘn+1−Ｘn｜＝ａに対して、｜Ｘn−Ｘn-1｜＝ａ／２が成立するように設定する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の導光体は、点状光源からの照射光を面状に変換して被照光体をむらなく照射することができるため、液晶パネル等の各種平面的な被照光体の照明用に利用することができる。
【００２３】
本発明の照明装置は、むらなく均一に照明される被照光体を備えるので、各種ディスプレイ装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る照明装置の平面的な説明図、（ｂ）は導光体の長辺方向の輝度分布を示す説明図
【図２】（ａ）は同照明装置の照射光の反射光路の説明図、（ｂ）は同プリズムで反射される光路の説明図
【図３】同反射面を形成する曲線の説明図
【図４】（ａ）は同単一の点状光源を備えた照明装置の斜視図、（ｂ）は２つの点状光源を備えた照明装置の斜視図
【図５】（ａ）は従来の反射面が平板状に形成された導光体を備えた照明装置の説明図、（ｂ）は同導光体の長辺方向の輝度分布を示す説明図
【符号の説明】
【００２５】
１    点状光源
２    導光体
２ａ  入射面
２ｂ  反射面
２ｃ  射出面
３    被照光体
３ｃ  光入射端面
Ｐ    プリズム
【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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