(57)【要約】【課題】本発明は、少ない光源で広い範囲を照射し、軽量薄型で低コストの直下型バックライトユニットを実現できるバックライト用反射鏡を提供する。【解決手段】第１焦点を略同一位置で共有し、前記第１焦点を含む略直線上の前記第１焦点を挟んだ両側に夫々の第２焦点が位置するように配置された２つの楕円反射面５、７を有する楕円面反射鏡４，６で２連楕円面反射鏡８を構成し、第１焦点近傍に光源を配置することによって光源から放射された光束は夫々の楕円反射面で反射されてそれぞれの第２焦点に集って光源の像を結び、１つの光源によってあたかも３つの光源があるかのような光学系を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第１焦点を略同一位置で共有し、前記第１焦点を含む略直線上の前記第１焦点を挟んだ両側に夫々の第２焦点が位置するように配置された２個の楕円を想定し、前記２個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記２個の楕円の外周で形成された連続する２個の楕円曲線を反射面とする２連楕円面反射鏡であることを特徴とするバックライト用反射鏡。
【請求項２】
前記第１焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記２連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第２焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とする請求項１に記載のバックライト用反射鏡。
【請求項３】
長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第１焦点を略同一位置で共有し、前記第１焦点を含む略直線上の前記第１焦点を挟んだ両側に夫々の第２焦点が位置し、前記第２焦点の一方を略同一位置で共有して前記第１焦点とは反対方向の略直線上に他の第１焦点が位置するように配置された３個の楕円を想定し、前記３個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記３個の楕円の外周で形成された連続する３個の楕円曲線を反射面とする３連楕円面反射鏡であることを特徴とするバックライト用反射鏡。
【請求項４】
前記２ヵ所の第１焦点近傍の夫々の位置に光源を配置することによって、前記２ヵ所の光源から放射されて前記３連楕円面反射鏡の夫々の第２焦点を有する各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第２焦点近傍に集まって結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とする請求項３に記載のバックライト用反射鏡。
【請求項５】
前記２連楕円面反射鏡を連接して４連楕円面反射鏡としたことを特徴とする請求項１に記載のバックライト用反射鏡。
【請求項６】
前記２連楕円面反射鏡の夫々において、前記第１焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記２連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第２焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とする請求項５に記載のバックライト用反射鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト用反射鏡に関するもので、詳しくは、直下型のバックライトに使用する反射鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示パネルあるいは印刷パネル等の自発光しない表示体に表示された情報を伝達するために、表示体に光を照射して表示体で反射された反射光あるいは表示体を透過した透過光を媒体として情報が伝達される。前者の照射方法は、表示体に対して視認者と同一の方向から照射するものでフロントライトと呼ばれ、後者は、表示体を挟んで視認者の反対側から照射するものでバックライトと呼ばれている。さらに、バックライトには、光源から放射された光を直接表示体に照射する直下型バックライトと、表示体の端部方向から一旦導光板に導入し、導光板内で光路を表示体方向に向けるサイドライト型バックライトがある。バックライトの照射によってより鮮明な表示を得るためには、表示体に多くの光量が照射できる直下型が適している。直下型バックライトには、図７に示すように、冷陰極蛍光灯１０６の延長方向に直交する面で切断したときの断面形状が放物線である放物反射面１０９の放物線の焦点位置に冷陰極蛍光灯１０６が配置されており、冷陰極蛍光灯１０６から放射された光の一部は直接拡散板１０５に入射し、光の多くは冷陰極蛍光灯１０６の周辺に設けられた放物反射面１０９で反射されて略平行光となって拡散板１０５にほぼ垂直に入射し、拡散板１０５の上面に配設される液晶表示パネルの表示面を高輝度で均一に照射するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１９６３２６号公報（第７−９頁、第１２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の直下型バックライトは、放物反射面１０９の焦点位置に光源の冷陰極蛍光灯１０６を配置した構成になっている。従って、大面積の拡散板１０５を照射するためには冷陰極蛍光灯１０６と拡散板１０５との距離を長くして冷陰極蛍光灯１０６から放射された光が拡散板１０５の広範囲に到達するように図る必要があるが、それによって、バックライトユニットとしての厚みが厚くなると共に、光源から照射面までの光路が長くなるため照射面となる拡散板１０５に到達する光量が少なくなり、拡散板１０５の上面に配設される液晶表示パネルの表示面の輝度が低下することになる。そこで、放物反射面１０９を備えた冷陰極蛍光灯１０６を多数設けることによって上述した問題を解決することが考えられるが、この場合は、光源となる冷陰極蛍光灯１０６の使用数が多くなり、それに伴って点灯装置の数量も増え、さらに消費電力が増大するなどの要因によって重量の増加、製造コストおよびランニングコストの増加を齎すといった問題点がある。
本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、数少ない光源で広範囲を照射でき、軽量薄型で廉価で低ランニングコストのバックライトを可能にするバックライト用反射鏡を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第１焦点を略同一位置で共有し、前記第１焦点を含む略直線上の前記第１焦点を挟んだ両側に夫々の第２焦点が位置するように配置された２個の楕円を想定し、前記２個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記２個の楕円の外周で形成された連続する２個の楕円曲線を反射面とする２連楕円面反射鏡であることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記第１焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記２連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第２焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、長手方向に直交する面で切断したときの断面が、第１焦点を略同一位置で共有し、前記第１焦点を含む略直線上の前記第１焦点を挟んだ両側に夫々の第２焦点が位置し、前記第２焦点の一方を略同一位置で共有して前記第１焦点とは反対方向の略直線上に他の第１焦点が位置するように配置された３個の楕円を想定し、前記３個の楕円を前記略直線で分割した片側の前記３個の楕円の外周で形成された連続する３個の楕円曲線を反射面とする３連楕円面反射鏡であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記２ヵ所の第１焦点近傍の夫々の位置に光源を配置することによって、前記２ヵ所の光源から放射されて前記３連楕円面反射鏡の夫々の第２焦点を有する各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第２焦点近傍に集まって結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項５に記載された発明は、請求項１において、前記２連楕円面反射鏡を連接して４連楕円面反射鏡としたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項６に記載された発明は、請求項５において、前記２連楕円面反射鏡の夫々において、前記第１焦点近傍の位置に光源を配置することによって、前記光源から放射されて前記２連楕円面反射鏡の各楕円反射面に向かった光束が前記各楕円反射面で反射されて夫々の前記第２焦点近傍に集って結ばれた前記光源の像が擬似光源となることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図６を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１２】
第１図は第１実施例に係わる、バックライト用反射鏡、光源および被照射体によって構成されたバックライトユニットにおいて、光源から放射された光束が照射面に至るまでの光路を、バックライトユニットをバックライトユニットの長手方向に直交する面で切断したときの断面図で示したものであり、第２図は上記バックライトユニットの構成を部分斜視図で示したものである。
【００１３】
図１において、１は光源、２および３は擬似光源、４は光源１近傍を第１焦点とし擬似光源２近傍を第２焦点とする楕円反射面５を有する楕円面反射鏡、６は光源１近傍を第１焦点とし擬似光源３近傍を第２焦点とする楕円反射面７を有する楕円面反射鏡である。そして、楕円面反射鏡４および６は一体化されて２連楕円面反射鏡８を形成している。さらに、光源１、擬似光源２および３を結ぶ楕円の長軸９近傍で開口された２連楕円面反射鏡８の開口部上方に被照射体１０が配置されている。
【００１４】
このような構成のバックライトユニット２０において、光源１から楕円の長軸９に対して被照射体１０方向に放射された光束は直接被照射体１０の照射面１１に至り、照射範囲１２を照射する。一方、光源１から楕円面反射鏡４の楕円反射面５方向に向かって放射された光束は、楕円反射面５で反射されて第２焦点近傍の擬似光源２に向かい、擬似光源２に集ってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲１３を照射する。同様に、光源１から楕円面反射鏡６の楕円反射面７方向に向かって放射された光束は、楕円反射面７で反射されて第２焦点近傍の擬似光源３に向かい、擬似光源３に集ってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲１４を照射する。
【００１５】
このようにして光源１から放射されされた光束によって照射された照射面１１において、光源１からの直接光で照射された照射範囲１２と、楕円面反射鏡４および６で反射された間接光で照射された照射範囲１３および１４とに重畳する部分が形成され、照射範囲の連続性が確保されている。
【００１６】
また、第１焦点近傍に配置された光源１から放射されて楕円反射面５および７で反射された光束は第２焦点近傍の擬似光源２および３に集り、そこで光源１の像が結ばれる。これは、擬似光源２および３の位置に現実には光源がないにもかかわらず、あたかもそこに光源が存在するかのような挙動を示すものである。つまり、第２焦点近傍を擬似光源２および３とする位置に実際の光源を配置した場合とほぼ同様の働きを行なうものであり、１個の光源で３固の光源を使用した場合とほぼ同様の照射効果を得ることができるものである。
【００１７】
図２は、楕円反射面５および７を有する楕円面反射鏡４および６が一体化された２連楕円面反射鏡８と、光源１と、照射面１１を有する被照射体１０との位置関係を示している。楕円反射面５および７の夫々の第１焦点が共有された位置に光源１が配置され、光源１から放射された直接光と楕円反射面５および７で反射された間接光とで全面が連続的に照射されるように被照射体１０が配置されている。
【００１８】
第３図は第２実施例に係わる、バックライト用反射鏡、光源および被照射体によって構成されたバックライトユニットにおいて、光源から放射された光束が照射面に至るまでの光路を、バックライトユニットをバックライトユニットの長手方向に直交する面で切断したときの断面図で示したものであり、第４図は上記バックライトユニットの構成を部分斜視図で示したものである。
【００１９】
図３において、３１は第１光源、３２は第２光源、３３および３４は擬似光源、３５は第１光源３１近傍を第１焦点とし擬似光源３３近傍を第２焦点とする楕円反射面３６を有する楕円面反射鏡、３７は第１光源３１近傍を第１焦点とし擬似光源３４近傍を第２焦点とする楕円反射面３８を有する楕円面反射鏡、３９は第２光源３２近傍を第１焦点とし擬似光源３４近傍を第２焦点とする楕円反射面４０を有する楕円面反射鏡である。そして、楕円面反射鏡３５、３７および３９は一体化されて３連楕円面反射鏡４６を形成している。さらに、第１光源３１、第２光源３２、擬似光源３３および３４を結ぶ楕円の長軸４７近傍で開口された３連楕円面反射鏡４６の開口部上方に被照射体１０が配置されている。
【００２０】
このような構成のバックライトユニット５０は、上述した第１実施例のバックライトユニットに楕円反射面を有する楕円面反射鏡および光源を各１個付加し、より広範囲に亘って光束を照射できるようにしたものであり、第１光源３１から楕円の長軸４７に対して被照射体１０方向に放射された光束は直接被照射体１０の照射面１１に至り、照射範囲４１を照射する。一方、第１光源３１から楕円面反射鏡３５の楕円反射面３６方向に向かって放射された光束は、楕円反射面３６で反射されて第２焦点近傍の擬似光源３３に向かい、擬似光源３３に集まってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲４３を照射する。同様に、第１光源３１から楕円面反射鏡３７の楕円反射面３８方向に向かって放射された光束は、楕円反射面３８で反射されて第２焦点近傍の擬似光源３４に向かい、擬似光源３に集ってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲４４を照射する。さらに、第２光源３２から楕円の長軸４７に対して被照射体１０方向に放射された光束は直接被照射体１０の照射面１１に至り、照射範囲４２を照射する。一方、第２光源３２から楕円面反射鏡３９の楕円反射面４０方向に向かって放射された光束は、楕円反射面４０で反射されて第２焦点近傍の擬似光源３４に向かい、擬似光源３４に集ってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲４５を照射する。
【００２１】
このようにして第１光源３１および第２光源３２から放射された光束によって照射された照射面１１において、第１光源３１からの直接光で照射された照射範囲４１と、第１光源３１から放射されて楕円面反射鏡３５および３７で反射された間接光で照射された照射範囲４３および４４と、第２光源３２からの直接光で照射された照射範囲４２と、第２光源３２から放射されて楕円面反射鏡３９で反射された間接光で照射された照射範囲４５とで照射範囲が連続して形成されている。
【００２２】
そしてこの場合も第１実施例と同様に、擬似光源３３および３４の位置に現実には光源がないにもかかわらず、あたかもそこに光源が存在するかのような挙動を示すものである。つまり、第２焦点近傍を擬似光源３３および３４とする位置に実際の光源を配置した場合とほぼ同様の働きを行なうものであり、この場合、２個の光源で４固の光源を使用した場合とほぼ同様の照射効果を得ることができるものである。
【００２３】
図４は、楕円反射面３６、３８および４０を有する楕円面反射鏡３５、３７および３９が一体化された３連楕円面反射鏡４６と、第１光源３１と、第２光源３２と照射面１１を有する被照射体１０との位置関係を示している。楕円反射面３６および３８の夫々の第１焦点が共有された位置に第１光源３１が配置され、楕円反射面３８および４０の第２焦点が共有された楕円反射面４０の第１焦点の位置に第２光源３２が配置され、第１光源３１から放射された直接光と、第１光源３１から放射されて楕円反射面３６および３８で反射された間接光と、第２光源３２から放射された直接光と、第２光源３２から放射されて楕円反射面４０で反射された間接光とで全面が連続的に照射されるように被照射体１０が配置されている。
【００２４】
第５図は第３実施例に係わる、バックライト用反射鏡、光源および被照射体によって構成されたバックライトユニットにおいて、光源から放射された光束が照射面に至るまでの光路を、バックライトユニットをバックライトユニットの長手方向に直交する面で切断したときの断面図で示したものであり、第６図は上記バックライトユニットの構成を部分斜視図で示したものである。
【００２５】
図５において、５１は光源、５２および５３は擬似光源、５４は光源５１近傍を第１焦点とし擬似光源５２近傍を第２焦点とする楕円反射面５５を有する楕円面反射鏡、５６は光源５１近傍を第１焦点とし擬似光源５３近傍を第２焦点とする楕円反射面５７を有する楕円面反射鏡である。そして、楕円面反射鏡５４および５６は一体化されて２連楕円面反射鏡６１を形成し、さらに、２組の２連楕円面反射鏡６１を接合部６２で接続して一体化することによって４連楕円反射面６３を形成している。さらに、光源５１、擬似光源５２および５３を結ぶ楕円の長軸６４近傍で開口された４連楕円反射面６３の開口部上方に被照射体１０が配置されている。
【００２６】
このような構成のバックライトユニット８０は上述した第２実施例のバックライトユニットに楕円反射面を有する楕円面反射鏡を１個付加してさらに広範囲に亘って照射ができるようにしたものであり、光源５１から楕円の長軸６４に対して被照射体１０方向に放射された光束は直接被照射体１０の照射面１１に至り、照射範囲５８を照射する。一方、光源５１から楕円面反射鏡５４の楕円反射面５５方向に向かって放射された光束は、楕円反射面５５で反射されて第２焦点近傍の擬似光源５２に向かい、擬似光源５２に集ってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲５９を照射する。同様に、光源５１から楕円反射鏡５６の楕円反射面５７方向に向かって放射された光束は、楕円反射面５７で反射されて第２焦点近傍の擬似光源５３に向かい、擬似光源５３に集まってさらに被照射体１０方向へ向かい、照射面１１に至って照射範囲５９を照射する。
【００２７】
このようにして２個の光源５１から放射された光束によって照射された照射面１１において、２個の光源５１からの直接光で照射された２ヵ所の照射範囲５８と、２固の楕円面反射鏡５５および２個の楕円面反射鏡６４で反射された間接光で照射された２ヵ所の照射範囲５９および２ヵ所の照射範囲６０とで照射範囲が連続して形成されている。
【００２８】
また、第１実施例および第２実施例と同様に、擬似光源５２および５３の位置に現実には光源がないにもかかわらず、あたかもそこに光源が存在するかのような挙動を示すものである。つまり、第２焦点近傍を擬似光源５２および５３とする位置に実際の光源を配置した場合とほぼ同様の働きを行なうものであり、この場合、２個の光源で６固の光源を使用した場合とほぼ同様の照射効果を得ることができるものである。
【００２９】
図６は、楕円反射面５５および５７を有する楕円面反射鏡５４および５６が一体化された２連楕円面反射鏡６１をさらに接続部６２で接続して一体化された４連楕円面反射鏡６３と、２個の光源５１と、照射面１１を有する被照射体１０との位置関係を示している。楕円反射面５５および５７の夫々の第１焦点が共有された位置に光源５１が配置され、光源５１から放射された直接光と楕円反射面５５および５７で反射された間接光とで全面が連続的に照射されるように被照射体１０が配置されている。
【００３０】
なお、照射範囲の拡張に対しては、上述した第１実施例から第３実施例の構成の組み合わせによって対応することができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように、本発明は楕円反射面を有する楕円面反射鏡を組み合わせて一体化したもので、この楕円反射面の一方の焦点に光源を配置することによって、光源から放射されて楕円面反射鏡の楕円反射面に向かった光束が楕円反射面で反射されて楕円反射面の他方の焦点に集められ、さらに照射面に向かう。そして、光源から直接照射面に向かった光束と照射面で統合される。この場合、光束が集った焦点には光源の像が結ばれるため、あたかもそこに光源が存在するかのような光学系を形成する。その結果、本発明の第１実施例では２連楕円面反射鏡によって１固の光源で３個の光源が存在するかのような光学系が形成され、３個の光源を配置したとほぼ同様な照射効果を照射面上に齎すものである。また、第２実施例では３連楕円面反射鏡によって２個の光源で４固の光源の光学系が、第３実施例では４連楕円面反射鏡によって２個の光源で６個の光源の光学系が夫々形成され、第２実施例あるいは第３実施例においては夫々４個あるいは６個の光源を配置したとほぼ同様な照射効果を照射面上に齎すものである。
【００３２】
このような構成のバックライト用反射鏡を使用したバックライトユニットにおいて、照射範囲の拡張に対しては、上述した第１実施例から第３実施例の構成の組み合わせによって対応することができる。また、従来のバックライトユニットに比べて光源から放射される光束を有効に且つ広範囲に拡散することができるため、同一面積を照射するに際しては光源の数量および点灯装置が削減でき、そのために軽量薄型化が図られ、製造コストも低減できる。また、消費電力の削減によるランニングコストの低減が図られ、さらに、省エネルギーによって社会貢献に寄与することができる、などの優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の概略構成を示す部分斜視図である。
【図３】本発明の第２実施例の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例の概略構成を示す部分斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施例の概略構成を示す部分斜視図である。
【図７】従来の直下型バックライトユニットの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１        光源
２        第２焦点
３        第２焦点
４        楕円面反射鏡
５        楕円反射面
６        楕円面反射鏡
７        楕円反射面
８        ２連楕円面反射鏡
９        長軸
１０        被照射体
１１        照射面
１２        照射範囲
１３        照射範囲
１４        照射範囲
２０        バックライトユニット
【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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