(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、
前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、
前記ハウジングの内表面は、前記光源から出射された光を反射する反射効果を有し、
前記光学シートは、
前記光の出射側に配設され、前記光源から入射された光の出射方向を揃えるレンズ構造体と、
前記光の入射側に配設され、８０％以上の可視光を反射する反射体と、
当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する光透過開口部とを有し、
前記レンズ構造体は、複数のレンズ部を有し、
前記光透過開口部は、前記光透過開口部の中心位置が前記レンズ部の光軸からずれた位置となるように、形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記レンズ構造体は、前記入射された光を前記光学シートのシート面に略垂直な方向に揃えることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記ハウジングの内表面は、８０％以上の可視光を反射する反射効果を有することを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記反射体は、前記光透過開口部を挟んで離間した複数の反射部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記光透過開口部は、前記レンズ構造体の光軸付近に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記レンズ構造体は、前記複数のレンズ部の間に配設され、前記レンズ部によるレンズ効果よりも小さなレンズ効果を有する複数の非レンズ部とを有することを特徴とする請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記レンズ構造体は、前記複数のレンズ部が繰り返し配列された繰り返し構造を有し、
当該複数のレンズ部間の距離Ｐと、前記光透過開口部の端部から前記レンズ部の端部までの距離Ｄとは、Ｐ／Ｄ＞２．４の関係を満たすことを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
前記非レンズ部は、前記光学シートのシート面に平行な平坦面であり、
前記複数のレンズ部は、複数の前記平坦面を介して連結されることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
【請求項９】
前記レンズ部は、長寸のレンチキュラーレンズであり、
前記光透過開口部は、当該レンチキュラーレンズの長手方向に延在したストライプ状に前記複数の反射部の間に形成されることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１０】
前記レンズ部は、マイクロレンズアレイであり、
前記光透過開口部は、点在した状態で前記反射体に形成されることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１１】
前記レンズ構造体と前記光透過開口部とは、前記出射光の輝度の視野角依存性におけるメインピークの最大輝度値がサブピークの最大輝度値の２倍以上になるように調整されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１２】
光を出射する光源と、
当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、
前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、
前記ハウジングの内表面は、前記光源から出射された光を反射する反射効果を有し、
前記光学シートは、前記光の出射側に配設され、前記光源から入射された光の出射方向を揃える複数のレンズ部と、
前記複数のレンズ部の間に配設され、前記レンズ部によるレンズ効果よりも小さなレンズ効果を有する複数の非レンズ部と、
前記光の入射側に配設され、前記光源から出射された光を反射する反射体と、
当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する光透過開口部とを有し、
前記光透過開口部は、前記光透過開口部の中心位置が前記レンズ部の光軸からずれた位置となるように、形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の照明装置を備えた表示装置。
【請求項１４】
前記照明装置がバックライトとして用いられた液晶表示装置であることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びこれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ分野や光通信分野など多くの分野において、ある程度広がった光線を一定の方向に揃えることが求められている。このような要求に応えるために、多くの照明装置においては、その光源ハウジングの出射口上に、光指向性を制御する光学シートが設けられている。この光学シートは、光透過性を有し、入射光を所定の方向に揃えている。このような光指向性を制御するための光透過性を有する光学シートの代表的な例として、プリズムシートがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
プリズムシートは典型的には、三角柱形状やかまぼこ形状であるプリズムが並設されたシートであり、プリズム効果もしくはレンズ効果によって光線の進行方向を制御する。しかし、プリズムシートのプリズムがどのような形状であるにしても、光源光があらゆる方向からプリズムシートに入射する限り、光指向性の制御には限界がある。例えば、照明装置を液晶装置のバックライトとして用いた場合など、液晶表面垂直方向から±４０°前後の角度内に集光するのが限界であり、液晶表面の正面輝度を２倍以上に向上することは困難であった。
【０００４】
また、特許文献２には、光学シートの他の例を用いた照明装置が開示されている。この特許文献２に開示された照明装置では、レンチキュラーレンズシートが使用され、このレンチキュラーレンズシート背面に反射体が設けられている。このようなレンチキュラーレンズシートは、光源が収納された筐体（光箱）に取付けられ、この筐体の内表面は、反射率が高くなるように構成されている。レンチキュラーレンズシート背面には、反射体に開口部（スロット）が設けられ、この開口部から光源からの光が外部に出射される。
しかしながら、特許文献２に開示された照明装置のおいては、光箱の内表面における反射率や、反射体の反射率について具体的な数値が開示されていない。また、これら光箱内部における反射特性によって、照明装置の特性がどのように変化するか等についても開示されていない。
【特許文献１】特開２００４−２８１２７０号公報
【特許文献２】特開平２−２１４２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の照明装置では、光学シートのレンズの形状に関わらず、光源光があらゆる方向から光学シートに入射するため、光指向性を向上させる効果に限界があるという問題があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、より光指向性の高く、光利用効率が高い照明装置及び表示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】
【０００６】
本発明に係る照明装置は、光を出射する光源と、当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、前記ハウジングの内表面は、前記光源から出射された光を反射する反射効果を有し、前記光学シートは、前記光の出射側に配設され、前記光源から入射された光の出射方向を揃えるレンズ構造体と、前記光の入射側に配設され、８０％以上の可視光を反射する反射体と、当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する光透過開口部とを有するものである。
このような構成においては、ハウジング内における光源からの光の吸収量を低減することができるので、光の利用効率を高めることができる。さらに、レンズ構造体によって、入射光を所定の方向に揃えることができる。従って、この所定の方向に光を揃え、より指向性の高く、光利用効率が高い照明装置を実現することができる。
【０００７】
さらに、前記レンズ構造体は、前記入射された光を前記光学シートのシート面に略垂直な方向に揃える。これによって、光学シートに入射された光の指向性をシート面に略垂直な方向に高めることができる。
【０００８】
さらにまた、前記ハウジングの内表面は、８０％以上の可視光を反射する反射効果を有する。これにより、光源からの光がハウジング内部で吸収されるのを確実に防ぐことができる。
【０００９】
また、前記反射体は、前記光透過開口部を挟んで離間した複数の反射部を有する。
【００１０】
さらに、前記レンズ構造体は、複数のレンズ部を有し、前記光透過開口部は、前記レンズ構造体の光軸付近に形成される。これによって、光学シートに入射された光の指向性がシート面に略垂直な方向となるように容易に調整することができる。
【００１１】
また、前記レンズ構造体は、前記複数のレンズ部の間に配設され、前記レンズ部によるレンズ効果よりも小さなレンズ効果を有する複数の非レンズ部とを有する。
【００１２】
好ましくは、前記レンズ構造体は、前記複数のレンズ部が繰り返し配列された繰り返し構造を有し、当該複数のレンズ部間の距離Ｐと、前記光透過開口部の端部から前記レンズ部の端部までの距離Ｄとは、Ｐ／Ｄ>２．４の関係を満たす。
【００１３】
さらに、前記非レンズ部は、前記光学シートのシート面に平行な平坦面であり、前記複数のレンズ部は、複数の前記平坦面を介して連結される。これにより、所定のレンズ部だけに光を入射することができるので、光指向性をより高めることができる。
【００１４】
好適には、前記レンズ部を、長寸のレンチキュラーレンズとすることができ、前記光透過開口部は、当該レンチキュラーレンズの長手方向に延在したストライプ状に前記複数の反射部の間に形成される。
【００１５】
また例えば、前記レンズ部を、マイクロレンズアレイとすることができ、前記光透過開口部は、点在した状態で前記反射体に形成される。
【００１６】
また、前記レンズ構造体と前記光透過開口部とを、前記出射光の輝度の視野角依存性におけるメインピークの最大輝度値がサブピークの最大輝度値の２倍以上になるように調整するのが好ましい。
【００１７】
他方、本発明に係る照明装置は、光を出射する光源と、当該光源を収納し、前記光源からの光を出射する出射口が設けられたハウジングと、前記出射口に配設された光学シートとを有する照明装置であって、前記ハウジングの内表面は、前記光源から出射された光を反射する反射効果を有し、前記光学シートは、前記光の出射側に配設され、前記光源から入射された光の出射方向を揃える複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部の間に配設され、前記レンズ部によるレンズ効果よりも小さなレンズ効果を有する複数の非レンズ部と、前記光の入射側に配設され、前記光源から出射された光を反射する反射体と、当該反射体に開口され、前記光源から入射された光を透過する光透過開口部とを有するものである。
このような構成においては、ハウジング内における光源からの光の吸収量を低減することができるので、光の利用効率を高めることができる。さらに、レンズ構造体によって、入射光を所定の方向に揃えることができ、それとともに、非レンズ部によって、所定のレンズ部だけに光を入射することができる。従って、この所定の方向に光を揃え、より指向性の高く、光利用効率が高い照明装置を実現することができる。
【００１８】
本発明に係る表示装置は、このような照明装置を備えたものである。このような構成においては、より光指向性が高い照明装置を用いているので、より指向性の高い表示装置を実現することができる。
【００１９】
好適には、本発明に係る表示装置は、前記照明装置がバックライトとして用いられた液晶表示装置である。特に、この場合には、視野角制御を確実に行うことができるので、より指向性の高い表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、より光指向性の高く、光利用効率が高い照明装置及び表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る照明装置は、光学構造物によって入射光線を任意の方向に揃える機能を有する。以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明にかかる照明装置の全体構成について説明する。図１（ａ）は、本発明に係る照明装置の一例を示す概略模式図である。図１（ａ）に示すように、本発明に係る照明装置１は、光源１１、ハウジング１２、光学シート１３を有する。
光源１１は、当該照明装置１の光を供給する装置であり、例えば蛍光管、ＬＥＤ（Light Emitting Device）等である。
【００２２】
ハウジング１２は、光源１１を収納する筐体であり、光源１１からの出射光を外部に出射させるための光出射口１２０を有する。ハウジング１２の内表面は、光源１１からの光を乱反射する反射面から構成され、例えば酸化チタン等の反射部材によって覆われている。この場合には、ハウジング１２の内表面の全体が実質的に反射特性を有し、好適には、その約９０％以上が反射部材によって覆われている。また、ハウジング１２の内表面に反射特性を有する材料を混入することによって、ハウジング１２内表面を反射面にすることもできる。上記のような反射部材や混入材料として、可視光を８０％の平均反射率で反射する高反射率の材料を用いることができる。
【００２３】
光学シート１３は、ハウジング１２の光出射口１２０に設けられている。詳細には、光学シート１３は、この光出射口１２０に嵌め込まれ、光出射口１２０を塞いでいる。これによって、光源シート１３は、ハウジング１２とともに、光源１１を収納する収納部を構成し、この収納部は光源１１全体を覆っている。また、光学シート１３は、光源１１からの光がハウジング１２の外部に漏れないように、ハウジング１２内を密閉するのが好ましい。これによって、光源１１が供給する光の利用効率を高めることができる。
【００２４】
続いて、図１を用いて、本発明に係る照明装置１の光学シート１３について詳細に説明する。図１（ｂ）は、この光学シート１３の一例を示す側面模式図である。図１（ｂ）に示すように、光学シート１３は、反射体１３１、開口部１３２、レンズ構造体１３３を有する。
反射体１３１は、反射効果を有する反射部材から構成され、この反射部材として、例えば、可視光を平均８０％以上の高い反射率で反射する反射部材を用いることができる。反射体１３１は、光学シート１３の光線が入射される側（光線入射側）に設けられている。すなわち、反射体１３１は光学シート１３の光源１１側、つまりハウジング１２の内側に配設されている。換言すれば、この反射体１３１は、光学シート１３の背面（光入射面側の表面）に固着されている。
【００２５】
開口部１３２は、光学シート１３の光が透過する光透過開口部であり、光学シート１３背面に配設された反射体１３１に開口された部分である。そのため、この開口部１３２から、光学シート１３背面が露出している。この開口部１３２以外において、反射体１３１は入射光を反射する。また、開口部１３２が反射体１３１を複数に分離する場合には、反射体１３１は、複数の反射部１３４から構成される。
レンズ構造体１３３は、光学特性を有する構造体（光学構造体）の一例であり、特にレンズ効果を有する構造体である。レンズ構造体１３３は、複数のレンズ部１３５から構成され、これら複数のレンズ部１３５同士が互いに直接接触した状態で連結されている。図１（ｂ）に示すように、レンズ部１３５は断面略かまぼこ状の形状を有する長寸のレンチキュラーレンズとすることができる。これらレンチキュラーレンズであるレンズ部１３５はそれぞれ、短手方向（紙面左右方向）に配列され、レンズ部１３５間の谷部が鋭く切れ込んだように連結されている。
【００２６】
レンズ構造体１３３は、光学シート１３の光線が出射される側（光線出射側）に設けられ、入射光の方向を変える。より具体的には、レンズ構造体１３３は、入射光を平行光にコリメートする、すなわち、レンズ構造体１３３は、入射光の方向を光学シート１３の主面（光学シート面）に対して垂直な方向、つまり光学シート面の法線方向に変える。そのため、光源１１からの光が入射される開口部１３２は、レンズ構造体１３３の各レンズ部１３５の光軸付近に配設されている。
【００２７】
レンズ部１３５が長寸のレンチキュラーレンズである場合には、その光軸は、レンズ部１３５の長手方向に延在している。従って、この場合の開口部１３２はストライプ状であり、反射体１３１をレンチキュラーレンズの短手方向に分離して複数の反射部１３４を構成している。換言すれば、離間した状態で配設された複数の反射部１３４の間隙が開口部１３２として機能する。
【００２８】
次に、本発明に係る照明装置１が光を出射させる動作について説明する。このとき、図１を適宜参照しながら説明する。
光源１１から照射された光は、光学シート１３の開口部１３２を通してレンズ構造体１３３に入射される。これに対して、開口部１３２以外の部分に照射された光は、反射面を構成するハウジング１２の内表面、あるいは光学シート１３の反射体１３１の間で反射される。この反射は何回か繰り返され、その後、この反射された光は、開口部１３２に到達する。開口部１３２に到達した光は、この開口部１３２を介してレンズ構造体１３３に入射される。このように、入射された光の光軸は、レンズ構造体１３３の光学特性によって一定の方向（光学シート面に垂直な方向）に揃えられる。
【００２９】
以上のように、本発明に係る照明装置１では、ハウジング１２内で光学シート１３の開口部１３２以外の部分が反射特性を有する。そのため、光源１１が供給する光は、ハウジング１２内部で乱反射し、光学シート１３の開口部１３２から出射される。特に、ハウジング１２の内表面が実質的に反射面を構成し、光学シート１３の反射体１３１が可視光を８０％以上反射する。それ故、ハウジング１２内部における光吸収量を低減することができるので、出射光のロスを抑制することが可能となる。従って、出射される光束が増加するので、光源１１が供給する光の利用効率を向上させることができる。このような顕著な効果は、上記の特許文献２（特開平２−２−２１４２８７号公報）には開示されておらず、示唆すらなされていない。
【００３０】
さらに、レンズ構造体１３３が出射する光が平行光となるので、光学シート面に垂直な方向の輝度を高めることができる。これによって、光学シート面に垂直な方向の光の指向性を向上させることができる。このような指向性の高い照明装置１は、好適には、携帯電話端末やＡＴＭのディスプレイのバックライトに用いられる。このようにディスプレイのバックライトに用いられた場合には、ディスプレイが周囲から覗かれるのを防止することができ、情報の秘匿性を向上させることが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、光出射口１２０に１枚の光学シート１３のみが用いられているが、これに限られない。例えば、光学シート１３の光入射側に市販の拡散板に設けたり、光出射側に散乱シートを設けたりする等、他の光学シートを複数枚用いることができる。また、上記のハウジング１２の内側表面、光学シート１３表面とは、光学的な表面を意味し、これらに配設された反射部材の表面に透明な保護膜等が設けられた場合も含む。
【００３２】
発明の実施の形態２．
本実施形態２の光学シートにおける反射体とレンズ構造体との配置関係は、実施形態１の光学シート１３における反射体１３１とレンズ構造体１３３との配置関係と異なる。後述するように、本実施形態２における光学シートの構成は、実施形態１の光学シート１３に比べてより指向性を高めるための構成である。
【００３３】
まず、図２を用いて、本実施形態における光学シートの構成について具体的に説明する。図２（ａ）の側面模式図に、本発明に係る光学シートの他の一例が示されている。図２（ａ）においては、本実施形態２における光学シート２３の各レンズ部２３５間の距離（レンズピッチ）がＰ１によって示されている。また、図２（ａ）においては、レンズ部２３５のレンズ端部から、反射体２３１の反射部２３４端部、つまり反射部２３４と開口部２３２との境界部分までの距離がＤ１によって示されている。以下、このレンズ部２３５端部から反射部２３４端部までの距離Ｄ１を端部間距離と略す。
【００３４】
図２（ｂ）の側面模式図に、実施形態１における光学シート１３が示されている。この図２（ｂ）に示された光学シート１３は、図１（ｂ）に示された光学シート１３と同じである。図２（ｂ）においては、複数のレンズ部１３５間のレンズピッチがＰ０によって、端部間距離がＤ０によって示されている。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態２の光学シート２３のレンズ部２３５は、実施形態１の光学シート１３の各レンズ間隔よりも広いレンズ間隔で配列されている。簡潔には、光学シート２３におけるレンズピッチＰ１は、実施形態１の光学シート１３におけるレンズピッチＰ０よりも大きい。これにともない、光学シート２３の端部間距離Ｄ１は、光学シート１３の端部間距離Ｄ０よりも大きい。これらに対して、光学シート１３，２３それぞれの開口部１３２，２３２の開口幅、すなわち離間した反射部１３４，２３４の間の距離は同じである。
【００３５】
続いて、実施形態１における光学シート１３における指向性について説明する。ここで、実施形態１の光学シート１３における輝度分布を示す図７を適宜参照しながら説明する。この図７におけて、グラフＡは、後述する実施例１における測定結果である。
図７に示されたグラフＡにおいて、光学シート面に対して垂直な方向のメインピークＡ１０とは別に、サブピークＡ１１，Ａ１２が生じる。これは次のような理由による。詳細には、実施形態１の光学シート１３では、各開口部１３２がレンズ部１３５それぞれの光軸付近に設けられている。そのため、開口部１３２から入射した光は、所定のレンズ部１３５のみに入射するのではなく、その隣接したレンズ部１３５にも入射する。それ故に、光学シート面に対して垂直な方向とは異なる角度に対しても光線が揃い、この光線がサブピークＡ１１，Ａ１２となって現れる。
【００３６】
図７においてグラフＢは、光学シート１３の開口部１３２がレンズ部１３５の光軸からずれた場合の測定結果を示している。
図７のグラフＢに示すように、開口部１３２を光軸から離した場合にも、開口部１３２が光軸にある場合と同様の現象が生じる。そのため、複数の角度で光線が揃えられ、メインピークＢ１０以外にサブピークＢ１１，Ｂ１２が生じる。
この複数の角度で光線が揃う効果は特に、レンチキュラーレンズ等のように一方向に長い構造を持ったレンズで大きくなる。マイクロレンズアレイ等のようにレンズ部が二次元的に分離した構造では、条件によってはサブピークが発生する場合もあるが、一方向に長い構造のレンズよりは比較的発生しにくい。
【００３７】
サブピークの発生は、目的の角度の輝度が強くなれば他の角度に輝度の強いところがあってもよいような用途では問題にならない。しかし、サブピークの発生は、視野角制限が必要な液晶ディスプレイの光源等のように、所望の角度以外では光線が揃わないようにすることが必要な用途では問題となる。
【００３８】
このような実施形態１の光学シート１３においてはサブピークが発生するという指向性の課題は、本実施形態２によって次のように解決される。
図２（ａ）に示すように、光学シート２３における端部間距離Ｄ１を光学シート１３における端部間距離Ｄ０よりも大きくする。詳細には、開口部２３２の開口幅を開口部１３２の開口幅と同じにした状態で、レンズピッチＰ１をレンズピッチＰ０よりも大きくする。これによって、レンズ部２３５間の間隔が広がるので、所定の開口部２３２から所定のレンズ部２３５に入射する光が、その隣接したレンズ部２３５に入るのを防ぐことができる。それ故、本実施形態２の光学シート２３を用いることによって、所定の角度、例えば光学シート面に対して垂直な方向にだけ光線を揃えることができるので、視野角制限が必要な用途に対応することができる。
【００３９】
発明の実施の形態３．
発明の実施の形態３においては、実施形態２と同様にレンズ間の間隔が広げられた光学シートの他の一例について説明する。後述するように、本実施形態３における光学シートの構成は、実施形態２の光学シート２３よりも指向性をより確実に高めるための構成である。
まず、図３を用いて、本実施形態における光学シートの構成について具体的に説明する。図３の側面模式図に、本発明に係る光学シートの他の一例が示されている。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態３における光学シート３３のレンズ構造体３３３は、複数のレンズ部３３５に加え、複数の平坦部３３６を有する。平坦部３３６は、レンズ部３３５と異なり、実質的にレンズ効果を有しない非レンズ部の一例である。この平坦部３３６にはレンズ効果がないため、入射した光を集光することがなく、ここに入射した光線がサブピークを生成することがない。この平坦部３３６は、集光作用がなければどのような平面構造を有しても問題ないが、全反射条件を満たす平面となっていることが好ましい。従って、平坦部３３６は、入射光が出射するのを防ぐ機能を有する。これら複数の平坦部３３６は、各レンズ部３３５の間に配設され、複数のレンズ部３３５を連結している。
ここで、非レンズ部は、レンズ効果が全くない部位のみならず、レンズ効果が小さい部位を含み、無視できる程度にしか光を出射しない部位を含む。従って、平坦部３３６は、レンズ効果の小さい面、レンズ効果の全くない平面や平面に近い面でもよく、レンズ効果が多少あるとしても一般的に平面と考えることができる面も含む。
【００４１】
図３においては、光学シート３３における複数のレンズ部３３５間のレンズピッチがＰ２によって、端部間距離がＤ２によって示されている。
図３に示すように、本実施形態３の光学シート３３におけるレンズピッチＰ２は、図２（ｂ）に示された実施形態１の光学シート１３におけるレンズピッチＰ０よりも大きい。これにともない、光学シート２３の端部間距離Ｄ１は、光学シート１３の端部間距離Ｄ０よりも大きい。これらに対して、光学シート１３，３３それぞれの開口部１３２，３３２の開口幅、すなわち離間した反射部１３４，３３４の間の距離は同じである。
【００４２】
このように、本実施形態３に係る光学シート３３においては、各レンズ部３３５の間に光を出射させない平坦部３３６が設けられている。そのため、所定の開口部３３２から入射された光は、平坦部３３６に到達して反射もしくは透過するが、隣のレンズ部３３５に入射することはない。それ故、本実施形態３に係る光学シート３３によって、サブピークが発生するのをより確実に防ぐことができる。
【００４３】
さらに、本実施形態３における光学シート３３は、サブピークの発生を抑制しながら、微小レンズに対応することができる。
詳細には、実施形態２の光学シート２３のように、レンズ形状がある程度以上大きい場合にはレンズピッチＰ１を広げて反射部２３４の間隔を離すことによってサブピークの発生を解消できる。しかし、レンズ形状が小さい場合には、端部間距離Ｄ１を離すことは製造上の観点から難しくなる。
具体的には、図２に示すように、各レンズ部２３５が互いに接した状態で端部間距離Ｄ１に対してレンズピッチＰ１を大きくすると、レンズ部２３５同士が接触する部分におけるレンズ部２３５同士がなす角度が鋭角に切れ込まれた形状となる。このようなレンズ部２３５を機械加工によって作製する場合には、ある程度以上に尖った鋭角部分は簡単に変形する。そのために、レンズ形状が小さい場合には、作製が困難となる。また、レーザー等の光線を用いて作製する場合にも同様であり、鋭角部分を作製することが難しい。
【００４４】
このように、実施形態２における光学シート２３では、レンズの大きさが小さくなった場合に対応することができない。これに対して、本実施形態３の光学シート３３においては、端部間距離Ｄ２に対してレンズピッチＰ２を広げ、それとともに、平坦部３３６とレンズ部３３５とが接触する部分が鋭角とならないように、その接触部分の角度を広げる。これによって、微小レンズを有するレンズ構造体３３３を作製することが可能となる。従って、本実施形態３の光学シート３３は、サブピークの発生を抑え、かつ微小レンズ構造に容易に対応することができる。
【００４５】
発明の実施の形態４．
実施形態１〜３におけるレンズ部１３５，２３５，３３５がレンチキュラーレンズであったが、本発明は、マイクロレンズにも適用することができる。発明の実施の形態４では、実施形態１における光学シート１３のレンズ部１３５をマイクロレンズにした場合について説明する。
図４に、本実施形態４の光学シート４３の一構成例が示されている。図４（ａ）は、その斜視模式図、図４（ｂ）は、その上面模式図、図４（ｃ）は、その側面模式図である。図４に示すように、光学シート４３のレンズ構造体４３３は、マトリクス状に配列された複数のレンズ部４３５を有する。すなわち、光学シート４３は、複数のレンズ部４３５がマイクロレンズアレイから構成されたマイクロレンズアレイシートである。
【００４６】
図５に、マイクロレンズアレイシートである光学シート４３が示され、図５（ａ）は、その上面模式図、図５（ｂ）は、その側面模式図、図５（ｃ）は、Ａ−Ａ'断面の断面模式図である。図５に示すように、光学シート４３の反射体４３１は、光学シート４３背面一体に形成されている。光学シート４３の開口部４３２は、マイクロレンズであるレンズ部４３５の光軸付近に複数形成されている。そのため、複数の開口部４３２は、マトリクス状に点在している。従って、実施形態１においては反射体１３１が複数のレンズ部１３５から構成されたのに対して、本実施形態４における反射体４３３は一体に連結されている。換言すれば、本実施形態４の反射体４３３は単数の反射部４３５から構成されている。
また、図５（ｃ）において、光学シート４３における複数のレンズ部４３５間のレンズピッチがＰ３によって、端部間距離がＤ３によって示されている。
【００４７】
このようにマイクロレンズアレイシートである光学シート４３の背面に開口部４３２、反射体４３４を形成することができる。この場合であっても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、実施形態１に限らず、実施形態２，３をマイクロレンズアレイシートに適応することができる。
具体的には、マトリクス状のマイクロレンズ（レンズ部４３５）のレンズピッチＰ３を広げたり、各マイクロレンズの間に非レンズ部を形成したりすることができる。この場合であっても、実施形態２，３と同様の効果を得ることができる。特に、マイクロレンズ（レンズ部４３５）の間に非レンズ部を形成することによって、微小なマイクロレンズアレイに対応することができる。
【００４８】
その他の発明の実施の形態．
発明の実施の形態１においては、開口部１３２がレンズ部１３５の光軸付近に設け、入射光線の光軸を光学シート面に対して垂直な方向に揃えた。これに対して、開口部を、レンズ部１３５の光軸から少しずれた位置に設けることができる。この場合には、光学シート１３から出射される光線を、光学シート面に対して垂直な方向から少しずれた角度に揃えることができる。
図７のグラフＢに、開口部１３２を光軸からずらした場合の光学シート１３における輝度分布が示されている。図７のグラフＢに示すように、この場合には、光学シート面に略垂直な方向（角度０°）からずれた位置にメインピークＢ０が発生している。すなわち、この場合の光線は、光学シート面に垂直な方向からずれた方向からずれた角度に揃えられている。また、グラフＡと同様に、グラフＢにおいてもメインピークＢ１０以外にサブピークＢ１１，Ｂ１２が生じている。
【００４９】
また、波形の開口部１３２、あるいは複数の点線状の開口窓を重ね合わせた開口部１３２等のように、ずれ量が適当に制御された開口部１３２を作製することもできる。これによって、出射光線を揃える方向を適宜制御することができ、視野角特性をより精密に制御することができる。このように、本発明に係る照明装置１において、任意の方向に、任意の角度範囲内に光源１１から発生した光線を揃えることができる。
【００５０】
なお、本実施形態の照明装置は、ハウジングと光学シートとが物理的に分離可能な構成であるが、物理的に一体構成であってもよい。すなわち、光源を収納可能な内部が中空のハウジングの光出射口に複数のレンズを設け、複数のレンズの配置位置に応じて、ハウジング内部に複数の反射部、開口部を配設することができる。
以下、本発明に係る照明装置の実施例について詳細に説明する。また以下においては、実施例１〜３について説明した後、これら実施例１〜３の比較対照となる比較例について説明する。
【実施例】
【００５１】
実施例１．
本実施例１で作製した光学シートは実施形態１の一実施例である。具体的には、まず、ホットエンボス法によって、図１（ｂ）に示す構造のレンチキュラーレンズシートを光学シート１３として作製した。成形材料として屈折率１．５のアクリルを用いて、レンチキュラーレンズ（レンズ部１３５）の曲率半径を４５μｍ、レンズ頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。
【００５２】
この光学シート１３の裏面（平滑面）に、反射金属をスパッタリング成膜し、フォトリソグラフィー法によって開口部１３２を形成した。これによって、光学シート１３の背面に反射体１３１を形成した。反射金属として炭酸マグネシウム、銀、アルミ、クロム、ニッケル等の異なる反射率の材料を用い、スパッタリングすることによって反射率の異なる試料を作製した。
【００５３】
ハウジング１２内面についても、同様の反射材料をスパッタリングして反射率の異なる試料を作製した。開口部１３２の形状は、スリット状として、開口幅を１０μｍとした。レンチキュラーレンズ（レンズ部１３５）の光軸に開口部１３２を設け、数種類の光学シート１３を作製した。この光学シート１３をハウジング１２の光出射口１２０に取り付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。
【００５４】
この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図７に示されている。図７においては、グラフＡ１が実施例１における輝度特性の測定結果であり、グラフＣ１が後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図７においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。
図７に示すように、実施例１の光学シート１３と比較例の従来の光学シートと比べると、実施例１の正面（角度０°）輝度が非常に狭い角度範囲で急激に強くなっていることが分かる。従って、本発明に係る光学シート１３を用いることによって、正面方向の指向性を高めることができた。
【００５５】
図８に、実施例１で作製したハウジング１２、光学シート１３の反射率と輝度の関係が示されている。図８においては、実線によってハウジング１２内表面の反射率と輝度の関係が示され、点線によって反射体１３１の反射率と輝度の関係が示されている。
図８に示すように、反射率が８０％以下になると輝度が半分以下に下がることが分かる。これらの結果から、本発明に係る光学シート１３のハウジング１２内表面と反射体１３１を、可視光が平均８０％以上の反射率で反射するように構成することによって、非常に急峻な集光特性を得ることができることがわかる。
【００５６】
実施例２．
実施例１におけるレンチキュラーレンズシートの開口部１３２を、実施例１のレンチキュラーレンズ（レンズ部１３５）の光軸から横に５μｍだけずらして作製した。
図７のグラフＢに、この場合の輝度の視野角依存性が示されている。図７に示すように、開口部１３２の位置をレンズ部１３５の光軸からずらすことによって、集光される角度が変化することが分かる。このように、開口部１３２の位置を変えることにより、集光する角度範囲を任意に制御することが可能であることが分かる。
【００５７】
実施例３．
本実施例３で作製した光学シートは実施形態３の一実施例である。具体的には、まず、ホットエンボス法によって、図３に示す構造のレンチキュラーレンズシートを光学シート３３として作製した。成型材料としては屈折率１．５のアクリルを用いて、レンチキュラーレンズ（レンズ部２３５）の曲率半径を２０μｍ、レンズ頂点位置からシート裏面までの厚さを５５μｍとした。隣接するレンチキュラーレンズ（レンズ部３３５）の間に平坦な部分（平坦部３３６）を設け、この平坦面の幅を変えた数種類の試料を作製した。
【００５８】
この光学シート３３の裏面（平滑面）に、銀をスパッタリング成膜し、フォトリソグラフィー法によって開口部３３２を形成した。これによって、光学シート３３の背面に反射体３３１を形成した。開口部３３２の形状は、スリット状として、開口幅を１０μｍとした。レンチキュラーレンズ（レンズ部３３５）の光軸に、開口部３３２を設け、光学シート３３を作製した。この光学シート３３をハウジング１２の光出射口１２０に取り付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。
【００５９】
この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図９に示されている。図９においては、グラフＡ２が実施例３における輝度特性の測定結果であり、グラフＣ２が後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図９においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。なお、図９は、実施例３のレンチキュラーレンズ間の幅が１０μｍ、すなわち平坦部３３６の幅が１０μｍである場合の測定結果である。
図９に示すように、実施例３の光学シート３３を用いることによって、輝度ピークが正面方向にメインピークＡ２０だけが発生した。従って、各レンズ部３３５の間に平坦部３３６を設けることによって、サブピークをほとんど除去することができ、正面方向の指向性を確実に高めることができた。
【００６０】
図１０に、実施例３で作製した光学シート３３において、平坦部３３６の幅を変えた場合のメインピークとサブピークの比が示されている。繰り返しのレンズピッチＰ２と開口部からレンズ端までの端部間距離Ｄ２の比Ｐ／Ｄが２．４以下になると、サブピークがメインピークの半分以上に減少することがわかる。
【００６１】
実施例４．
本実施例４で作製した光学シートは実施形態４の一実施例である。具体的には、まず、ホットエンボス法によって、図４に示す構造のマイクロレンズアレイシートを光学シート４３として作製した。成型材料としては屈折率１．５のアクリルを用いて、レンズ構造体４３３のマイクロレンズ（レンズ部４３５）の曲率半径を４５μｍ、レンズ頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。マイクロレンズ（レンズ部４３５）の配置は、六方最密配置として、レンズ頂点間の最短距離（レンズピッチ）を５０μｍとした。
【００６２】
この光学シート４３の裏面（平滑面）に、銀をスパッタリング成膜して反射体４３１、開口部４３２を形成する。図５に示すように、フォトリソグラフィー法によって開口部４３２を形成し、これによって、光学シート４３の背面に反射体４３１を形成した。開口部４３２の形状は円状として、開口径を１０μｍとした。開口部４３２の位置はマイクロレンズ（レンズ部４３５）の光軸に、開口部４３２を設け、光学シート４３を作製した。この光学シート４３をハウジング１２の光出射口１２０に取り付けて照明装置１を作製し、その輝度特性を測定した。
【００６３】
この作製した照明装置１の輝度の視野角依存性が図１１に示されている。図１１においては、グラフＡ３が実施例４における輝度特性の測定結果であり、グラフＣ３が後述する比較例１における輝度特性の測定結果である。また、図１１においては、後述する比較例１のピーク輝度強度を１としたときの相対輝度が示されている。
図１１に示すように、実施例４の光学シート４３の場合にもまた、実施例１の光学シート１３と同様に、輝度ピークが正面方向にメインピークＡ３０が発生した。従って、マイクロレンズアレイシートである光学シート４３の場合にもまた、実施例１と同様にサブピークＡ３１，Ａ３２が発生しているが、正面方向の指向性を高めることができた。
【００６４】
比較例１．
まず、ホットエンボス法によって、図６に示す構造の三角柱プリズムシート９３を作製した。成形材料として屈折率１．５のアクリルを用いて、プリズム頂点位置からシート裏面までの厚さを１２０μｍとした。三角柱プリズム９３１の頂角は９０°、レンズピッチは５０μｍとした。この光学シートをハウジングの出射口に取り付けて従来の照明装置を作製し、その輝度特性を測定した。
この従来の照明装置の輝度の視野角依存性が図１２に示され、グラフＣ４が輝度特性を示し、グラフＣ５が三角柱プリズムシート９３を２枚、三角柱プリズム９３１が直交するように重ねた場合の輝度特性を示す。また、グラフＣ４示された比較例は、上記の実施例１〜３の比較対照となった比較例である。
なお、本実施例では反射体を構成する反射層の形成をスパッタリング法、開口部の形成をフォトリソグラフィー法で行っているが、この方法に限定されるものではなく、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、塗布法、印刷法等の他の方法を用いてもなんら問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る照明装置の一構成例を示す概略模式図である。
【図２】本発明に係る光学シートの他の一例を示す側面模式図である。
【図３】本発明に係る光学シートの他の一例を示す側面模式図である。
【図４】本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。
【図５】本発明に係る光学シートの他の一例を示す模式図である。
【図６】従来の光学シートの一例を示す斜視模式図である。
【図７】本発明に係る照明装置の輝度特性の一例を示すグラフである。
【図８】本発明に係る光学シートの反射体の反射率と輝度の関係グラフである。
【図９】本発明に係る照明装置の輝度特性の他の一例を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る照明装置のメインピークとサブピークの比を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る照明装置の輝度特性の他の一例を示すグラフである。
【図１２】従来の照明装置の輝度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１…照明装置、１１…光源、１２…ハウジング、１３…光学シート、
１２０…光出射口、１３１…反射体、１３２…開口部、１３３…レンズ構造体、
１３４…反射部、１３５…レンズ部
２３…光学シート、２３１…反射体、２３２…開口部、２３３…レンズ構造体、
２３４…反射部、２３５…レンズ部
３３…光学シート、３３１…反射体、３３２…開口部、３３３…レンズ構造体、
３３４…反射部、３３５…レンズ部、３３６…平坦部
４３…マイクロレンズアレイシート、４３１…反射体、４３２…開口部、
４３４…レンズ構造体、４３５…マイクロレンズ
９３…三角柱プリズムシート、９３１…三角柱プリズム
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004498987.tif 000009
【図９】
0004498987.tif 000010
【図１０】
0004498987.tif 000011
【図１１】
0004498987.tif 000012
【図１２】
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