(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源からの照射光を入射して導光する導光体とを備え、前記導光体の前面側に前記光源から照射される光を反射させる反射面と、照射光を半径方向外側へと屈折透過させる第１の屈折面とを横方向に連続させて形成するとともに、前記第１の屈折面から前記導光体の底面に向かって逆テーパ状に前記反射面からの反射光を屈折透過させる第２の屈折面を形成したことにより、前記光源から前記反射面に指向する照明光は前記逆テーパ状の第２の屈折面に向けて反射され、該第２の屈折面によって屈折されて半径方向外側に拡がることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射面と、該反射面の横方向に連続する前記第１の屈折面とが滑らかな凸球面状の曲面から構成されていることにより、前記反射面より外側に照射される照明光は、前記第１の屈折面によって屈折して半径方向外側に拡がり、前記光源から前記第２の屈折面に直接照射される照明光は、該第２の屈折面７の内面で反射して半径方向外側に拡がって照射されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光体の断面形状として前記光源の光軸を中心とした回転対称であ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】
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から入射した照明光を半径方向外側に指向させるように構成した照明装置、特に光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の照明装置の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）は小型で高輝度であり、製造コストが安価、且つフルカラー表示が実現可能であるから、近年では例えば、各種液晶表示装置などにおけるバックライトとして広く普及している。このようなバックライトユニットの光源としてＬＥＤ等の点光源を複数個並べたものを光源として用いる場合、導光板の出射面から出射される照明光には、点光源の有るところと無いところに対応した輝度むらが発生しやすい。このため、特許文献１には、図３に示すように光源としてのＬＥＤと、このＬＥＤに被せて該ＬＥＤから照射された照明光を導光するレンズＲ（導光体）とを備え、レンズＲの前面側に形成した湾曲した左右一対の反射面ａを形成するとともに、この反射面ａで反射した反射光をレンズの光軸に対して略垂直な方向に屈折させる第１の屈折面ａ１と、この第１の屈折面ａ１と連続してＬＥＤから照射された照明光をレンズの光軸に対して略垂直な方向に屈折させるために鋸歯状の第２の屈折面ａ２と、底面から第２の屈折面ａ３へと連続するスムーズな曲面ａ３とを備え、ＬＥＤの照明光を反射面ａによって第１の屈折面ａ１へと反射し、その第１の屈折面ａ１によってレンズの中心に略垂直な方向へと照射するとともに、第２の屈折面ａ２に直接入射する光を第２の屈折面ａ２によってレンズの光軸に対して略垂直な方向に屈折させる側面放射ＬＥＤ及びレンズを提案している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に示す側面放射発光素子によれば、ＬＥＤから照射した照明光の大部分をレンズＲの反射面ａと第１の屈折面ａ１及び第２の屈折面ａ２によってレンズＲの光軸に対して略垂直な方向（側方）へと屈折させることによって特許文献１の図１２に示すように、ＬＥＤからの照明光を広く拡散させ、ＬＥＤを設置した部分が局部的に明るく照明されるといった所謂、輝度むらの発生を抑えるようにしている。しかし、特許文献１に示すレンズＲは、反射面ａから反射した反射光を第１の屈折面ａ１に反射させ、反射面ａから外側の照明光については、第２の屈折面ａ２にて側方に屈折させることから、図３に示すように、反射面ａと第１の屈折面ａ１及び鋸歯状の第２の屈折面ａ２がレンズの光軸方向に並んだ構成となり、特に、第２の屈折面ａ３が鋸歯状に連続した形状であるためレンズの底面から反射面ａの頂点までの高さ寸法ｈが増大する。このため、照明装置のコンパクト化並び薄型化には不向きな面があった。
【０００５】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものであって、光源の輝度むらの発生を抑えるとともに、照明光の導光体の高さ寸法を低く抑えて薄型化が可能な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】
【０００６】
請求項１の照明装置は、光源と、この光源からの照射光を入射して導光する導光体とを備え、前記導光体の前面側に前記光源から照射される光を反射させる反射面と、照射光を半径方向外側へと屈折透過させる第１の屈折面とを横方向に連続させて形成するとともに、前記第１の屈折面から前記導光体の底面に向かって逆テーパ状に前記反射面からの反射光を屈折透過させる第２の屈折面を形成したことにより、前記光源から前記反射面に指向する照明光は前記逆テーパ状の第２の屈折面に向けて反射され、該第２の屈折面によって屈折されて半径方向外側に拡がることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、前記反射面と、該反射面の横方向に連続する前記第１の屈折面とが滑らかな凸球面状の曲面から構成されていることにより、前記反射面より外側に照射される照明光は、前記第１の屈折面によって屈折して半径方向外側に拡がり、前記光源から前記第２の屈折面に直接照射される照明光は、該第２の屈折面７の内面で反射して半径方向外側に拡がって照射されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の照明装置は、請求項１又は２記載の照明装置は、前記導光体の断面形状として前記光源の光軸を中心として回転対称に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の照明装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置は、前記光源がＬＥＤであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の照明装置によれば、光源と、この光源からの照射光を入射して導光する導光体とを備え、前記導光体の前面側に前記光源から照射される光を反射させる反射面と、照射光を半径方向外側へと屈折透過させる第１の屈折面とを連続させて形成するとともに、前記第１の屈折面から前記導光体の底面に向かって前記反射面からの反射光を屈折透過させる第２の屈折面を形成したことにより、照明光を外側に拡がるように案内する反射面と第１の屈折面とが導光体の径方向に連続することから、導光体の高さ寸法を可及的に抑えることができ、導光体の薄型化を図ることができる。
【００１１】
請求項２の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置において、前記反射面と第１の屈折面とが滑らかに連続する凸球面状の曲面から構成されているから、導光体内に入射した光源からの照明を反射面によって第２の屈折面へと効果的に反射することができるとともに、第１の屈折面によって光源からの照明を導光体の外側に拡がるように放射状に屈折させることができる。
【００１２】
請求項３の照明装置によれば、請求項１又は２記載の照明装置において、前記導光体の断面形状として前記光源の光軸を中心とした回転対称であるから、導光体の成形加工も容易である。
【００１３】
請求項４の照明装置によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置は、前記光源がＬＥＤであるから、小型で高輝度であり、製造コストが安価、且つフルカラー表示が実現可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図１及び図２を参照して説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反さない範囲で、実施例において説明した以外のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【００１５】
図１は、本発明の実施例による照明装置の断面図、図２は導光体内に入射した照明光の向きを示す説明図である。同図において、本実施例の照明装置１は、光源としてのＬＥＤ２と、このＬＥＤ２からの照射光を入射して導光する導光体３とから成る。導光体３はＰＭＭＡ又はポリカーボネートなどのような一定の屈折率を有する透明な樹脂材料によって成形され、底面中央部にＬＥＤ２を収容する球面状凹部４と、ＬＥＤ２からの入射光を反射する反射面５、ＬＥＤ２から照射された照明光を屈折させて透過する第１の屈折面６及び前記反射面５からの反射光を屈折させて透過する第２の屈折面７とを少なくとも有する。
【００１６】
反射面５は、表面に直接、白色あるいは銀色のテープを接着したり、白色あるいは銀色のインクやアルミ等の金属膜を印刷や蒸着した反射層（図示せず）によってＬＥＤ２から照射された照明光を反射するものであり、ＬＥＤ２の光軸Ｓから側方にずれた位置を中心として曲率半径Ｒ１がほぼ７．１１ｍｍの凸球面状の第1曲面５Ａと、その第1曲面５Ａの外側に滑らかに連続する曲率半径Ｒ２がほぼ９．１４ｍｍの凸球面状の第２曲面５Ｂとから構成されている。
【００１７】
第１の屈折面６は曲率半径Ｒ３がほぼ６．６４ｍｍの凸球面状の第３曲面６Ａと、その第３曲面６Ａの外側に滑らかに連続する曲率半径Ｒ４がほぼ２．６４ｍｍの凸球面状の第４曲面６Ｂとから構成され、第３曲面６Ａと前記反射面５の第２曲面５Ｂとの境界部分には凸部８が形成されている。
【００１８】
第２の屈折面７は、第１の屈折面６の外周から導光体３の底面３Ａに向かって逆テーパ状に連続するものであり、曲率半径Ｒ５がほぼ５１．５３ｍｍの曲面から構成され、前記反射面５からの反射光が第２の屈折面７によって屈折し、導光体３の外側に拡散する。
【００１９】
前記ＬＥＤ２はプリント基板（図示しない）に実装され、ＬＥＤ２から裏面側に出射される光は、プリント基板の表面で反射されて導光体３の内部に入射される。また、導光体３の反射面５、第１の屈折面６及び第２の屈折面７は、ＬＥＤ２の光軸Ｓを中心とした回転対称であり、導光体３全体としては直径Ｌ１がほぼ１１．８ｍｍ、高さＨがほぼ３．２ｍｍ、底面の直径はほぼ４．７ｍｍである。
【００２０】
以上のように構成される本実施例においては、図２に示すように、光源となるＬＥＤ２から前方に照射される照明光の大部分は反射面５と第１の屈折面６に向かい、反射面５に指向する照明光は第２の屈折面７へ反射され、第２の屈折面７によって屈折し、半径方向外側に拡がる。また、反射面５より外側に照射される照明光は、第１の屈折面６によって屈折し、半径方向外側に拡がる。なお、ＬＥＤ２から第２の屈折面７に直接照射される照明光は、第２の屈折面７の内面で反射して半径方向外側に拡がって照射される。
【００２１】
以上のように、本実施例における照明装置１は、ＬＥＤ２から前方に向かって照射される照明光の大部分は反射面５、第１の屈折面６及び第２の屈折面７によって半径方向外側に拡散するように照射されるから、光源としてＬＥＤ２の有るところと無いところの輝度むらを解消し、均一的な照明が可能となる。また、導光体３の前面側に反射面５と第１の屈折面６とが横方向に連続させて形成し、反射面５の外周縁からの第２の屈折面７を導光体３の底面３Ａに向かってテーパ状に形成しているため、従来例で示すよう反射面から光源側に向かって第１の屈折面を連続させ、さらに、その第１の屈折面から鋸歯状の第２の屈折面及び曲面を縦方向（光軸方向）に連続させたにレンズ（導光体）に比べて導光体３の高さ寸法を可及的に抑えることができる。これにより、導光体３の薄型化を図ることができる。
【００２２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、導光体３の形状や導光体３を構成する反射面５、第１の屈折面６、第２の屈折面７の曲率あるいは、これら構成各部の寸法なども適宜選定すればよい。また、前記実施例では反射面５と第１の屈折面６との境界部分に凸部８を形成した例を示したが、凸部８を形成することなく、反射面５と第１の屈折面６とを滑らか連続させてもよく、導光体３の形状は適宜選定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例を示す導光体の断面図である。
【図２】同上、図２は導光体による照明光の向きを示す説明図である。
【図３】従来のレンズを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２  ＬＥＤ（光源）
３  導光体
５  反射面
５Ａ  第1曲面
５Ｂ  第２曲面
６  第１の屈折面
６Ａ  第３曲面
６Ｂ  第４曲面
７  第２の屈折面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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