(57)【要約】【課題】複数の棒状光源を並設してなる面状光源において、輝度ムラを極めて低く抑える。【解決手段】略一定の平面内において、それぞれの長軸と交わる方向に並べて配置された複数の棒状光源13と、該光源13の１つ毎に、その前方側において光源13に沿って延びる状態に配置された、光源13から遠い部分ほどより高透過率とされた透過制御部材14と、１つの透過制御部材14の光源に沿って延びる一側端近傍に一端が位置し、他端が前記一端と比べてより前記平面に近い位置に有る状態にして、該平面に対して傾けて配置された板状の透光性部材15と、この透光性部材15および透過制御部材14の前方側に配置された拡散板16と、複数の棒状光源13の後方側に配された反射部材18とから面状光源10を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略一定の平面内において、それぞれの長軸と交わる方向に並べて配置された複数の棒状光源と、
該光源の１つ毎に、その前方側において光源に沿って延びる状態に配置された、光源から遠い部分ほどより高透過率とされた透過制御部材と、
１つの透過制御部材の光源に沿って延びる一側端近傍に一端が位置し、他端が前記一端と比べてより前記平面に近い位置に有る状態にして、該平面に対して傾けて配置された板状の透光性部材と、
この透光性部材および前記透過制御部材の前方側に配置された拡散板と、
前記複数の棒状光源の後方側に配された反射部材とからなる面状光源。
【請求項２】
前記透光性部材がアクリル板からなることを特徴とする請求項１記載の面状光源。
【請求項３】
前記透過制御部材が、光源からの光を反射する反射部材に多数の孔が形成され、それらの孔の開口率を調整することによって透過率が調整されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の面状光源。
【請求項４】
前記複数の棒状光源が、それぞれの長軸と直交する方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の面状光源。
【請求項５】
前記複数の棒状光源が、蛍光ランプからなることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の面状光源。
【請求項６】
前記透過制御部材が、前記透光性部材と同一の部材に透過制御機能を直接付与することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面状光源に関し、特に詳細には、棒状光源が複数並設されてなる面状光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば広告用ディスプレイや室内照明用に、面状光源が広範に利用されている。そのような面状光源としては、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）光源のように発光体自体が面状になっているものの他に、複数の蛍光ランプ等の棒状光源を並設して用いるものも知られている。
【０００３】
この後者の面状光源は基本的に、一例として特許文献１に示されるように、略一定の平面内において、それぞれの長軸と交わる方向（多くの場合は直交する方向）に並べて複数の棒状光源を配置し、それらの前方側つまり光取り出し側に、輝度を均一化する乳白色半透明板等の拡散板を配置するとともに、光源の後方側には反射部材を配して構成されたものである。そのような構成の面状光源においては、上記拡散板等による輝度均一化の効果が低いと、棒状光源に近い部分では輝度が高く、遠い部分では輝度が低いというように、輝度ムラが発生することになる。
【０００４】
そこで従来、上記特許文献１にも示されているように、棒状光源の前方側において光源に沿って延びる状態にして、光源から遠い部分ほどより高透過率とされた透過制御部材を配設しておくことも提案されている。なお、ここで言う「透過率」とは、光学的な透過率そのものを指す他、光学的な透過率（反射率）は一定の部材において開口率が調整されることにより、単位面積当たりの光透過の程度が変えられている場合において、その光透過の程度の大小をも指すものとする。
【０００５】
具体的にこの透過制御部材は、例えば透明部材にドット状の反射部材を多数貼り付け、その密度を光源に近い位置ではより高く、遠い位置ではより低く設定する等によって、上述のような光透過の程度の分布を得るものである。そのような透過制御部材を備えた面状光源においては、棒状光源から真っ直ぐ、あるいはそれに近い角度で前方に出射する光の多くは透過制御部材で反射して後方の種々の方向に戻り、光源後方の反射部材で反射してから前方に出射するのに対し、棒状光源から斜め方向に出射した光の多くは透過制御部材をそのまま透過して反射は少なくなるので、本来光源に近いほど高輝度となる傾向を補償して輝度均一化の効果が得られる。
【特許文献１】特開平１１−３２９０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上に述べた特許文献１に示される構造は、面状光源の輝度を均一化する上で一定の効果を有するものであるが、輝度ムラを低減する上でさらに改良の余地が残されている。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数の棒状光源を並設してなる面状光源において、輝度ムラを極めて低く抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による面状光源は、先に述べたように棒状光源と拡散板との間に透過制御部材を配設してなる面状光源において、透過制御部材の側方にさらに板状の透光性部材を配置して、それにより輝度均一化効果を高めたものであり、より具体的には、
略一定の平面内において、それぞれの長軸と交わる方向に並べて配置された複数の棒状光源と、
該光源の１つ毎に、その前方側つまり光取り出し側において、光源に沿って延びる状態に配置された透過制御部材と、
１つの透過制御部材の光源に沿って延びる一側端近傍に一端が位置し、他端が前記一端と比べてより前記平面に近い位置に有る状態にして、該平面に対して傾けて配置された板状の透光性部材と、
この透光性部材および前記透過制御部材の前方側に配置された拡散板と、
前記複数の棒状光源の後方側に配された反射部材とからなることを特徴とするものである。
【０００９】
なお上記の透光性部材は、例えばアクリル板等から形成することができる。また上記透過制御部材としては、光源からの光を反射する反射部材に多数の孔が形成され、それらの孔の開口率を調整することによって透過率が調整されたもの等を好適に用いることができる。
【００１０】
一方、上記複数の棒状光源は、例えばそれぞれの長軸と直交する方向に並べて配置される。また該複数の棒状光源としては、例えば蛍光ランプを適用することができる。
【００１１】
また上記透過制御部材は、透光性部材と同一の部材に透過制御機能を直接付与することにより形成されたものであってもよい。より具体的には、透光性部材と同一の部材（透明アクリル板等）にスクリーン印刷を施して透過制御機能を付与し、その部分を透過制御部材とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による面状光源は、光源の１つ毎に、その前方側において光源に沿って延びる状態に配置された透過制御部材を有しているので、先に説明した特許文献１に示される面状光源におけるのと同様にして、輝度均一化の効果を得ることができる。
【００１３】
本発明による面状光源はそれに加えてさらに、１つの透過制御部材の光源に沿って延びる一側端近傍に一端が位置し、他端が前記一端と比べてより前記平面（棒状光源が並んでいる平面）に近い位置に有る状態にして、該平面に対して傾けて配置された板状の透光性部材と、複数の棒状光源の後方側に配された反射部材とを備えているので、棒状光源から透光性部材を通過する方向に斜め前方に出射した光の一部が、この透光性部材の表面で反射して後方側に戻り、さらに反射部材で反射して前方側に出射するようになる。つまり、棒状光源から斜め前方に出射した光の一部が、上記透光性部材および反射部材が無い場合と比べて、より側方側に拡がって出射するようになるので、輝度均一化の効果がより高くなり、輝度ムラを極めて低く抑えることが可能となる。
【００１４】
また特に上記透過制御部材が、透光性部材と同一の部材に透過制御機能を直接付与することにより形成されたものである場合は、それら両部材が一体化したことにより保守点検等が容易になるとともに、上記課題を解決できる面状光源を安価に得ることができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２はそれぞれ、本発明の一実施形態による面状光源10を示す一部破断斜視図および一部破断立面図である。図示の通りこの面状光源10は、矩形の有底箱状に形成されたケース11と、このケース11の底板11ａ上に取付け器具12（図１では省略）を介して固定された複数の直管状蛍光ランプ13と、この蛍光ランプ13の１つ毎にその前方側（光取り出し側で、図中上方側）に配置された透過制御部材14と、１つの透過制御部材14の一側端（つまり蛍光ランプ13の並び方向の端部）から外に張り出した部分15ａを有する透明アクリル板15と、この透明アクリル板15および上記透過制御部材14の前方側に配置されて周縁部がケース11に固定された拡散板16と、その上に配置された透明カバー板17と、複数の蛍光ランプ13の後方側に配されてケース底板11ａの上に固定された反射部材18とから構成されている。
【００１７】
本実施形態における蛍光ランプ13は一例として直径８ｍｍの冷陰極ランプであり、同じ長さのものが４本、各長軸と直交する方向に並べて、各々ケース底板11ａから等距離の位置に配されている。すなわち本例では、これらの蛍光ランプ13が、ケース底板11ａと平行な一平面内に各ランプ長軸が含まれる状態に配置されている。
【００１８】
透過制御部材14は図３に詳しく示す通り、表面に高反射率の白色塗装が施された略長方形状の金属板に多数の小孔14ａが形成されてなるパンチングメタルであり、その長手方向が蛍光ランプ13の長軸と平行となる向きにして、該蛍光ランプ13に沿って延びるように配設されている。本例において小孔14ａは、透過制御部材14の長手方向（図３の左右方向）に一列に延び、このような列が透過制御部材14の幅方向（図３の上下方向）に合計９列並ぶように設けられている。そして小孔14ａの径は、蛍光ランプ13に最も近い所に位置する中央列の小孔14ａが最も小さく、透過制御部材14の幅方向外側に行くにつれてより大きくなるように設定されている。つまり小孔14ａの径は５通り（最外側のみ半円形状）とされ、それらの径は一例として３ｍｍ、３．５ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍとされている。
【００１９】
一方透明アクリル板15は、1枚の部材を２箇所で折り曲げて断面傘状に形成されたものであり、その中央部15ｂに上記透過制御部材14が固定されている。この中央部15ｂの左右外側に位置する張出し部15ａは、１つの透過制御部材14の蛍光ランプ13に沿って延びる一側端近傍に一端が位置し、他端が上記一端と比べてより前記平面（蛍光ランプ13の各長軸を含む面）に近い位置に有る状態にして、該平面に対し傾けて配置されている。
【００２０】
拡散板16は、例えば乳白色の半透明アクリル板等から形成されたものである。また、その上の透明カバー板17は、透明アクリル板等から形成されて拡散板16を保護する。なお、本実施形態の面状光源10が通常の照明用に使用される場合は、上記構成の透明カバー板17をそのまま適用できるが、広告看板等のディスプレイを裏側から照明する光源として用いられる場合は、上記透明カバー板17に代えて、広告等の表示がなされたディスプレイ体を適用すればよい。あるいは、そのようなディスプレイ体を、透明カバー板17の上下にさらに重ねて配置してもよい。
【００２１】
反射部材18は透過制御部材14と同様に、表面に高反射率の白色塗装が施された金属板あるいは樹脂板等から形成されたものである。
【００２２】
以下、上記構成を有する本実施形態の面状光源10の作用について説明する。拡散板16は、図２に示すように各蛍光ランプ13から発せられた光Ｌ１を拡散させることにより、該拡散板16の略全面から出射する光の輝度をその面内において均一化する。また、各蛍光ランプ13から後方側に出射した光Ｌ２は、反射部材18で反射してから前方側に出射し、その光路はまちまちなものとなって拡散板16に至るので、この点からも、拡散板16の面内の輝度を均一化する効果が得られる。
【００２３】
また、蛍光ランプ13から前方側に出射した光の一部は、図中Ｌ３で示すように透過制御部材14で反射し、あるいはそこに形成された複数の小孔14ａをそのまま通過するが、それらの小孔14ａが前述の通りに形成されていることにより、さらなる輝度均一化の効果が得られる。すなわちこの透過制御部材14において、蛍光ランプ13に近いその幅方向中央部近辺では小孔14ａの開口率が低く、蛍光ランプ13から遠い側端部に行くにつれてこの開口率が高くなっているので、透過制御部材14の幅方向中央部では光がより多く反射して透過し難く、幅方向外側に行くほど光が反射し難くなって、より多くの光が透過するようになっている。そこで、本来蛍光ランプ13に近いほど高輝度となる傾向を補償して、拡散板16の面内の輝度をさらに均一化する効果が得られる。
【００２４】
なお、以上述べたパンチングメタルからなる透過制御部材14に代えて、光学的な透過率が、蛍光ランプ13から遠くの部分ほど高くなるように調整された透過制御部材を用いても、基本的に同様の効果を得ることができる。
【００２５】
以上のことに加えて本実施形態の面状光源10では、前述した透明アクリル板15が設けられていることにより、より一層高い輝度均一化効果が得られている。以下、その点について詳しく説明する。図３に示す通り、蛍光ランプ13から前方側に出射して特にこの透明アクリル板15（具体的にはその張出し部15ａ）に入射した光Ｌ４の多くは、そのまま該透明アクリル板15を透過して拡散板16に入射するが、一部はこの透明アクリル板15の表面で反射して後方側に戻り、反射部材18で反射してから前方側に出射する。つまり、透明アクリル板15の張出し部15ａに向かって出射した光Ｌ４は、もしこの透明アクリル板15が無ければ全部がそのままの光路で進行するが、該透明アクリル板15が設置されていることにより一部が本来の光路から分岐し、光路が多様化した上で拡散板16に入射するので、この点から輝度均一化の効果がより高められることになる。
【００２６】
以上説明した透明アクリル板15による輝度均一化の効果について、図４のグラフを参照して具体的に説明する。同図の曲線ａは、上記構成を有する面状光源10の蛍光ランプ並び方向に亘る輝度分布特性を測定した結果を示している。また同図の曲線ｂは、上記構成の面状光源10から透明アクリル板15を除いた構成、曲線ｃは上記構成の面状光源10から透明アクリル板15および透過制御部材14を除いた構成における同特性をそれぞれ測定した結果を示すものである。
【００２７】
なおこの測定に使用した面状光源10において、蛍光ランプ13の直径は８ｍｍ、発光部の長さは９００ｍｍ、それらの配置ピッチは１５０ｍｍである。また前述した５通りの大きさの小孔14ａを有する透過制御部材14の長さは約８６０ｍｍ、幅は約４０ｍｍである。そして透明アクリル板15の張出し部15ａの長さは約８６０ｍｍ、幅は約５５ｍｍ、厚さは１ｍｍ、該張出し部15ａと拡散板16とのなす角度は１２°である。
【００２８】
輝度の測定は、透明カバー板17から３ｍ離れた位置において、図４の横軸に示す「１」〜「７」の箇所において行った。測定箇所「１」、「３」「５」および「７」は、４本の蛍光ランプ13にそれぞれ正対する箇所、測定箇所「２」、「４」および「６」は上記測定箇所「１」、「３」「５」および「７」の中間位置である。したがって、これらの測定箇所の相互の間隔は７５ｍｍである。なお、測定は各箇所において３回ずつ行い、それらの平均値を測定値として採用し、各々７つの測定値を補間して図４のグラフを作成した。
【００２９】
この図４に示される通り、透明アクリル板15および透過制御部材14を備えない面状光源（曲線ｃ）と比べて、透過制御部材14を設けた面状光源（曲線ｂ）は輝度均一化効果がより高いものとなっているが、透過制御部材14に加えて透明アクリル板15も設けた本発明による面状光源10（曲線ａ）は、同効果がさらに高いものとなっている。なお、図４中の曲線ａ、ｂ、ｃの基になったそれぞれ７つの測定値（上記平均値）の標準偏差は、各々５０．３６、９２．０４、３７２．４０である。
【００３０】
以上、棒状光源として直管状の蛍光ランプ13が用いられた実施形態について説明したが、本発明において用いられる棒状光源はそれに限られるものではなく、従来公知のその他の棒状光源、例えば発光ダイオードアレイ等や、さらには湾曲した形状の棒状光源も適用可能であり、そのようにした場合も、先に説明した本発明の効果を同様に奏するものである。
【００３１】
また以上説明した実施形態においては、複数の棒状光源、拡散板をそれぞれ概略的にＢ、Ｓとし、また棒状光源の並び方向を矢印Ａで表すと、図５に示す通りの光源配置パターンを有するものであるが、本発明においてはその他の光源配置パターンを適用することも可能である。以下、そのような光源配置パターンの例について説明する。
【００３２】
図６に示すパターンは、複数の同じ長さの棒状光源Ｂが、それぞれの長軸と直交する方向に並び、かつ該長軸の方向に違いにずれた状態に配置されたものである。この場合は拡散板Ｂとして図示のような形状のものが用いられ、平行四辺形状の面状光源が構成されることになる。
【００３３】
図７に示すパターンは、長さが互いに異なる複数の棒状光源Ｂが、それぞれの長軸と直交する方向に、長さ順に並べられたものである。この場合は拡散板Ｓとして図示のような形状のものが用いられ、三角形状の面状光源が構成されることになる。
【００３４】
図８に示すパターンは、複数の同じ長さの棒状光源Ｂが放射状に並べられたものである。つまりこの場合の棒状光源の並び方向Ａは、円弧に沿ったものとなる。そしてこの場合は拡散板Ｓとして図示のような形状のものが用いられ、半円形状の面状光源が構成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態による面状光源の一部破断斜視図
【図２】図１の面状光源の一部破断立面図
【図３】図１の面状光源を構成する透過制御部材の平面図
【図４】図１の面状光源と従来の面状光源の輝度分布特性を比較して示すグラフ
【図５】本発明の面状光源における光源配置パターン例を示す概略図
【図６】本発明の面状光源における光源配置パターンの別の例を示す概略図
【図７】本発明の面状光源における光源配置パターンのさらに別の例を示す概略図
【図８】本発明の面状光源における光源配置パターンのさらに別の例を示す概略図
【符号の説明】
【００３６】
10    面状光源
11    ケース
13    直管状蛍光ランプ
14    透過制御部材
15    透明アクリル板
15ａ  透明アクリル板の張出し部
16    拡散板
17    透明カバー板
18    反射部材
【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】
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