(57)【要約】【課題】複数の点状光源を離散的に配列した照明装置に用いる導光板であって、光源の配列ピッチに起因する輝度ムラを効果的に低減すると同時に、導光板全域に渡って高効率な配向制御を可能とする、照明器具に最適な導光板および、かかる導光板を用いた照明装置を提供する。【解決手段】第１斜面Ｖ１Ａを、拡散角度σｙが拡散角度σｘより大きな異方性拡散面とすることにより、ＬＥＤ２の配列ピッチに起因する第１主面１１での輝度ムラを低減できる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて配置された複数の光源と、互いに略平行な反射面と出射面を備えてなり、前記光源からの光を前記反射面又は前記出射面に対して全反射を含む角度で入射させ反射させることを繰り返しながら導光し前記出射面から照明光を出射する導光板とを有する照明装置に用いる導光板であって、
前記導光板は屈折率が1.4より大きい媒質の素材から形成され、
前記反射面と前記出射面の少なくとも一方には、前記反射面又は前記出射面に対して傾いた傾斜面を有する光取り出し手段が少なくとも一つ設けられており、
前記光源からの光は、前記導光板に入射した後に、前記反射面又は前記出射面に全反射角を含む角度で入射し、前記傾斜面に入射した後に、前記出射面から出射するようになっており、
少なくとも前記光源に最も近い前記光取り出し手段の前記傾斜面は、複数の前記光源の配列方向と平行な方向の拡散角度（但し強度の半値全幅とする、以下同じ）σｙが、前記配列方向と垂直な方向の拡散角度σｘよりも大きい異方性拡散面を有することを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記反射面または出射面内における前記光源から導光方向に沿った距離をＬ１、前記光源の配列ピッチをＬＰとするとき、少なくともＬＰ＞Ｌ１を満たす領域の前記傾斜面が, 前記異方性拡散面を有することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
ＬＰ＞Ｌ１を満たす領域の前記傾斜面のみが, 前記異方性拡散面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
【請求項４】
前記光取り出し手段毎の前記異方性拡散面の前記拡散角度σｙは、前記光源から遠ざかるに従って小さくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導光板。
【請求項５】
全ての前記傾斜面における前記異方性拡散面において、前記拡散角度σｙ及び前記拡散角度σｘが同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導光板。
【請求項６】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導光板。
３＜σｙ／σｘ＜１７  かつ  ５゜＜σｙ      （１）
【請求項７】
前記光取り出し手段は、前記反射面に形成され、前記反射面に対して傾斜した前記傾斜面を含む少なくとも２面の斜面を有し、前記傾斜面で反射された光は全反射角を下回る角度で前記射出面に入射することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導光板。
【請求項８】
前記光取り出し手段は、前記反射面に形成されたＶ溝であり、前記Ｖ溝の斜面が前記傾斜面であることを特徴とする請求項７に記載の導光板。
【請求項９】
前記光取り出し手段は、前記出射面に形成され、前記出射面に対して傾斜した前記傾斜面を含む少なくとも２面の斜面を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導光板。
【請求項１０】
前記光取り出し手段は、前記出射面に形成された凸部であり、前記Ｖ溝の斜面が前記傾斜面であることを特徴とする請求項９に記載の導光板。
【請求項１１】
前記出射面から出射する光は、前記出射面の法線に対して、前記光源から遠ざかる方向に所定角度傾いた状態で進行することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の導光板。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の導光板を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
前記反射面と前記出射面に対して交差する端面に沿って所定の配設ピッチで配置されている複数の点状光源を有することを特徴とする請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記導光板の前記反射面に隣接して反射板を設けたことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記導光板の前記出射面に隣接して拡散板を設けたことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれかに記載の照明装置を有することを特徴とする照明スタンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板、照明装置及び照明スタンドに関し、特に、輝度ムラを低減できる導光板、照明装置及び照明スタンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、携帯電話機等の液晶表示パネル用として、光源から出射された光を液晶表示パネルに導く導光体及びこの導光体を備え液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置が知られている。特許文献１には、反射溝を設けた反射面と対向する出射面を異方性拡散透過面とすることにより、導光過程での導光板外への光取り出し効率を上げることにより高効率を得られるバックライト装置が開示されている。
【０００３】
ここで、反射溝を設けた反射面に対向する出射面が鏡面の場合、端面から導光板内へ入射した光は、対向する面間で全反射しながら、導光板全体に広がり、反射面の反射溝によって、全反射条件から外れた光のみが導光板外へと射出される。反射溝は、主に、光源配列方向と垂直な方向に導光する光の入射角度を全反射角よりも小さな角度とし、反射・偏向し対向する出射面から射出させる機能を有する。このとき、光源の配列方向と平行な方向に導光光を偏向する機能は小さく、効率的に導光板外へ射出させることは難しい。特許文献１では、反射溝を設けた反射面と対向する出射面に、入射面すなわち光源配列方向と平行な方向により大きな拡散度を持たせ、これにより導光板中へ入射した光が、入射面と対向する端面に到達する前に導光板外へ射出させることにより高効率な面光源装置を実現している。また、点光源を離散的に配列した場合、光源の配列方向に平行な方向の拡散度が大きい導光板は、光源の配置ピッチに起因する輝度ムラを低減する効果もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７０４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、全反射面として機能すべき射出面側の平面に拡散特性を持たせることにより、導光板中を全反射し導光する光も拡散を余儀なくされ、導光光が次第に指向性を失うために、光源から遠ざかるに従って出射光の配向特性の制御効率が下がるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、複数の点状光源を離散的に配列した照明装置に用いる導光板であって、光源の配列ピッチに起因する輝度ムラを効果的に低減すると同時に、導光板全域に渡って高効率な配向制御を可能とする、照明器具に最適な導光板および、かかる導光板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】
請求項１に記載の導光板は、間隔をあけて配置された複数の光源と、互いに略平行な反射面と出射面を備えてなり、前記光源からの光を前記反射面又は前記出射面に対して全反射を含む角度で入射させ反射させることを繰り返しながら導光し前記出射面から照明光を出射する導光板とを有する照明装置に用いる導光板であって、
前記導光板は屈折率が1.4より大きい媒質の素材から形成され、
前記反射面と前記出射面の少なくとも一方には、前記反射面又は前記出射面に対して傾いた傾斜面を有する光取り出し手段が少なくとも一つ設けられており、
前記光源からの光は、前記導光板に入射した後に、前記反射面又は前記出射面に全反射角を含む角度で入射し、前記傾斜面に入射した後に、前記出射面から出射するようになっており、
少なくとも前記光源に最も近い前記光取り出し手段の前記傾斜面は、複数の前記光源の配列方向と平行な方向の拡散角度（但し強度の半値全幅とする、以下同じ）σｙが、前記配列方向と垂直な方向の拡散角度σｘよりも大きい異方性拡散面を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、少なくとも前記光源に最も近い前記傾斜面を、前記拡散角度σｙが前記拡散角度σｘより大きな異方性拡散面とすることにより、前記光源の配列ピッチに起因する前記出射面での輝度ムラを低減できる。これと共に、前記光取り出し手段以外の前記反射面は鏡面とすることにより、前記導光板全体に渡って射出光の配向角度をコントロールすることができ、高精度に配向コントロールされた照明装置を実現するための導光板を提供できる。尚、「鏡面」とは平均算術粗さＲａが０．２μｍ以下の面をいう。又、異方性拡散面は、サーフェスレリーフホログラム（特開２００９−１７０４３０の段落［００１１］参照）、または等方性散乱を有するブラスト面にヘアライン用の異方性散乱構造を組み合わせることにより実現できる。
【０００９】
請求項２に記載の導光板は、請求項１に記載の発明において、前記反射面または出射面内における前記光源から導光方向に沿った距離をＬ１、前記光源の配列ピッチをＬＰとするとき、少なくともＬＰ＞Ｌ１を満たす領域の前記傾斜面が,前記異方性拡散面を有することを特徴とする。
【００１０】
これにより、光源配列方向に必要以上に光を拡散させることがなく、高精度に配向コントロールされた照明装置を実現できる。
【００１１】
請求項３に記載の導光板は、請求項１又は２に記載の発明において、前記反射面または出射面内における前記光源から導光方向に沿った距離をＬ１、前記光源の配列ピッチをＬＰとするとき、ＬＰ＞Ｌ１を満たす領域の前記傾斜面のみが，前記異方性拡散面を有することを特徴とする。
【００１２】
ＬＰ＞Ｌ１を満たす領域の前記傾斜面を前記異方性拡散面とすることで、それよりも前記光源から遠い前記傾斜面は等方拡散面とすることにより、光源配列方向にも必要以上に光を拡散させることがなく、より高精度に配向コントロールされた照明装置を実現できる。尚、「等方拡散面」とは、拡散角度σｙと前記拡散角度σｘが互いに略等しい面いう。
【００１３】
請求項４に記載の導光板は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光取り出し手段毎の前記異方性拡散面の前記拡散角度σｙは、前記光源から遠ざかるに従って小さくなることを特徴とする。
【００１４】
前記光源から遠ざかるほど、前記傾斜面における光源ピッチに起因する輝度ムラは小さくなるため、前記異方性拡散面の前記拡散角度σｙを次第に小さくしても光源ピッチに起因する輝度ムラを十分改善できる。さらに、必要以上に拡散させないことにより、より高精度に配向コントロールされた照明を実現できる。
【００１５】
請求項５に記載の導光板は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、全ての前記傾斜面における前記異方性拡散面において、前記拡散角度σｙ及び前記拡散角度σｘが同じであることを特徴とする。
【００１６】
前記異方性拡散面の拡散度を一定とすることにより、前記導光板を成形する金型の製造工程が簡素化される。
【００１７】
請求項６に記載の導光板は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。
３＜σｙ／σｘ＜１７  かつ  ５゜＜σｙ      （１）
【００１８】
拡散角度の比（σｙ／σｘ）が（１）式の下限値よりを上回っていれば、光源の配列方向の拡散度が十分となり、輝度ムラを十分に低減できる。また、拡散角度の比（σｙ／σｘ）が（１）式の上限値を下回っていれば、前記光源の配列方向への拡散と、垂直方向への配向光制御とのバランスを良好にできる。又、σｙが５°より大きいと、前記異方性拡散面としての拡散の効果が十分となり、輝度ムラを十分に低減できる。
【００１９】
請求項７に記載の導光板は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記光取り出し手段は、前記反射面に形成され、前記反射面に対して傾斜した前記傾斜面を含む少なくとも２面の斜面を有し、前記傾斜面で反射された光は全反射角を下回る角度で前記射出面に入射することを特徴とする。
【００２０】
前記反射面に形成された前記傾斜面で、導光されてきた光を反射偏向するので、前記出射面に入射する光の入射角制御が容易で、出射光の配光制御を有効に行え、所望の照明方向へ確実に導光させて出射できる。
【００２１】
請求項８に記載の導光板は、請求項７に記載の発明において、前記光取り出し手段は、前記反射面に形成されたＶ溝であり、前記Ｖ溝の斜面が前記傾斜面であることを特徴とする。
【００２２】
このように前記Ｖ溝を設けることで、前記出射面の法線方向に対し、出射光の最大強度ピークの角度をθmaxとしたとき、θmax＜30°程度の範囲で照明光を高効率に配光コントロールできる。
【００２３】
請求項９に記載の導光板は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記光取り出し手段は、前記出射面に形成され、前記出射面に対して傾斜した前記傾斜面を含む少なくとも２面の斜面を有することを特徴とする。
【００２４】
前記出射面に前記傾斜面を設けることで、前記出射面に入射する光の入射角制御が容易で、出射光の配光制御を有効に行え、所望の照明方向へ確実に出射できる。又、前記出射面に設けた前記傾斜面で屈折するので、前記傾斜面でのフレネル反射を軽減して前記出射面法線方向から大きく傾斜した方向に高効率で射出できる。
【００２５】
請求項１０に記載の導光板は、請求項９に記載の発明において、前記光取り出し手段は、前記出射面に形成された凸部であり、前記Ｖ溝の斜面が前記傾斜面であることを特徴とする。
【００２６】
このように前記凸部を設けることで、前記出射面の法線方向に対し、出射光の最大強度ピークの角度をθmaxとしたとき、θmax＞30°程度の範囲で照明光を高効率に配光コントロールできる。
【００２７】
請求項１１に記載の導光板は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記出射面から出射する光は、前記出射面の法線に対して、前記光源から遠ざかる方向に所定角度傾いた状態で進行することを特徴とする。
【００２８】
前記照明装置を、照射を所望する範囲の直上に配置しなくても、均一に照射することができる配置自由度の高い照明装置を提供できる、
【００２９】
請求項１２に記載の照明装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の導光板を有することを特徴とする。
【００３０】
これにより、高効率の配光制御が可能で、かつ、使用者の視線で観察したときの輝度ムラ（グレア）が小さく、斜め方向を照明できる照明装置を提供できる。
【００３１】
請求項１３に記載の照明装置は、請求項１２の発明において、前記反射面と前記出射面に対して交差する端面に沿って所定の間隔で配置されている複数の点状光源を有することを特徴とする。
【００３２】
照明装置において、点状光源としては省電力を図れるＬＥＤ等を用いることが出来るが、単一では照度が低くなる場合がある。そこで、複数の点状光源を用いることで照度を高めることが出来、更に前記導光板で複数の前記点状光源から出射した光を混合することで、照度ムラの少ない照明光を射出できる。又、前記反射面と前記出射面に対して交差する端面に沿って、前記複数の光源を配置することで前記照明装置の薄形化を図れる。
【００３３】
請求項１４に記載の照明装置は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記導光板の前記反射面に隣接して反射板を設けたことを特徴とする。
【００３４】
前記反射面からも微量の光が洩れ出る場合もあるが、このような光を前記反射板で反射することで、前記出射面から出射させ、これにより更に光取り出し効率の高い照明装置を提供できる。
【００３５】
請求項１５に記載の照明装置は、請求項１２〜１４のいずれかに記載の発明において、前記導光板の前記出射面に隣接して拡散板を設けたことを特徴とする。
【００３６】
前記出射面から出射する光を前記拡散板で透過することにより、射出光を適度に広げて広範囲に照明できると共に、輝度ムラを一層低減できる。
【００３７】
請求項１６に記載の照明スタンドは、請求項１２〜１５のいずれかに記載の照明装置を有することを特徴とする。
【００３８】
前記出射面の法線方向から大きく傾斜した方向を照明できるので、使用者頭部が邪魔にならず手元まで明るく照らせる照明スタンドを提供できる。但し、本発明の照明装置を足元照明に用いても良い。かかる場合、壁面から大きく傾斜した床方向を照明できるので足元が明るく、床面に立つ使用者が眩しくなく、更に壁面位置を認識させることもできて夜間安全上も好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、複数の点状光源を離散的に配列した照明装置に用いる導光板であって、光源の配列ピッチに起因する輝度ムラを効果的に低減すると同時に、導光板全域に渡って高効率な配向制御を可能とする、照明器具に最適な導光板および、かかる導光板を用いた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る照明装置の概要を示す概略断面図である。
【図２】ＬＥＤ２と、導光板１の一部のみを取り出して示す説明用の拡大断面図である。
【図３】ＬＥＤ２と、導光板１の一部のみを取り出して示す説明用の拡大断面図である。
【図４】図１の照明装置が備える導光板を示す概略断面図である。
【図５】図１の構成をV-V線で切断した方向に見た図である。
【図６】比較例の第１主面の輝度をシミュレーションにて求めた図であり、最大輝度を白、最小輝度を黒で表している。
【図７】比較例の照明装置の最大強度照明光の方向を示す説明図である。
【図８】導光板により異方性拡散された光を模式的に示す図である。
【図９】第一実施形態の第１主面の輝度をシミュレーションにて求めた図であり、最大輝度を白、最小輝度を黒で表している。
【図１０】第一実施形態の照明装置の最大強度照明光の方向を示す説明図である。
【図１１】第二実施形態の第１主面の輝度をシミュレーションにて求めた図であり、最大輝度を白、最小輝度を黒で表している。
【図１２】第二実施形態の照明装置の最大強度照明光の方向を示す説明図である。
【図１３】第三実施形態の導光板を示す概略断面図である。
【図１４】第三実施形態の第１主面の輝度をシミュレーションにて求めた図であり、最大輝度を白、最小輝度を黒で表している。
【図１５】第三実施形態の照明装置の照明光強度の角度特性を示す図である。
【図１６】変形例１の導光板を示す概略断面図である。
【図１７】変形例２の導光板を示す概略断面図である。
【図１８】第四実施形態の導光板を用いる照明装置の概要を示す概略断面図である。
【図１９】第四実施形態の導光板を示す概略断面図である。
【図２０】第四実施形態の第１主面の輝度をシミュレーションにて求めた図であり、最大輝度を白、最小輝度を黒で表したグレースケールである。
【図２１】第四実施形態の照明装置の照明光強度の角度特性を示す図である。
【図２２】変形例３にかかる導光板１Ｄを、ＬＥＤ２と共に示す断面図である。
【図２３】本発明に係る照明スタンドの概要を示す概略説明図である。
【図２４】図２３の照明スタンドによる被照射面の照度分布を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００４２】
本発明に係る照明装置は、面発光する照射面を備えた照明装置Ｕであって、例えば、図１に示すように、面発光する第１主面（出射面）１１、および、この第１主面に対向して略平行に延在する第２主面（反射面）１２を備える導光板１と、第１主面１１と第２主面１２とに交差する方向に延在し該導光板１の入射面１３となる一つの側面部（光源側の端面）に対向して配設される複数の発光素子２と、を備えて、発光素子２が射出する光を、導光板１内に導光して第１主面１１から射出する照明器具用の照明装置Ｕである。なお、第１主面（出射面）１１は第２主面（反射面）１２に対して、略平行で用いることが望ましいが５度程度まで平行からずれても同様の効果を得ることができる。即ち、請求項でいう「略平行」とは、互いに５度以内で傾いている場合を含む。
【００４３】
導光板１は、紙面に垂直な方向を長手方向とする平板状であって、第１主面１１を露出するようにして、発光素子２と共にケース３に一体的に収容されて構成される。
【００４４】
発光素子２は、入射面１３の方向に照明光を射出する光源であればよく、入射面１３の長手方向（図１で紙面垂直方向）に１列で所定のピッチＬＰにて配設された複数の点状光源（ＬＥＤ）を用いる。また、低消費電力で発光強度が高く、白色発光するＬＥＤを用いることが好ましい。そのために、本実施形態では白色ＬＥＤを用いることとした。そのために、発光素子２に代えてＬＥＤ２として以後説明する。ＬＥＤ２は、ケース３内に収容される基板２１の長手方向（紙面に垂直な方向）に略等間隔（例えば、ＬＰ＝約１５ｍｍピッチ）で複数配列されている。
【００４５】
ＬＥＤ２は、白色ＬＥＤであり、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤからの光に励起されて所定波長の励起光を発光する蛍光体（例えば、黄色蛍光体）を組み合わせて白色発光するものである。また、白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを組み合わせた高演色ＬＥＤを用いてもよい。高演色ＬＥＤを用いることにより、高い色再現性の必要な用途に好適な照明装置を実現することが可能である。
【００４６】
基板２１は、例えば、入射面１３の長手方向の全幅程度の長さとされ、この基板２１に複数のチップ型のＬＥＤ２を所定ピッチで搭載する。このように、基板２１は、長手方向に一体とされるが、複数の基板に分け、それぞれを電気的に接続する構成としてもよい。また、基板２１は、照明装置外部に配置される電源回路（不図示）とリード線により接続され、電気回路に設ける明るさ調整ボタンにより、ＬＥＤに流れる電流を調整することで、照明装置の明るさを調整可能である。
【００４７】
図２、３は、ＬＥＤ２と、導光板１の一部のみを取り出して示す説明用の拡大断面図である。図２において、入射面１３はＶ字溝状であり、導光板１の厚み方向中央を境界としてＬＥＤ２の外周側に近づくように傾いた第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂとを有する、よって、ＬＥＤ２の上半部から出射された光は、第１偏向平面１３ａで屈折して第２主面１２に向かい、ＬＥＤ２の下半部から出射された光は、第２偏向平面１３ｂで屈折して第１主面１１に向かうようになっている。
【００４８】
ここで、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂの傾斜角θは20度までが望ましい。20度より大きく傾斜すると、ＬＥＤ２から出射した高強度の光が第１主面１１および第２主面１２で全反射成分とならず、ＬＥＤ２に近い位置で出射するなどして、導光性および光取り出し効率が悪化する。なお、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂを20度傾斜させることにより、ＬＥＤ２から放射角70度（余弦0.34）で放出される低強度光まで入射し、かつ、入射面１３での入射角50度でフレネル反射は比較的小さくなる。
【００４９】
一方、別な観点から考えると、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂの傾斜角θはatan（t／（2L））の角度以上が望ましい。ここで、図５を参照して、導光板厚みをt（ｍｍ）とし、入射面１３から導光板１の入射面と反対側の端面までの距離をL（ｍｍ）とする。ｔ＝３，Ｌ＝55の場合、atan（t／（2L））＝1.5度以上に設定することにより、入射面１３と反対側の端面に直接到達する導光光がなくなり、高強度光が光取り出し手段としての光取り出し手段１５に導かれ、極力往路で光取り出しできるので、導光往復による吸収やフレア光などの損失を防ぐことができる。
【００５０】
更に、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂから入射する全光束（エッジ回折光を除く）が、最初に入射する第１主面１１および第２主面１２に全反射角で入射すると好ましい。導光板１が屈折率1.5の素材から形成されている場合、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂの傾斜角θ＝6度以下で、屈折した全入射光束が第１主面１１および第２主面１２で全反射することとなる。ただし、前述の通り、第１偏向平面１３ａと第２偏向平面１３ｂは傾斜角θ＝1.5度以上で傾斜することが望ましい。なお、入射面１３は平面でもよい。
【００５１】
ＬＥＤ２から出射された光は入射面１３から入射し、導光板１内を導光される。すなわち、導光板１の下面（第１主面１１）と上面（第２主面１２）との間で光は全反射されながら導光され、光取り出し手段１５に入射して全反射角から外れた光が、第１主面１１から出射されて面発光する構成とされる。
【００５２】
光取り出し手段１５は、面発光する際に、本実施形態では、導光板１の照明光を射出する主面（第１主面１１）の向かう垂線方向とは異なる傾斜した方向に強い光を照射可能である。
【００５３】
より具体的には、第１主面１１もしくは第２主面１２のいずれかに光取り出し手段１５を設け、この光取り出し手段１５を介して、第１主面１１の垂線方向から所定角度偏向させて照明光を照射するようにしている。図３を参照して、第１主面１１の垂線と、出射光の最大強度方向のなす角度θMAXは、後述するように、１０°＜θMAX＜４０°を満たすことが好ましく、さらに、１５°＜θMAX＜３５°であればより好ましい。
【００５４】
図３に示す光取り出し手段１５は、第２主面１２に設けた紙面垂直方向に延在する複数のＶ溝を採用している。この構成であれば、光取り出し手段１５を、射出面に対向する反対側の第２主面１２に設けるので、照度分布の均一化を図ることができ、射出面位置での照度分布をより均一にできる。
【００５５】
また、光取り出し手段１５を構成するＶ溝は、入射面側の第１斜面Ｖ１Ａ（傾斜面）と該第１斜面Ｖ１Ａと共に前記Ｖ溝を形成する第２斜面（つなぎ面）Ｖ２Ａとを有しており、この第１斜面Ｖ１Ａと第２斜面Ｖ２Ａとの傾斜角度を変えることで、第１主面１１の垂線方向から所定角度θMAX偏向する照明光の最大ピーク強度光の方向を調整することができる。なお、本願でいう照明光とは、照明装置Ｕの外部に取り出されて照明に寄与する光のことを言う。導光板の外部に出射される光がケース３により遮られた場合、その光は照明光ではない。
【００５６】
ＬＥＤ２に最も近い光取り出し手段１５により導光板の外部に出射される光がケース３により遮られないように、ＬＥＤ２に最も近い光取り出し手段１５とケース３との位置関係を決めることが望ましい。ＬＥＤ２からの光をケース３に遮られないようにしてＬＥＤ２からの光を効率よく取り出すためである。光取り出し手段１５から導光板の外部に出射される光が、ケース３の一部に遮られるような位置に光取り出し手段１５を設けた場合、そのような光取り出し手段１５は照明装置Ｕの照明に寄与しない。従って本願で以下に記述する光取り出し手段１５は、ＬＥＤ２からの光をケース３に遮られないように出射するものを言う。例えば、ＬＥＤ２に最も近い光取り出し手段１５と２番目に近い光取り出し手段１５があり、最も近い光取り出し手段１５からの光がケース３に遮られる場合、ＬＥＤ２に最も近い光取り出し手段１５は、請求項上はＬＥＤ２に２番目に近い光取り出し手段のことを指す。
【００５７】
ここで、導光板１は、可視光を透過する透明な材料（例えば、屈折率が約１．５のＰＭＭＡ：アクリル）からなり、Ｖ溝状の光取り出し手段１５を追加工して形成することも、一体的に成形することもできる。また、この導光板１は、用途に応じて、ガラス材料、ＰＭＭＡ以外のアクリル、ポリカーボネートや、可塑性を有するシリコン樹脂シートなどでもよい。
【００５８】
反射板４は、その内面にミラー処理やミラーフィルムを貼付した樹脂板や、白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面を有するアルミ板金などを用いることができる。また、導光板１を収容するケース３の内面を、例えば、アルミ製板金に白色塗装の白色反射処理やミラー処理を施した反射面として形成してもよく、反射フィルム（例えば、きもと社製のレフホワイト）を用いる構成としてもよい。
【００５９】
また、第１主面１１の外側に拡散板５を配置している。この構成であれば、光取り出し手段１５が離散的に配置される複数のＶ溝から構成されていても、射出面（第１主面１１）における照明光の照度ムラ（輝度ムラ）を低減して、均一で目に優しい高品位な照明装置Ｕを実現することが可能である。拡散板５は透光性を有する従来公知の樹脂拡散板や樹脂拡散フィルムを用いることができる。
【００６０】
本実施の形態によれば、ＬＥＤ２から出射された光束は、第１主面１１と第２主面１２との間を全反射しながら導光され、光取り出し手段１５により反射拡散され全反射角から外れた光束が、第１主面１１から照明光として射出される。ここで、第２主面１２の外側に反射板４を配置することで、光取り出し手段１５により偏向されて第２主面１２の外側に漏れ出した光を反射して再び導光板１内に戻すことができ、第１主面１１から射出する照明光の強度を大きくすることができ、高効率の照明装置Ｕを実現することができる。
【００６１】
ところで、入射面１３が鏡面の場合、入射面１３からの距離がLED２の配列ピッチＬＰと同等以下の範囲内に設けられた第１斜面Ｖ１Ａから射出された光は、配列方向で十分に均一化されないために、第１主面１１で輝度ムラとなって観察されることがある。
【００６２】
ここで、比較例として、光取り出し手段であるV溝の第１斜面Ｖ１Ａの拡散角度が、すべてσx＝５°、σｙ＝５°の等方拡散特性を有するときの、発光面を正面から観察したときの輝度分布イメージを図６に示す。輝度分布イメージは、最大輝度を白色、輝度０を黒色とし、グレースケールで表現している。
【００６３】
図６の上側が入射面１３、すなわち、光源が配列される側である。図６に示すとおり、光源のピッチＬＰに起因する輝線がはっきりと確認される。また、本比較例の照明装置としての角度強度特性を図７に示す。ＲＡが光源の配列方向に垂直な断面の角度強度特性、ＲＢが光源の配列方向に平行な断面の角度強度特性である。ＲＡで示す断面では、θmax＝22.5°方向に最大強度を持つように配向制御されていることが分かる。
【００６４】
これに対し、本実施の形態では、光取り出し手段であるV溝の第１斜面Ｖ１Ａが、すべて、図８に示すように、ＬＥＤ２の配列方向、すなわち、第１斜面Ｖ１Ａから反射した光は、長楕円状に拡散放出され、入射面１３に平行なＹ方向の拡散角度（半値全幅）σｙ、入射面１３に垂直な方向の拡散角度をσｘとしたときに、σｙ＝１５°、σｘ＝１°の拡散角度を有する。尚、LED２から導光方向に沿った距離をＬ１、LED２の配列ピッチをＬＰとするとき、ＬＰ＞Ｌ１を満たす領域の第１斜面Ｖ１Ａのみが,異方性拡散面を有すようにしても良い。
【００６５】
本実施の形態による第１主面１１での輝度分布イメージを図９に示す。拡散角度以外の条件は、上述した比較例と同じである。ＬＥＤ２に近い位置でも、光源の配列ピッチに起因する輝度ムラが低減され、強い輝度ピークがなくなっていることがわかる。更に鋭い輝度ピークをなくすることにより、使用者が直接発光面を観察したときも、強いグレアを感じることがない。また、本導光板１を使用したときの照明装置Ｕとしての角度輝度特性を図１０に示す。輝度ムラを低減できるにも関わらず、配向特性が十分に確保されていることが確認できる。
【００６６】
次に、第二の実施形態について説明する。本実施の形態では、入射面１３とV溝までの距離をL１、LED２の配列ピッチをＬPとしたときに、
（１）Ｌ１＜ＬＰの範囲の第１斜面Ｖ１Ａの拡散角度はσｙ＝１５°、σｘ＝１°
（２）ＬＰ＜Ｌ１＜２ＬＰの第１斜面Ｖ１Ａの拡散角度はσｙ＝１０°、σｘ＝５°
（３）Ｌ１＞２ＬＰの範囲の第１斜面Ｖ１Ａの拡散角度はσｙ＝５°、σｘ＝５°
としている。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
【００６７】
本実施の形態による第１主面１１での輝度分布イメージを図１１に示す。また、本導光板１を使用したときの照明装置Ｕとしての角度輝度特性を図１２に示す。第１入射面により近いV溝の光源配列方向の拡散度を大きくし、LED配列ピッチに起因するムラが低減された領域での拡散度を徐々に小さくすることにより、不要な拡散光を低減し、効率的に配向制御できている。また、第一の実施形態と比較し、発光面全体での輝度ムラも低減できていることが分かる。但し、第１傾斜面Ｖ１Ａの１枚又は複数枚毎に、拡散角度σｙを変えても良い。又、３＜σｙ／σｘ＜１７  かつ  ５゜＜σｙを満たすようにしても良い。
【００６８】
次に、導光板の第２主面に設けるＶ溝の密度が、入射面１３から遠ざかるに従って大きくなる第三実施形態について図１３〜図１５を用いて説明する。この第三実施形態の照明装置は、前述した第一実施形態の照明装置Ｕの導光板１Ａを導光板１Ｂに替えた点が異なり、その他の構成は同じである。そのために、図１３には、照明装置の要部構成として導光板１Ｂのみを表示する。
【００６９】
図１３に示すように、第三実施形態の照明装置が備える導光板１Ｂは、第１斜面Ｖ１と第２主面１２の垂線とのなす角θｖ１が６０°で、第２斜面Ｖ２と第２主面１２の垂線とのなす角θｖ２が３０°のＶ溝からなる光取り出し手段１５Ｂを設けている。V溝の形状は、全域で同じである。
【００７０】
すなわち、導光板１Ｂの第２主面１２に設けるＶ溝は、第２主面１２の垂線に対して非対称であり、第１斜面Ｖ１と第２斜面Ｖ２とのなす角、θｖ１＋θｖ２が９０°の例である。本実施の形態では、V溝のピッチが入射面１３から遠ざかるに従って小さくなっている。V溝の拡散角度は、すべてσｙ＝15°、σｘ＝３°である。図１４に示す輝度分布イメージから分かるように、V溝ピッチを徐々に小さくすることにより、入射面１３と垂直方向の輝度ムラが低減できる。また、図１５に示す角度輝度特性から分かるように、効率的に配向制御がなされている。
【００７１】
図１６は、変形例１にかかる導光板１Ｂの図１３と同様な図である。本変形例によれば、光取り出し手段１５ＢとしてのＶ溝のピッチは、第二実施形態と同じく一定であるが、Ｖ溝形状が相似形で光源から離れるに連れて徐々に大きくなっている。V溝の拡散角度は、すべてσｙ＝15°、σｘ＝３°である。V溝の単位面積当たりの密度変化を第三実施形態と同等に構成すればほぼ同じ効果が得られる。
【００７２】
図１４は、変形例２にかかる導光板１Ｂの図１３と同様な図である。本変形例によれば、光取り出し手段１５ＢとしてのＶ溝のピッチは、光源から離れるに連れて徐々に小さくなり、Ｖ溝形状は、相似形で光源から離れるに連れて徐々に大きくなっている。V溝の拡散角度は、すべてσｙ＝15°、σｘ＝３°である。V溝の単位面積当たりの密度変化を第三実施形態と同等に構成すればほぼ同じ効果が得られる。
【００７３】
次に、光取り出し手段１５Ｄのピッチ及びサイズを一定にしているが、導光板の第１主面に設ける第四実施形態について図１８〜図２１を用いて説明する。この第四実施形態の照明装置Ｕ１は、図１８に示すとおりであり、共通な符号を用いて説明を省略する。
【００７４】
図１９は、第四実施形態にかかる導光板１を示す断面図である。本実施形態では、第１主面１１側に光取り出し手段１５ＤとしてのＶ溝を設けている。図１９を参照して、Ｖ溝の第１斜面（傾斜面）Ｖ１Ｂの傾斜角度θｖ１’は３０度であり、第２斜面Ｖ２Ｂの傾斜角度θｖ２’は６０度である。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
【００７５】
本実施形態では、光取り出し手段１５ＤとしてのV溝は、入射面１３側から等ピッチで配列されている。また、σｙ＝１５°、σｘ＝３°である。本実施例の第１主面１１での輝度分布イメージを図２０に示す。光取り出し手段１５ＤとしてのV溝を第１主面１１に隣接した拡散板５の近くに配置することにより、ＬＥＤ２の配列ピッチに起因する輝度ムラも大きくなりやすいが、又、図２０に示すように、Ｖ溝面を異方性拡散面とすることにより、鋭い輝線の発生が抑えられていることがわかる。又、図２１に示す角度輝度特性から分かるように、角度強度特性が、Ｖ溝を発光面側に配置したときに特徴的な、直下方向からの角度θmax＝22.5°とθmax’＝53°のダブルピークを有し、良好に配向制御されていることがわかる。
【００７６】
ＬＥＤ２の上半部から出射された光は、第１偏向平面１３ａで屈折して第２主面１２に向かい、ＬＥＤ２の下半部から出射された光は、第２偏向平面１３ｂで屈折して第１主面１１に向かうようにして、導光板１内を導光した後、第１斜面Ｖ１Ｂに入射することにより全反射が崩れて透過し、第１主面１１から照明光として射出される。
【００７７】
図２２は、変形例３にかかる導光板１Ｄを、ＬＥＤ２と共に示す断面図である。本変形例では、光取り出し手段としての凸部１５Ｄ’を第１主面１１に突出して形成している。凸部１５Ｄ’は、光源側の斜面Ｓ１と逆側の斜面（傾斜面）Ｓ２とからなる。斜面Ｓ２の傾斜角γは３０度である。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。このような凸部１５Ｄ’は、金型に凹部を形成すれば転写できるので製造が容易で低コストを実現できる。
【００７８】
図２２において、ＬＥＤ２の上半部から出射された光は、第１偏向平面１３ａで屈折して第２主面１２に向かい、ＬＥＤ２の下半部から出射された光は、第２偏向平面１３ｂで屈折して第１主面１１に向かうようにして、導光板１Ｄ内を導光した後、斜面Ｓ２に入射することにより反射拡散され、全反射角から外れた光束が、第１主面１１から照明光として射出される。このとき、第２主面１２で反射した光は、斜面Ｓ１に沿った方向に進行するので影になりにくく、光の取り出し効率を高めることができる。本変形例では、第１主面１１の法線に対して光源から遠ざかる方向にθ＝53度の角度で強度ピークを持つ高輝度光を出射できる。
【００７９】
表１に、各実施の形態及び変形例の仕様をまとめて示す。
【００８０】
【表１】
2013200993.tif 000003
【００８１】
上述した実施形態に適用される照明装置Ｕ、Ｕ１は、流し台用の照明灯や照明スタンドなどの照明器具に好適に適用することができる。そのために、この第一実施形態の照明装置Ｕを備えた照明器具である照明スタンドについて図２３〜図２４を用いて説明する。
【００８２】
図２３に示す照明スタンドＳＴ１は、上記照明装置Ｕを用いた照明器具である。また、台座部３１と支柱３２とを備え、該支柱３２の先端側に照明装置Ｕを装着し、該照明装置Ｕの面発光する第１主面１１を被照明面（机上面）と略平行に設置している。
【００８３】
照明装置Ｕは前述したように、使用者側に向かってに所定角度傾いた部位が最大強度となる照明光分布を示すので、図中の角度θMAXに示すように使用者（観察者４０）側に傾いた方向に最大強度照明光を射出する。また、机上面３０から反射する反射光ＲＦが観察者４０の目に入る。
【００８４】
この照明装置Ｕの第１主面１１と机上面との距離Ｈを４００ｍｍとしたときの、机上面における照度分布をイメージ化したものを図２４に示す。
【００８５】
明るさの程度を濃淡表示した図２４に示すように、照明スタンドＳＴ１の照明装置Ｕの直下近傍の照度が高い。また、机奥側（ｘ軸の−側）よりも手前側（ｘ軸の＋側）の方がより照度が高い非対称型の照度分布を有する。
【００８６】
すなわち、照明スタンドＳＴ１を机上の奥に配置して、照明装置Ｕの射出面（第１主面１１）を机上面に対して平行に配設しても、最大強度照明光は観察者４０側に傾いているので、手元を十分明るく照明できる。
【００８７】
ｙ軸上の照度Ｒｙの照度分布は、原点に対して略対称であるが、ｘ軸上の照度Ｒｘの照度分布は非対称であり、ｘが正（＋）の領域、すなわち、観察者側の領域が、ｘの負（−）の領域、すなわち、照明スタンドＳＴ１の背面側と比較して明るく照明されていることが判る。
【００８８】
従って、本実施形態に係る照明装置を用いることで、被照明領域を広範囲に亘って明るく照明し、且つ、照明が不要な領域への無駄な照明光を低減した高効率の照明器具を実現することができる。
【００８９】
以上述べたように、光取り出し手段１５を備えた照明装置Ｕ、Ｕ１を用いて、この照明装置Ｕ、Ｕ１を被照明領域の奥の方に設置しても、手前側の被照明領域を効率よく照明することができる照明器具、すなわち、低消費電力でありながら、手元を効率よく照明できる照明器具を得ることができる。
【００９０】
また、本実施形態に係る照明装置Ｕ，Ｕ１を装着して、該照明装置の面発光する第１主面１１を被照明面と略平行に設置して使用する構成とした照明スタンドは、この照明装置を被照明領域の奥の方に設置して第１主面を机上面と略平行にしても、使用者の手前側の被照明領域を効率よく照明することができる。すなわち、低消費電力でありながら、手元を効率よく照明できる照明スタンドを得ることができる。
【００９１】
上記したように、本発明に係る照明装置は、第１主面の外側に拡散板を配置しているので、光取り出し手段が離散的に配置されていても、射出面における照明光の照度ムラ（輝度ムラ）を低減して、均一で目に優しい高品位な照明装置を実現できる。また、光取り出し手段を介して発光素子（ＬＥＤ）からの光を所定角度偏向させて照明光として照射しているので、導光板の照明光を射出する主面の向かう方向とは異なる方向に強い光を照射可能な配光特性を有する。そのために、導光板を用いることにより、薄型、軽量であり、且つ、低消費電力でありながら、手元を効率よく照明できる照明器具および照明スタンドに好適な照明装置となる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
そのために、本発明に係る照明装置は、所定方向を効率よく照明することが求められる照明器具や照明スタンド、足元照明などに好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１〜１Ｄ    導光板
２    発光素子（ＬＥＤ）
３    ケース
４    反射板
５    拡散板
１１    第１主面
１２    第２主面
１３    入射面
１４    端面
１５〜１５Ｄ    光取り出し手段
１６    光束分岐部
Ｖ１Ａ    第１斜面
Ｖ２Ａ    第２斜面
Ｕ  照明装置
ＳＴ１  照明スタンド（照明器具）
【図２】
2013200993.tif 000004
【図３】
2013200993.tif 000005
【図２２】
2013200993.tif 000006
【図２３】
2013200993.tif 000007
【図１】
2013200993.tif 000008
【図４】
2013200993.tif 000009
【図５】
2013200993.tif 000010
【図６】
2013200993.tif 000011
【図７】
2013200993.tif 000012
【図８】
2013200993.tif 000013
【図９】
2013200993.tif 000014
【図１０】
2013200993.tif 000015
【図１１】
2013200993.tif 000016
【図１２】
2013200993.tif 000017
【図１３】
2013200993.tif 000018
【図１４】
2013200993.tif 000019
【図１５】
2013200993.tif 000020
【図１６】
2013200993.tif 000021
【図１７】
2013200993.tif 000022
【図１８】
2013200993.tif 000023
【図１９】
2013200993.tif 000024
【図２０】
2013200993.tif 000025
【図２１】
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【図２４】
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