(57)【要約】【課題】特定位置の物体のみを照射することができるために、意匠性及び外観に優れ、かつ、高効率な照明装置を提供する。【解決手段】光源１０１、１０２と、導光板１０３と、を備え、導光板１０３において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間を考えた場合、入射面１０４は、ＹＺ平面に略平行であり、出射面１０５は、ＸＹ平面に略平行であって、かつ、他方の主面よりも＋Ｚ方向に位置し、出射面１０５をＸ方向に沿って均等に１１分割して得られた各領域を−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって第１の発光領域１〜第１１の発光領域１１とした場合に、第１の発光領域１及び第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１及びＩ１１が、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６の２倍以上であり、第１の発光領域１から最も多く出射する光が＋Ｘ方向成分を有し、第１１の発光領域１１から最も多く出射する光が−Ｘ方向成分を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光が、対向する２つの端面に入射され、内部を伝播し、前記端面と直交する一方の主面から出射される導光板と、を備え、
前記導光板において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間を考えた場合、
入射面を構成する前記２つの端面は、ＹＺ平面に略平行であり、
出射面を構成する前記一方の主面は、ＸＹ平面に略平行であって、かつ、他方の主面よりも＋Ｚ方向に位置し、
前記導光板の前記出射面をＸ方向に沿って均等に１１分割して得られた各領域を−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって第１の発光領域、第２の発光領域、〜第１１の発光領域とした場合に、
前記第１の発光領域から出射する光の量Ｉ１と、前記第１１の発光領域から出射する光の量Ｉ１１とが、前記第６の発光領域から出射する光の量Ｉ６の２倍以上であり、
前記第１の発光領域から最も多く出射する光が＋Ｘ方向成分を有し、
前記第１１の発光領域から最も多く出射する光が−Ｘ方向成分を有する、照明装置。
【請求項２】
前記出射面から出射する出射光のうち、＋Ｙ方向の成分を有する出射光の光束は、前記出射面から出射する出射光の全光束の５５％以上である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光板の前記出射面と対向する主面にＹ方向から傾斜して配置された溝状凹部を複数備える、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光板の前記出射面と対向する主面に複数の凹部を有し、
前記凹部が、
ＸＺ平面と略平行な第１の面と、
１つ以上の平面もしくは曲面からなる第２の面と、を備え、
前記第２の面の任意の場所における＋Ｚ方向の法線ベクトルが、＋Ｙ方向の成分を有している、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記凹部の形状が、三角錐、四角錐、円錐の何れかの形状の一部若しくは全部、又は、楕円球、球の何れかの形状の一部からなる、請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第２の面と、Ｘ−Ｙ平面とがなす角度が４０°以上である、請求項４又は５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第２の面の法線ベクトルと、Ｙ軸とがなす角度が６０°以下である、請求項４乃至６の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記凹部又は前記溝状凹部は、Ｘ方向に均一に配置されている、請求項３乃至７の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の照明装置を備えた照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置及びそれを備えた照明器具に関し、特に導光板を用いた照明装置及びそれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明に用いられる光源素子には、光源からの光を、直接照射したい場所に向ける方式や導光板の端面に配置した光源からの光を、導光板の端面と直交する主面から取り出して照射する方式がある。
【０００３】
特許文献１には、ＬＥＤなどの小型で高効率、高輝度な光源と、導光板とを用いた照明装置が開示されている。このような導光板を用いた照明装置は、小さい光源からの光を効率的に広げ、広い範囲を均一に照明することができる。さらに、光源を小型化、または光源の数を少なくすることができ、省スペース、省エネルギーなどの点で回路設計上好ましいため、広く用いられるようになってきた。
【０００４】
ところで、導光板を用いた照明装置は、液晶表示装置に代表される透過型の画像表示装置の面光源素子（バックライト）として、従来から広く用いられている。このような画像表示装置では、光出射面が直接観察される。そのため、面光源素子の面内での発光の均一性が必要である。
例えば、特許文献２、特許文献３には、面光源素子の面内で発光の均一性を得るために、導光板に付与する拡散手段を光源からの位置によって変化させる方法が開示されている。
また、特許文献４には、照明方向に異方性を持たせた照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０５９２８５号公報
【特許文献２】特開平０８−２２０５３６号公報
【特許文献３】特開平０９−０４３４３３号公報
【特許文献４】国際公開第１２／０４６４４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の導光板を用いた照明装置では、面光源素子の面内が均一に発光する。そのため、当該面光源素子を、物体を照らす照明装置として用いた場合には、特定位置のみを明るく照射することが困難であった。そのため、当該面光源素子を、例えば、スポットライト、陳列棚、間接照明などの照明装置として用いた場合、不要な方向へ到達する光が多く効率が悪い、また意匠性に劣るなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、以上を鑑みなされたものであって、特定位置の物体のみを照射することができるために、意匠性及び外観に優れ、かつ、高効率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】
【０００８】
本発明に係る一態様は、
光源と、
前記光源から出射された光が、対向する２つの端面に入射され、内部を伝播し、前記端面と直交する一方の主面から出射される導光板と、を備え、
前記導光板において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間を考えた場合、
入射面を構成する前記２つの端面は、ＹＺ平面に略平行であり、
出射面を構成する前記一方の主面は、ＸＹ平面に略平行であって、かつ、他方の主面よりも＋Ｚ方向に位置し、
前記導光板の前記出射面をＸ方向に沿って均等に１１分割して得られた各領域を−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって第１の発光領域、第２の発光領域、〜第１１の発光領域とした場合に、
前記第１の発光領域から出射する光の量Ｉ１と、前記第１１の発光領域から出射する光の量Ｉ１１とが、前記第６の発光領域から出射する光の量Ｉ６の２倍以上であり、
前記第１の発光領域から最も多く出射する光が＋Ｘ方向成分を有し、
前記第１１の発光領域から最も多く出射する光が−Ｘ方向成分を有する、照明装置である。
【０００９】
前記一態様において、前記出射面から出射する出射光のうち、＋Ｙ方向の成分を有する出射光の光束は、前記出射面から出射する出射光の全光束の５５％以上であることが好ましい。
【００１０】
前記一態様において、さらに、前記導光板の前記出射面と対向する主面にＹ方向から傾斜して配置された溝状凹部を複数備えることが好ましい。
【００１１】
前記一態様において、さらに、前記導光板の前記出射面と対向する主面に複数の凹部を有し、前記凹部が、ＸＺ平面と略平行な第１の面と、１つ以上の平面もしくは曲面からなる第２の面と、を備え、前記第２の面の任意の場所における＋Ｚ方向の法線ベクトルが、＋Ｙ方向の成分を有していることが好ましい。
ここで、前記凹部の形状が、三角錐、四角錐、円錐の何れかの形状の一部若しくは全部、又は、楕円球、球の何れかの形状の一部からなることが好ましい。
さらに、前記第２の面と、Ｘ−Ｙ平面とがなす角度が４０°以上であることが好ましい。
さらに、また、前記第２の面の法線ベクトルと、Ｙ軸とがなす角度が６０°以下であることが好ましい。
【００１２】
前記一態様において、さらに、また、前記凹部又は溝状凹部は、Ｘ方向に均一に配置されていることが好ましい。
【００１３】
上記照明装置は、当該照明装置の支持体および電源とともに、スポットライト、商品などの陳列棚等に用いるディスプレイ用照明、ダウンライトや、足元灯などの直接、間接照明用途の照明器具に用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特定位置の物体のみを照射することができるために、意匠性及び外観に優れ、かつ、高効率な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の模式的斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の模式的平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の模式的側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の模式的斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の溝状凹部の配列の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る面光源素子において、出射面側から観察した導光板内部の光の進行を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の溝状凹部の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る面光源素子において、出射面側から観察した導光板内部の光の進行を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の凹部の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の凹部の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の凹部の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の凹部の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の凹部の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る面光源素子の凹部の一例を示す図である。
【図１５】実施例に係る面光源素子の構成を示す図である。
【図１６】実施例に係る面光源素子の凹部の配列を示す図である。
【図１７】実施例に係る面光源素子の凹部を示す図である。
【図１８】実施例に係る面光源素子の照度分布を示す図である。
【図１９】実施例に係る面光源素子の出射面の各発光領域における光出射量を示すグラフである。
【図２０】比較例に係る面光源素子の照度分布を示す図である。
【図２１】比較例に係る面光源素子の出射面の各発光領域における光出射量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら詳しく説明する。図１は、本実施の形態１に係る照明装置としての面光源素子１００の模式的斜視図である。この面光源素子１００は、光源１０１、１０２、導光板１０３を備えている。図１に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる右手系座標空間において、導光板１０３は、ＸＹ平面に略平行な主面、ＹＺ平面に略平行な入射面１０４、１０４を備えている。２つの主面のうち、＋Ｚ方向に位置する主面は、出射面１０５を構成している。
【００１８】
光源１０１、１０２から出射し、導光板１０３の入射面２１から入射した光は、導光板１０３の内部を全反射によって主にＸ軸に沿って伝搬して、出射面１０５から出射する。以下、図１におけるＸ軸方向のように、導光板１０３内の主に光が伝搬する方向を導光方向という。図１に示すように、本実施の形態１に係る面光源素子１００は、出射面１０５からの出射光を、＋Ｙ方向のみに偏向させることによって、特定の場所や物のみ明るく照らすことが可能である。そのため、照明機器を照明対象の方へ傾ける必要がなく、また、観察側には不要な光が出射されない。従って、意匠性及び外観に優れるとともに高効率な面光源素子１００を実現することができる。ここで、図１に示すように、光の出射方向Ｅは、Ｚ軸とのなす角θ、光の出射方向のＸＹ平面への射影とＸ軸とのなす角φにより表すことができる。
【００１９】
具体的には、本実施の形態１に係る面光源素子１００において、出射面１０５から出射する出射光のうち、＋Ｙ方向の成分を有する出射光の光束は、当該出射面１０５から出射する出射光の全光束の５５％以上である。
【００２０】
また、図２に示すように、本実施の形態１に係る面光源素子１００において、出射面１０５をＸ方向に沿って均等に１１分割して得られた各領域を−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、順に、第１の発光領域１、第２の発光領域２、・・・、第１１の発光領域１１とした場合に、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とが、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６の２倍以上である。
また、図３に示すように、第１の発光領域１から最も多く出射する光が＋Ｘ方向成分を有し、第１１の発光領域１１から最も多く出射する光が−Ｘ方向成分を有する。
【００２１】
これにより、図４に示すように、本実施の形態１に係る面光源素子１００によれば、導光板１０３から出射する光を、特定の位置に集めて、目的の場所における照度を高めることができる。また、導光板１０３から不要な場所に向かう光の量を低減することができ、意匠性の高い照明機器を得ることが可能である。なお、図４において、導光板１０３から出射された光が照射される場所がハッチングを用いて示されている。
【００２２】
また、導光板１０３が、光源１０１、１０２付近である第１の領域１及び第１１の領域１１において光を出射することによって、導光板１０３内を通過する間に発生する導光板１０３によって制御されない散乱光の発生を抑制することができる。これにより、より効率的に目的とする場所に、導光板１０３から出射された光を到達させることが可能となり、更に意匠性の高い照明を得ることができる。
【００２３】
図５に示すように、出射面１０５と対向する背面１０６には、複数の溝状凹部１０７が形成されている。図５は、本実施の形態１に係る面光源素子１００の溝状凹部１０７の配列の一例を示す図である。溝状凹部１０７は、図５に示すように、それぞれの光源１０１、１０２に対向するように、設けられている。図６は、＋Ｚ軸方向（出射面１０５側）から観察した導光板１０３内部の光の進行を示す図である。図５、６に示すように、溝状凹部１０７は、背面１０６上に、Ｙ方向から傾斜して配置されている。図５に示した溝状凹部１０７は、一例として、三角形の断面形状を有している。換言すれば、図５に示した溝状凹部１０７は、図７に示すような三角柱形状を有している。
【００２４】
また、溝状凹部１０７の配列は、目的に応じて、任意に設定可能である。溝状凹部１０７を多く設けた場所では、より多くの光が取り出される。
図５においては、溝状凹部１０７は、導光板１０３のＸ方向の中央からＸ方向の端側に向かうにつれて、密となるように、配置されている。換言すれば、溝状凹部１０７は、光源１０１、１０２から近い場所では密に、光源１０１、１０２から遠い場所では疎に設けられている。これにより、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とが、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６よりも多くなる。
一方、輝度が均一な面光源素子１００を得るためには、溝状凹部１０７を光源１０１、１０２から近い場所では疎に、光源１０１、１０２から遠い場所では密に設けることが好ましい。このように、目的に応じて、導光板１０３の面内で溝状凹部１０７の密度を変調させることが望ましい。また、溝状凹部１０７は、Ｘ方向に均一に配置されていてもよい。
【００２５】
図６に示すように、導光板１０３の入射面１０４から入射した光は、＋Ｙ方向、または−Ｙ方向の成分を持って導光板１０３の内部を伝搬する。＋Ｙ方向の成分を持って伝搬している光Ｌ１は、入射面１０４と対向する溝状凹部１０７の面１０７Ａに入射する。このとき、面１０７Ａが＋Ｙ方向に傾いた面であるため、面４１で全反射され＋Ｙ方向へと偏向される。更にこの全反射によって、導光板１０３の出射面１０５に対しての全反射の条件から外れるために、導光板１０３の出射面１０５から出射される。
【００２６】
−Ｙ方向の成分を持って伝搬している光Ｌ２も、入射面１０４に対向する溝状凹部１０７の面１０７Ｂに入射し、全反射される。このとき、全反射によって更に＋Ｙ方向に大きく偏向されて導光板１０３の出射面１０５から出射される。溝状凹部１０７の入射面１０４と対向していない面１０７Ａは、導光板１０３を伝搬している光にとって面１０７Ｂの陰となっている。従って、面１０７Ａに入射して全反射されて−Ｙ方向に偏向される光はなく、出射面１０５からの光を一方向にのみ偏向させた面光源素子１００を実現できる。
【００２７】
また、図６に示すように、光源１０２から出射されて、導光体１０３の入射面１０４から入射した光は、−Ｘ方向の成分を持って導光板１０３の内部を伝搬する。そのため、光源１０２側の第１１の発光領域１１から最も多く出射する光は−Ｘ方向成分を有する。一方、光源１０１から出射されて、導光体１０３の入射面１０４から入射した光は、＋Ｘ方向の成分を持って導光板１０３の内部を伝搬する。そのため、光源１０１側の第１の発光領域１から最も多く出射する光は＋Ｘ方向成分を有する。
【００２８】
また、溝状凹部１０７のＸ−Ｚ平面に平行な断面の背面１０６に対する角度が小さいほど、又は、溝状凹部１０７のＹ−Ｚ平面に平行な断面の背面１０６に対する角度が大きいほど、溝状凹部１０７の面１０７Ａ、１０７Ｂによって全反射された光が＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に偏向される度合いが強くなる。
【００２９】
また、図８に示すように、出射面１０５と対向する背面１０６には、複数の溝状凹部１０７の代わりに、又は、加えて、複数の凹部１０８が形成されていてもよい。図８は、＋Ｚ方向（出射面１０５側）から観察した導光板１０３内部の光の進行を示す図である。図８に示すように、出射面１０５と対向する背面１０６には、複数の凹部１０８が形成されている。凹部１０８は、ＸＺ平面と略平行な面１０８Ａ（第１の面）と、複数の平面もしくは１つ以上の曲面から成る面１０８Ｂ（第２の面）とを備えている。面１０８Ｂの任意の場所における面１０８Ｂの＋Ｚ方向の法線ベクトルＮが、＋Ｙ方向の成分を有している。図８に示された凹部１０８は、一例として三角錐形状を有している。
【００３０】
導光板１０３の入射面１０５から入射した光は、＋Ｙ方向、または−Ｙ方向の成分を持って、導光板１０３の内部を全反射によって伝搬する。
＋Ｙ方向の成分を持って伝搬している光Ｌ１１は、一部は凹部１０８のＸＺ面と略平行な面１０８Ａに入射し、面１０８Ａによって全反射される。面１０８Ａは、ＸＺ平面と略平行であるため、この反射光は導光板１０３の内部から出射されることなく伝搬を続ける。
【００３１】
一方、−Ｙ方向の成分を持って伝搬している光Ｌ１２は、凹部１０８の面１０８Ｂに入射し、面１０８Ｂで全反射される。ここで、面１０８Ｂの＋Ｚ方向の法線ベクトルＮが＋Ｙ方向の成分を有しているため、＋Ｙ方向へと偏向される。同様に、＋Ｙ方向の成分を持って伝搬している光の一部も、凹部１０８の面１０８Ｂに入射し、面１０８Ｂでより＋Ｙ方向へ全反射される。図８に示すように、面１０８Ｂでの反射光が、導光板１０３の出射面１０５に対して全反射の条件から外れると、出射面１０５から出射される。
【００３２】
このように、＋Ｙ方向の成分を持って伝搬する光と、−Ｙ方向の成分を持って伝搬する光とを分けて制御することによって、＋Ｙ方向のみへ出射光を集中させることができる。従って、出射面１０５からの光を一方向にのみ偏向させた面光源素子１００を実現できる。
【００３３】
また、図８に示すように、光源１０２から出射されて、導光体１０３の入射面１０４から入射した光は、−Ｘ方向の成分を持って導光板１０３の内部を伝搬する。そのため、光源１０２側の第１１の発光領域１１から最も多く出射する光は−Ｘ方向成分を有する。一方、光源１０１から出射されて、導光体１０３の入射面１０４から入射した光は、＋Ｘ方向の成分を持って導光板１０３の内部を伝搬する。そのため、光源１０１側の第１の発光領域１から最も多く出射する光は＋Ｘ方向成分を有する。
【００３４】
また、凹部１０８のＸ−Ｚ平面に平行な断面の背面１０６に対する角度が小さいほど、又は、凹部１０８のＹ−Ｚ平面に平行な断面の背面１０６に対する角度が大きいほど、凹部１０８の面１０８Ａ、１０８Ｂによって全反射された光が＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に偏向される度合いが強くなる。
【００３５】
凹部１０８の配列方法は、格子状、千鳥格子状や、ランダムに配列するなど、目的や製造方法に応じて任意に選定することができる。凹部１０８を多く設けた場所では、より多くの光が取り出される。
例えば、凹部１０８は、導光板１０３のＸ方向の中央からＸ方向の端側に向かうにつれて、密となるように、配置されてもよい。これにより、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とが、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６よりも多くなる。
一方、輝度が均一な面光源素子１００を得るためには、凹部１０８を光源１０１、１０２から近い場所では疎に、光源１０１、１０２から遠い場所では密に設けることが好ましい。このように、目的に応じて、導光板１０３の面内で凹部１０８の密度を変調させることが望ましい。また、凹部１０８は、Ｘ方向に均一に配置されていてもよい。
【００３６】
＜光源＞
光源１０１、１０２としては、冷陰極管、熱陰極管等の線状光源、ＬＥＤ等の点状光源が挙げられる。光源１０１、１０２は、導光板１０３の一方の端面１０４又は対向する両方の端面１０４に１個又は複数個配置されてもよい。光源１０１又は１０２を導光板１０３の一方の端面１０４に設ける場合、光源の個数を削減し、軽量、小型化が可能となる。一方、光源１０１、１０２を導光板１０３の両方の端面１０４に設けることにより、導光板１０３への入射光量が増加し、高輝度化を図ることができる。また、点状光源の個数は適宜決定すればよい。点状光源の個数が多くなると、導光板１０３への入射光量が増加し、高輝度化を図ることができる。点状光源を複数個用いる場合、点状光源の間隔は均等になるように配置することが望ましい。これにより点状光源の近傍と点状光源間の均一性を高めることができる。
【００３７】
＜導光板＞
導光板１０３の材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、シクロオレフィンポリマー等の透明性に優れた樹脂、又はガラスを用いることができる。中でもＰＭＭＡは軽量性、透明性の点で優れ、またＰＣは、耐久性の点で優れる。
【００３８】
導光板１０３の加工方法としては、押し出し板もしくはキャスト板から切り出す方法、又は加熱プレス、射出成形等の溶融成形法等が好適に用いられるが、これに限定されるものではない。
また、導光板１０３に、溝状凹部１０７又は凹部１０８を設ける場合の製造方法としては、特に制限はないが、フォトリソグラフ法、切削法等により作製される原形を用いた、押出成形、射出成形、紫外線硬化樹脂を使用した２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）成形法が上げられる。溝状凹部１０７又は凹部１０８の大きさ、形状、量産性当を考慮して好適な成形方法を選択すればよい。
【００３９】
導光板１０３のＸ軸方向とＹ軸方向の長さは用途に応じて設定できる。例えば、野外の足元灯や、道路用照明など広い場所、大きい対象を照射する場合、Ｘ、Ｙ軸方向に長い大きな照明を用いる。一方、卓上の照明スタンドなどの小さい場所を照射する場合、Ｘ、Ｙ軸方向に短い小さな照明を用いる
【００４０】
導光板１０３のＸ軸方向とＹ軸方向の長さの比であるアスペクト比は照明を設置する場所、目的によって変更させることができる。Ｘ軸方向の長さを、Ｙ軸方向の長さに対して大きくすると、少ない、または小さな光源で広い面積を照射でき、高効率である。また、省スペース化が可能である。そのため、商品の陳列棚や、卓上の照明スタンドなどに用いることができる。一方、Ｘ軸方向の長さを、Ｙ軸方向の長さに対して小さくすると、多くの光源、大きい光源を用いることができるため、より高輝度で明るい面光源素子１００が得られる。
【００４１】
＜溝状凹部＞
溝状凹部１０７は、半円等の円の一部、半楕円等の楕円の一部、三角形、台形等の断面形状を有する。溝状凹部１０７の形状は、面光源素子１００と光照射面との距離や、面光源素子１００によって照射したい物体の位置に応じて、適宜選択可能である。例えば、溝状凹部１０７が三角形又は台形の断面形状を有する場合、溝状凹部１０７は、平面１０７Ａ、１０７Ｂを有することができる。これにより、当該平面１０７Ａ、１０７Ｂの向きに応じて、その方向に光を反射させることができる。これにより、当該溝状凹部１０７によって、特定の方向に光を集中させて、出射面１０５から出射させることができる。
【００４２】
溝状凹部１０７の幅は、１０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが望ましい。更に望ましくは、１５μｍ以上、７００μｍ以下である。１０μｍより小さいと回折現象により着色が発生し、外観の品位を低下させる。一方、１０００μｍより大きいと溝部自身が視認されるため、外観の品位を低下させる。
【００４３】
溝状凹部１０７を構成する面とＸ−Ｙ平面とのなす角は、２０°以上５０°以下であることが望ましい。溝状凹部１０７を構成する面とＸ−Ｙ平面とのなす角が２０°より小さいと全反射によって光を導光板１０３から出射させることが困難となる。また、溝状凹部１０７を構成する面とＸ−Ｙ平面とのなす角が５０°より大きいと特定の領域に光を集中させることが困難となる。
【００４４】
また、溝状凹部１０７の傾きは、例えば、図７に示すように、＋Ｙ方向からの反時計回りの角度γで規定できる。この溝状凹部１０７の傾き角度γの取り得る範囲は、＋Ｙ方向に偏向する場合、０°＜γ＜９０°であるが、１５°以上、７５°以下であることが望ましい。また、２５°以上、６５°以下がより望ましく、３０°以上、６０°以下がさらに望ましい。この範囲において、出射光が効果的に＋Ｙ方向に偏向される。角度γが１５°より小さい、または７５°より大きいと、全反射によって光を＋Ｙ方向に偏向できず、−Ｙ方向に向かう光が増加する。
【００４５】
つまり、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向のいずれに偏光する場合でも、角度γの絶対値が、１５°以上、７５°以下が望ましく、２５°以上、６５°以下がより望ましく、３０°以上、６０°以下がさらに望ましい。
【００４６】
溝状凹部１０７は、レンチキュラーレンズやプリズムとすることができる。プリズムの場合、斜面のＸＹ平面からの傾斜角度は４２°以上が望ましい。ここで、一般的な導光板の材料では屈折率ｎ＝１．５〜１．６である。そのため、この材料において臨界角よりも大きな斜面とすることで、プリズムの、導光板の入射面と対向しない面に入射する光を少なくでき、より一方向にのみ光を集中させることができる。
【００４７】
隣接する２つの溝状凹部１０７の間隔は、１０μｍ以上、１０００μｍ以下が望ましい。１０μｍより小さいと回折現象により着色が発生し、外観の品位を低下させる。また１０００μｍよりも大きいと、溝状凹部１０７自身が視認されるため、外観の品位を低下させる。
【００４８】
＜凹部＞
凹部１０８は、ＸＺ平面と略平行な面１０８Ａと、複数の平面もしくは１つ以上の曲面から成る面１０８Ｂと、を備えている。凹部１０８の具体的形状は、三角錐、四角錐、円錐の何れかの形状の一部若しくは全部、又は、楕円球、球の何れかの形状の一部からなる。凹部１０８の形状は、面光源素子１００と光照射面との距離や、面光源素子１００によって照射したい物体の位置に応じて、適宜選択可能である。図９、図１０は、凹部１０８の形状が、それぞれ三角錐、四角錐である場合を示している。凹部１０８の形状を三角錐や四角錐とすると、面１０８Ｂを複数の平面から構成することができる。従って、各面１０８Ｂで全反射によって偏向される角度を限定することができる。そのため、出射面１０５の＋Ｙ方向側の特定の方向に光を集中させ、当該特定の方向において明るい面光源素子１００を得ることが可能である。
【００４９】
凹部１０８のＸ軸方向の最大長さは、１０μｍ以上、１０００μｍ以下であることが望ましい。更に望ましくは、１５μｍ以上、７００μｍ以下である。１０μｍより小さいと回折現象により着色が発生し、外観の品位を低下させる。また１０００μｍより大きいと凹部１０８自身が視認されるため、外観の品位を低下させる。
【００５０】
図９に示すように、凹部１０８の面１０８Ｂは、ＸＹ平面からの傾斜角αと、面１０８Ｂの法線ＮのＸＹ平面への射影の、＋Ｚ方向から見たＹ軸から時計回りの角度βとにより規定することができる。ここで、角度αの取り得る範囲は０°＜α＜９０°であるが、４０°以上であることが望ましい。また、４５°以上、７５°以下がより望ましい。この範囲において、面１０８Ｂで光が全反射した場合、効率的に光が導光板内から取り出される。角度αが４０°より小さいと、効率的に光を導光板内から取り出すことが困難となる。また、角度αが７５°より大きいと、導光板の作製が難しくなる。角度βの取り得る範囲は、＋Ｙ方向に偏向する場合、０°＜β＜９０°であるが、６０°以下が望ましい。また、５０°以下がより望ましい。この範囲において、光が効果的に＋Ｙ方向に偏向される。角度βが６０°より大きいと、全反射によって光を＋Ｙ方向に偏向できず、−Ｙ方向に向かう光が増加する。
【００５１】
また、図１１、図１２、図１３は、凹部１０８の形状が、それぞれ楕円球、球、円錐の一部である場合を示している。凹部１０８の形状を、楕円球、球、円錐の一部とすることによって、面１０８Ｂを曲面で構成することができる。この場合、面１０８Ｂで全反射によって＋Ｙ方向に偏向される角度の範囲を大きくすることが可能である。そのため、比較的大きい物体を照らすことに適した面光源素子１００を得ることができる。
【００５２】
なお、凹部１０８は、図１４に示すように、上面にＸＹ平面に略平行な平坦面１０８Ｃを設けてもよい。平坦面を設けることで製造が容易になる。
【００５３】
隣接する２つの凹部１０８の間隔は、１０μｍ以上、５０００μｍ以下が望ましい。１０μｍより小さいと回折現象により着色が発生し、外観の品位を低下させる。一方、５０００μｍよりも大きいと、凹部１０８自身が視認されるため、外観の品位を低下させる。
【００５４】
実施例
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例に係る面光源素子を図１５に示す。実施例に係る面光源素子１００から＋Ｚ方向に５００ｍｍ離れたＸＹ平面に平行な面における照度分布を照度計（ＫＯＮＩＣＡ  ＭＩＮＯＬＴＡ社製のＴ−１０）を用いて測定した。また、導光板１０３の出射面１０５と当該照度計とをほぼ接触させて、出射面１０５をＸ方向に沿って均等に１１分割して得られる第１の発光領域１、第２の発光領域２、・・・、第１１の発光領域１１の光出射量を測定した。
【００５５】
図１５に示すように、実施例に係る面光源素子１００の光源１０１、１０２は、高さ３ｍｍ、幅３１ｍｍの直方体であり、当該直方体の側面が発光部であり、発光の角度特性はランバーシャン分布である。
導光板１０３のサイズは、Ｙ方向の幅３１ｍｍ、Ｘ方向の長さ３０６ｍｍ、厚さ３ｍｍである。また、導光板１０３の出射面１０５の発光領域全体の大きさは、Ｙ方向の幅２５ｍｍ、Ｘ方向の長さ３００ｍｍである。また、導光板１０３の材質は、ＰＭＭＡ（屈折率１．４９）である。導光板１０３の両端面１０４に光源１０１、１０２を設置し、導光板１０３の側面の外側に拡散反射をする反射板を配置した。導光板１０３の底面１０６に、三角錐形状を有する凹部１０８を設けた。
【００５６】
図１６に、実施例に係る面光源素子１００の凹部１０８の配列を示す。また、図１７に、実施例に係る面光源素子１００の凹部１０８を示す。図１７に示すように、凹部１０８は、底辺（Ｘ方向の長さ）２５μｍ、高さ（Ｙ方向の長さ）１０．５μｍの二等辺三角形の底面（ＸＹ平面に平行な面）を有する三角錐である。また、凹部１０８である三角錐の高さ（Ｚ方向の長さ）は１４μｍである。また、面１０８ＢのＸＹ平面からの傾斜角度αは６０°、面１０８Ｂの法線ＮのＸＹ平面への射影の、＋Ｚ方向から見たＹ軸から時計回りの角度βは４０°である。
【００５７】
また、図１６に示すように、各凹部１０８は、導光板１０３の出射面１０５に対向する主面１０６上に、Ｘ方向に４０μｍ毎に、Ｙ方向に２５μｍ毎に、均等に、設けられた。換言すれば、各凹部１０８は、主面１０６上に、Ｘ方向に１５μｍ離間して、Ｙ方向に１４．５μｍ離間して、均等に設けられた。
【００５８】
比較例に係る面光源素子は、実施例に係る面光源素子１００と、出射面における凹部の配列のみが異なる。具体的には、比較例に係る面光源素子では、出射面に対向する主面に、凹部がＸ方向に４０μｍ以上８０μｍ以下毎に設けられている。また、出射面に対向する主面内において、凹部の密度が変調されている。より具体的には、凹部を光源から近い場所では疎に、光源から遠い場所では密に設けている。換言すれば、比較例に面光源素子では、各発光領域１、２、・・・、１１における出射光の光量がほぼ同一となるように、凹部が配列されている。
【００５９】
図１８に、実施例に係る面光源素子１００から＋Ｚ方向に５００ｍｍ離れたＸＹ平面に平行な面における照度分布を示す。また、図２０に、比較例に係る面光源素子から＋Ｚ方向に５００ｍｍ離れたＸＹ平面に平行な面における照度分布を示す。図１８、図２０の上側のグラフにおいて、横軸は、面光源素子１００から＋Ｚ方向に５００ｍｍ離れたＸＹ平面に平行な面におけるＸ方向の位置を示し、縦軸は、当該面におけるＹ方向の位置を示す。また、図１８、図２０の下側のグラフにおいて、横軸は、面光源素子１００から＋Ｚ方向に５００ｍｍ離れたＸＹ平面に平行な面におけるＸ方向の位置を示し、縦軸は、照度を示す。
【００６０】
図１９に、実施例に係る面光源素子１００の出射面１０５の各発光領域１、２、・・・、１１における光出射量を示す。図２１に、比較例に係る面光源素子の出射面の各発光領域１、２、・・・、１１における光出射量を示す。図１９、図２１に示すグラフにおいて、横軸は、導光板１０３の出射面１０５のＸ方向の位置を示し、縦軸は光量を示す。また、図１９、図２１において、第６の発光領域の光量を１．０として、各発光領域の光量を正規化している。
【００６１】
図１８と図２０とを比較すると、実施例に係る面光源素子１００は、比較例に係る面光源素子に比べて、＋Ｙ方向により遠い位置を明るく照射することができることが分かる。
また、図１９に示すように、実施例に係る面光源素子１００では、第１の発光領域１及び第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１、Ｉ１１は、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６の約２．３倍となっている。これに対し、比較例に係る面光源素子では、第１の発光領域１及び第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１、Ｉ１１は、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６とほぼ同じとなっている。換言すれば、実施例に係る面光源素子１００においては、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とが、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６よりも多くなっている。これにより、導光板１０３が、光源１０１、１０２付近である第１の領域１及び第１１の領域１１においてより多くの光を出射することによって、導光板１０３内を通過する間に発生する導光板１０３によって制御されない散乱光の発生を抑制することができる。よって、より効率的に目的とする場所に、導光板１０３から出射された光を到達させることが可能となり、更に意匠性の高い照明を得ることができる。
【００６２】
以上に説明した本発明の実施の形態１に係る面光源素子１００によれば、導光板１０３の出射面１０５の第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とが、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６の２倍以上である。これにより、導光板１０３が、光源１０１、１０２付近である第１の領域１及び第１１の領域１１においてより多くの光を出射することによって、導光板１０３内を通過する間に発生する導光板１０３によって制御されない散乱光の発生を抑制することができる。
また、第１の発光領域１から最も多く出射する光が＋Ｘ方向成分を有し、第１１の発光領域１１から最も多く出射する光が−Ｘ方向成分を有する。これにより、Ｘ方向における目的とする位置に、導光板１０３から出射された光を到達させることが可能となる。
よって、より効率的に目的とする場所に、導光板１０３から出射された光を到達させることが可能となり、更に意匠性の高い照明を得ることができる。
【００６３】
また、出射面１０５から出射する出射光のうち、＋Ｙ方向の成分を有する出射光の光束は、出射面１０５から出射する出射光の全光束の５５％以上である。これにより、＋Ｙ方向により多くの光を照射させることができ、＋Ｙ方向における目的とする位置に、導光板１０３から出射された光を到達させることが可能となる。
【００６４】
面光源素子１００は、導光板１０３の出射面１０５と対向する主面にＹ方向から傾斜して配置された溝状凹部１０７を複数備える。これにより、溝状凹部１０７のＸ方向における配列を目的に応じて設定することにより、出射面１０５から出射される光の量を出射面１０５内において変調させることができる。例えば、溝状凹部１０７をＸ方向に均一に配置することによって、又は、溝状凹部１０７を導光板１０３のＸ方向の中央からＸ方向の端側に向かうにつれて、密となるように、配置することによって、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とを、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６よりも多くすることができる。また、溝状凹部１０８はＹ方向から傾斜して配置されているため、面光源素子１００は、Ｙ方向に偏向された光を出射面１０５から出射させることができる。
【００６５】
また、面光源素子１００は、導光板１０３の出射面１０５と対向する主面１０６に複数の凹部１０８を有し、凹部１０８が、ＸＺ平面と略平行な第１の面１０８Ａと、１つ以上の平面もしくは曲面からなる第２の面１０８Ｂと、を備え、第２の面１０８Ｂの任意の場所における＋Ｚ方向の法線ベクトルＮが、＋Ｙ方向の成分を有している。これにより、凹部１０８のＸ方向及びＹ方向における配列を目的に応じて設定することにより、出射面１０５から出射される光の量を出射面１０５内において変調させることができる。例えば、凹部１０８をＸ方向に均一に配置することによって、又は、凹部１０８を導光板１０３のＸ方向の中央からＸ方向の端側に向かうにつれて、密となるように、配置することによって、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とを、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６よりも多くすることができる。また、凹部１０８の第２の面１０８Ｂの任意の場所における＋Ｚ方向の法線ベクトルＮが、＋Ｙ方向の成分を有しているため、面光源素子１００は、Ｙ方向に偏向された光を出射面１０５から出射させることができる。
【００６６】
また、凹部１０８の形状が、三角錐、四角錐、円錐の何れかの形状の一部若しくは全部、又は、楕円球、球の何れかの形状の一部からなる。これにより、凹部１０８の形状が、三角錐、四角錐、円錐の何れかの形状の一部若しくは全部からなる場合、面１０８Ｂを複数の平面から構成することができる。従って、各面１０８Ｂで全反射によって偏向される角度を限定することができる。そのため、出射面１０５の＋Ｙ方向側の特定の方向に光を集中させ、当該特定の方向において明るい面光源素子１００を得ることが可能である。また、凹部１０８の形状が、楕円球、球の何れかの形状の一部からなる場合、面１０８Ｂを曲面で構成することができる。この場合、面１０８Ｂで全反射によって＋Ｙ方向に偏向される角度の範囲を大きくすることが可能である。そのため、比較的大きい物体を照らすことに適した面光源素子１００を得ることができる。
【００６７】
また、第２の面１０８Ｂと、Ｘ−Ｙ平面とがなす角度が４０°以上である。これにより、面１０８Ｂで光が全反射した場合、効率的に光が導光板１０３内から取り出される。
【００６８】
また、第２の面１０８Ｂの法線ベクトルＮと、Ｙ軸とがなす角度が６０°以下である。これにより、光が効果的に＋Ｙ方向に偏向される。
【００６９】
また、凹部１０８又は溝状凹部１０７は、Ｘ方向に均一に配置されている。これにより、第１の発光領域１から出射する光の量Ｉ１と、第１１の発光領域１１から出射する光の量Ｉ１１とを、第６の発光領域６から出射する光の量Ｉ６よりも多くすることができる。そのため、導光板１０３が、光源１０１、１０２付近である第１の領域１及び第１１の領域１１においてより多くの光を出射することによって、導光板１０３内を通過する間に発生する導光板１０３によって制御されない散乱光の発生を抑制することができる。
【００７０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施の形態１にかかる面光源素子１００では、導光板１０３の両端に光源１０１、１０２が備えられることとしたが、導光板の一方の端部にのみ光源が設けられた面光源素子にも本発明を適用可能である。その場合には、溝状凹部１０７は、光源１０１から近い場所では密に、光源１０１から遠い場所では疎に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１００  面光源素子
１０１、１０２  光源
１０３  導光板
１０４  導光体の入射面
１０５  導光体の出射面
１０６  導光体の底面
１０７  溝状凹部
１０７Ａ  溝状凹部のうち、導光板の入射面と対向する面
１０７Ｂ  溝状凹部のうち、導光板の入射面と対向しない面
１０８  凹部
１０８Ａ  凹部の面
１０８Ｂ  凹部の面
α  凹部の面１０８ＢのＸＹ平面からの傾斜角
β  ＋Ｚ方向から見た面１０８Ｂの法線ベクトルＮをＸＹ平面へ射影した線のＹ軸から時計回りの角度
γ  溝状凹部１０７の長手方向の＋Ｙ方向からの反時計回りの角度
θ  出射光の＋Ｚ方向からの傾き
φ  ＋Ｚ方向から見た光線の出射方向のＸＹ平面へ射影した線の＋Ｘ方向から反時計回りの角度
【図１】
2017195054.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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