(57)【要約】【課題】筋状の発光部分が発生しにくく外周面の全体がほぼ均一に発光しているように見せることができる光学部材、並びにその光学部材を備えた発光装置及び表示装置を提供する。【解決手段】光学部材１００は、外周面１３０が所定方向に延在する有端形状又は無端形状の透明材料からなり、当該光学部材内に光を入射するための光入射面１１１を有する。外周面１３０は、曲面であり且つ多数の微小凹部１３１又は微小凸部が分布するように形成されている。発光装置２００は、光学部材１００と、その光学部材の光入射面に向けて光を出力する光源とを備える。互いに異なる波長の光をそれぞれ出力する複数の光源２１０を備えてもよい。表示装置３００は、発光装置２００と、光学部材１００の外周面１３０から出射する光の通過光量を所定の表示パターンに対応させて部分的に変化させる光フィルター部材（部分遮光部材３１０）とを備える。【選択図】図１
2009169157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が所定方向に延在する有端形状又は無端形状の透明材料からなる光学部材であって、
当該光学部材内に光を入射するための光入射面を有し、
前記外周面は、曲面であり且つ多数の微小凹部又は微小凸部が分布するように形成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項２】
請求項１の光学部材において、
前記外周面に沿った方向における前記微小凹部の寸法は１００［μｍ］以上かつ２００［μｍ］以下であり、前記微小凹部の深さは１０［μｍ］以上かつ５０［μｍ］以下であり、前記外周面における前記微小凹部の密度は２００［個／ｃｍ２］以上かつ６００［個／ｃｍ２］以下であることを特徴とする光学部材。
【請求項３】
請求項１又は２の光学部材において、
前記光が入射する光入射面は凹面であることを特徴とする光学部材。
【請求項４】
請求項１、２又は３の光学部材と、前記光学部材の光入射面に向けて光を出力する光源と、を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項３の発光装置において、
前記光源として、互いに異なる波長の光をそれぞれ出力する複数の光源を備えたことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項３又は４の発光装置と、前記光学部材の外周面から出射する光の通過光量を所定の表示パターンに対応させて部分的に変化させる光フィルター部材と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面が所定方向に延在する有端形状又は無端形状の透明材料からなる光学部材、並びにその光学部材を備えた発光装置及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光学部材として、透明材料からなる棒状部材の上端に発光素子が設けられ、その棒状部材の外周面の所定位置に切込み部が刻設されたものが知られている（特許文献１参照）。この棒状部材の切込み部は、複数の棒状部材が一列に整列するように配置されたときに全体として所定のパターンの表示を行うことができる位置に刻設される。
【特許文献１】実開平０１−１３９２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記従来の光学部材では、上記側面の一部に形成された切込み部から光が外部に出射するため、外部から見ると、その外周面の一部が筋状に発光しているように見える。そのため、光学部材の長手方向に延在する側面の全体がほぼ均一に発光しているように見せるような用途には使用できない。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、筋状の発光部分が発生しにくく外周面の全体がほぼ均一に発光しているように見せることができる光学部材、並びにその光学部材を備えた発光装置及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光学部材は、外周面が所定方向に延在する有端形状又は無端形状の透明材料からなる光学部材であって、当該光学部材内に光を入射するための光入射面を有し、前記外周面は、曲面であり且つ多数の微小凹部又は微小凸部が分布するように形成されているものである。
この光学部材では、光入射面から入射された光は、長手方向に沿って延在する外周面で反射されながら長手方向に導かれる。このように光学部材の外周面で反射されながら長手方向に光が導かれるとき、その外周面に分布するように形成されている多数の微小凹部又は微小凸部により、光学部材の内側から外周面に入射した光の一部は散乱されながら内側に反射され、当該光の他の一部は散乱されながら外周面から外側に出射する。このような外周面における散乱を伴う反射が複数回繰り返されることにより光学部材の内部における光の強度は光学部材全体にわたって均一になるとともに、その外周面からの散乱を伴う光の出射により光学部材の外周面から出射する光の強度も外周面の全体にわたって均一になる。しかも、その外周面が曲面であるため、筋状に明るく光る発光部分が発生しにくい。
【０００６】
前記光学部材において、前記微小凹部又は微小凸部それぞれの形状、寸法及び密度は、当該光学部材の外形の寸法や当該光学部材に入射される光の波長に応じて設定してもよい。
また、前記光学部材において、前記外周面に沿った方向における前記微小凹部の寸法は１００［μｍ］以上かつ２００［μｍ］以下であり、前記微小凹部の深さは１０［μｍ］以上かつ５０［μｍ］以下であり、前記外周面における前記微小凹部の密度は２００［個／ｃｍ２］以上かつ６００［個／ｃｍ２］以下であってもよい。
また、前記光学部材において、前記微小凹部及び微小凸部それぞれの形状は、円錐形状、角錐形状、半球形状、又はそれらに類似する形状であってもよい。前記光学部材において、前記微小凹部又は微小凸部は一定の間隔に分布するように形成してもよいし、ランダムに分布するように形成してもよい。また、前記微小凹部と微小凸部とを混合させて分布させるように形成してもよい。
また、前記光学部材において、前記透明材料は、樹脂又はガラスであってもよい。また、可撓性や弾性を有する透明材料を用いてもよい。
また、前記光学部材において、研磨等で所定の表面粗さ（例えば、中心線平均粗さＲａが０．２μｍ以下より好ましくは０．０５〜０．０１μｍ程度の表面粗さ）に表面仕上げ処理された熱軟化性の透明材料（例えば樹脂）からなる基材を加熱し、前記微小凹部に対応する複数の針状部を有する押圧部材（例えば金属）を加熱し、前記加熱された基材の外周面に対して前記加熱された押圧部材の針状部の先端を押圧することにより、前記外周面の全面に前記微小凹部を形成したものであってもよい。なお、上記算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１で規定された表面粗さである。
また、前記光学部材において、前記光が入射する光入射面は凹面であってもよい。また、前記光学部材において、一つ又は複数の光源の少なくとも発光部が挿入可能な一つ又は複数の凹状の光源収容部を有し、各光源収容部の内面に前記光入射面が形成されていてもよい。また、前記光が入射する光入射面は、研磨等で所定の表面粗さに表面仕上げ処理された面でもよいし、所定の微粒子を吹き付けるブラスト処理等で粗面加工された面であってもよい。
また、前記光学部材において、その全体の形状は、円柱状等の棒状の有端形状のほか、円環状をした無端形状であってもよい。また、前記光学部材において、その全体の形状は長手方向の少なくとも一箇所で屈曲した形状であってもよい。例えば、前記光学部材において、その全体の形状は、Ｕ字形状やＳ字形状、あるいは任意の文字をかたち作るような形状であってもよい。
【０００７】
本発明に係る発光装置は、前記光学部材のいずれかと、その光学部材の光入射面に向けて光を出力する光源と、を備えたものである。
前記発光装置において、前記光源として、互いに異なる波長の光をそれぞれ出力する複数の光源を備えてもよい。また、この複数の光源は、光三原色（赤、緑、青）の光をそれぞれ出射する三つの光源であってもよい。
また、前記発光装置において、前記光学部材が有端形状である場合、前記光源は、前記光学部材の長手方向の両端部それぞれから光を入射するように設けてもよい。
また、前記発光装置において、前記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）等の発光素子であってよい。また、前記光源は、フィラメント型や放電型等のランプでもよい。
また、前記発光装置において、前記光学部材の外周面を保護するように覆う光透過性のカバー部材を設けてもよい。このカバー部材は、透明部材でもよいし、白色やその他の色がついた光透過部材であってもよい。また、前記光学部材が有端形状である場合、その光学部材の長手方向における前記カバー部材の少なくとも一方の端部には、利用者が持ちやすいように把手部を設けてもよい。この把手部には、前記光源のスイッチ部を設けてもよい。また、前記カバー部材の外周面部分の形状は、円筒形状であってもよいし、その一部が平面部であってもよい。また、前記カバー部材の一部に、前記光学部材の外周面から出射する光を反射する光反射部を設けてもよい。
また、前記発光装置において、前記光源の近接した前記光学部材表面部分を覆う位置や、前記光源の光軸と交差する前記光学部材表面部分を覆う箇所に、前記光源から出射した直接光が外部に漏れないように遮光する遮光部材を設けてもよい。
また、前記発光装置において、利用者が手に持って操作可能なハンディライトやペンライト等の携帯型の発光装置として使用するものでもよいし、室内の照明装置や門灯等の固定配置された発光装置として使用するものでもよい。
【０００８】
本発明に係る表示装置は、前記発光装置のいずれかと、前記光学部材の外周面から出射する光の通過光量を所定の表示パターンに対応させて部分的に変化させる光フィルター部材と、を備える。この光フィルター部材は、前記光学部材の外周面から出射する光が通過可能な所定形状の開口が形成された部分遮光部材でもよいし、特定の波長の光のみを通過させるカラーフィルター部材であってもよい。
前記表示装置において、前記所定の表示パターンは、文字、記号及び模様の少なくとも一つからなる表示パターンであってもよい。
また、前記表示装置において、前記光学部材を間にはさんで前記光フィルター部材とは反対側に、前記光学部材の外周面から出射する光を前記光フィルター部材側に反射する光反射部材を設けてもよい。
また、前記表示装置において、前記光フィルター部材と前記光学部材との間に、その光学部材の外周面を保護するように覆う光透過性のカバー部材を設けてもよい。この場合、前記光フィルター部材を平板状に形成し、前記カバー部材の少なくとも前記部分遮光部材と対向する部分は、平面部にしてもよい。また、これらの光学部材及び光フィルター部材の全体を覆うように光透過性のケーシング部材を更に備えてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多数の微小凹部又は微小凸部が分布するように形成されている外周面における散乱を伴う反射が複数回繰り返されることにより光学部材の内部における光の強度は光学部材の全体にわたって均一になるとともに、その外周面からの散乱を伴う光の出射により光学部材の外周面から出射する光の強度も外周面の全体にわたって均一になる。しかも、その外周面は曲面であるため、筋状の明るく光る発光部分が発生しにくい。従って、筋状の明るく光る発光部分が発生しにくく外周面の全体がほぼ均一に発光しているように見せることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の実施形態に係る光学部材について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、本実施形態に係る光学部材１００の一例を示す側面、正面図及び表面拡大図である。なお、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す光学部材１００の外周面１３０の一部領域１３０Ａを拡大表示したものである。この光学部材１００は、有端形状であり、一方の端部１１０から他方の端部１２０に外周面が延在する円柱形状（棒状）の透明材料で構成されている。光学部材１００の長手方向に延在する外周面（円周面）１３０は曲面であり、その外周面１３０には、多数の微小凹部１３１が分布するように形成されている。
【００１１】
上記光学部材１００の直径Ｒや長手方向の長さＬは、その光学部材１００の用途や、光学部材１００に入射させて使用する光の波長や強度に応じて、適宜設定される。例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子からなる光源からの可視光（波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度の光）が入射され、光学部材１００が手に持って使用されたり卓上に置いて使用されたりするような場合、光学部材１００の直径Ｒは数ｍｍ〜数ｃｍ程度であり、その長手方向の長さＬは数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度であるのが好ましい。より好ましくは、光学部材１００の直径Ｒは１ｃｍ〜３ｃｍの範囲であり、その長さＬは１０ｃｍ〜５０ｃｍの範囲である。
【００１２】
上記透明材料は、光学部材１００に入射させて使用する光に対して透過率が高い材料を用いる。可視光を使用する場合は、可視光に対して良好な透過率を有するアクリル等の樹脂やガラスを用いることができる。かかる透明材料を加工して上記所定寸法の光学部材１００を得る。また、任意の形状に変形させたり元の形状に戻したりして使用できるように可撓性や弾性を有する樹脂等の透明材料を用いてもよい。
【００１３】
上記光学部材１００の外周面１３０に形成する微小凹部１３１の形状は、円錐形状のほか、角錐形状や半球形状であってもよく、又は、それらに類似する形状であってもよい。また、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように微小凹部１３１をランダムに分布するように形成しているが、図２に示すように一定の間隔で分布するように微小凹部１３１を形成してもよい。
【００１４】
また、上記光学部材１００の外周面１３０に形成する微小凹部１３１の形状、寸法及び密度は、光学部材１００の外形の寸法や光学部材１００に入射される光の波長や強度に応じて設定するのが好ましい。
例えば、光学部材１００に入射する光が可視光である場合に、光学部材１００の直径：Ｒ［ｍｍ］に着目し、微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径ｒ）をＲ×１０−３［ｍｍ］以上かつＲ×１０−１［ｍｍ］以下の範囲に設定し、その深さＤをＲ×１０−4［ｍｍ］以上かつＲ×１０−１［ｍｍ］以下の範囲に設定し、その外周面１３０における密度Ｎを１００［個／ｃｍ２］以上かつ１０００［個／ｃｍ２］以下の範囲に設定してもよい。より好ましくは、微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径ｒ）はＲ×１０−２［ｍｍ］以上かつ２×Ｒ×１０−１［ｍｍ］以下の範囲に設定し、その深さＤはＲ×１０−３［ｍｍ］以上かつ５×Ｒ×１０−３［ｍｍ］以下の範囲に設定してもよい。
また、光学部材１００の直径が数ｍｍ〜数ｃｍ程度である場合に、光学部材１００に入射する光の波長範囲の中心波長：λ［μｍ］に着目し、微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径ｒ）を１．５×λ×１０１［μｍ］以上かつ２×λ×１０３［μｍ］以下の範囲に設定し、その深さＤを１．５×λ×１００［μｍ］以上かつ２×λ×１０３［μｍ］以下の範囲に設定し、その外周面１３０における密度Ｎを１００［個／ｃｍ２］以上かつ１０００［個／ｃｍ２］以下の範囲に設定してもよい。より好ましくは、微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径ｒ）は１．５×λ×１０２［μｍ］以上かつ３．５×λ×１０２［μｍ］以下の範囲に設定し、その深さＤは１．５×λ×１０１［μｍ］以上かつ７．５×λ×１０１［μｍ］以下の範囲に設定してもよい。
【００１５】
また、光学部材１００に入射する光が可視光の場合、上記微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径Ｒ）は１０［μｍ］以上かつ１［ｍｍ］以下の範囲、その深さＤは１［μｍ］以上かつ１［ｍｍ］以下の範囲、その外周面１３０における密度Ｎは１００［個／ｃｍ２］以上かつ１０００［個／ｃｍ２］以下の範囲が好ましい。より好ましくは、微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径Ｒ）が１００［μｍ］以上かつ２００［μｍ］以下であり、その深さＤが１０［μｍ］以上かつ５０［μｍ］以下であり、その外周面１３０における密度Ｎが２００［個／ｃｍ２］以上かつ６００［個／ｃｍ２］以下であってもよい。
【００１６】
上記微小凹部１３１は、その形状や寸法等及び光学部材１００の材料に応じて、さまざまな方法で形成することができる。例えば、上記透明材料が熱軟化性のアクリル等の樹脂の場合は、次のような方法で微小凹部１３１を形成することができる。この場合、まず、研磨等で所定の表面粗さ（例えば、算術平均粗さＲａが０．２［μｍ］以下より好ましくは０．０５〜０．０１［μｍ］程度の表面粗さ）に表面仕上げ処理された熱軟化性のアクリル等の樹脂からなる基材を加熱し、微小凹部１３１に対応する先端形状をそれぞれ有する複数の針状部を備えた押圧部材を加熱する。そして、上記加熱された基材の外周面に対して、同じく加熱された押圧部材の針状部の先端を押圧することにより、外周面１３０の全面に多数の微小凹部１３１を形成することができる。
【００１７】
また、上記微小凹部１３１は、フォトリソグラフィー法を用いて形成することもできる。この場合は、まず、上記所定の表面粗さに表面仕上げ処理（鏡面処理）されたアクリル等の樹脂やガラスの透明材料からなる基材の外周面の全面にフォトレジストを塗布してレジスト層を形成した後、微小凹部１３１に対応するマスクパターンが形成されたマスクを通して光を照射して露光し、その後、現像を行う。これにより、基材の外周面の全面に、微小凹部１３１に対応する多数の開口を有するレジスト層を形成することができる。このレジスト層をマスクとして基材の表面のエッチングを行うことにより、基材の外周面に微小凹部１３１を形成することができる。上記エッチングの後、レジスト層を除去することにより、外周面の全面に多数の微小凹部１３１が形成された光学部材１００を得ることができる。
【００１８】
上記各種方法で微小凹部１３１が形成された光学部材１００において、外周面１３０の微小凹部１３１が形成されていない表面部分は、上記所定の表面粗さに表面仕上げ処理（鏡面処理）された面が露出している。そのため、当該表面部分は、光学部材１００の内部から当該表面部分に到達した光を反射して光学部材１００の長手方向に導き、光源から遠い部分まで光を行き渡らせて光学部材の全体を光らせる機能に主に寄与することができる。一方、外周面１３０の微小凹部１３１の部分は、光学部材１００の内部から当該微小凹部１３１の部分に到達した光を散乱する。そのため、当該微小凹部１３１の部分は、光学部材１００内の特定箇所で光の強度が局所的に強くならないようにすることができ、外周面１３０上で筋状に光って見えるのを防止するともに外周面から外側に光を効率的に出射させる機能に主に寄与することができる。このように光源から光学部材１００に入射された光に対して、外周面１３０の微小凹部１３１が形成されていない表面部分と微小凹部１３１の部分とが協働することにより、筋状の明るく光る発光部分が発生しにくく外周面１３０の全体がほぼ均一に発光しているように見せることができる。
【００１９】
表１及び表２は、前述の複数の針状部を備えた押圧部材を用いた方法によりアクリル樹脂からなる光学部材１００の外周面１３０に形成した微小凹部１３１の寸法及び密度の測定結果の一例である。この測定は、２種類の光学部材１００のサンプル（以下、「サンプルＡ」、「サンプルＢ」という。）それぞれについて、外周面の複数の測定箇所で行った。各サンプルＡ及びサンプルＢの直径は１５ｍｍであり、長手方向の長さは１１〜１２ｃｍであった。また、上記微小凹部１３１の測定には、株式会社東京精密製の表面粗さ・輪郭形状測定機（サーフコム５５０Ａ）を用いた。この測定機の測定プローブを光学部材１００の外周面１３０に接触させて所定の速度（０．３ｍｍ／ｓ）で所定の測定移動距離（１０ｍｍ）だけ移動させ、光学部材１００の外周面１３０に形成された各微小凹部の形状を、５００倍のスケールで記録した。この記録シート上に記録された測定プロファイルから、複数の測定箇所それぞれについて微小凹部１３１の寸法（直径Ｒ，深さＤ）及び密度Ｎを読み取った。
【００２０】
【表１】
2009169157.tif 000003
【００２１】
【表２】
2009169157.tif 000004
【００２２】
図３は、上記微小凹部１３１が形成されている測定対象の光学部材のサンプルの表面写真であり、図４（ａ）はその微小凹部１３１の説明図である。
【００２３】
上記表１及び表２の測定結果によれば、上記サンプルＡ及びサンプルＢに形成された微小凹部１３１の外周面１３０に沿った方向の寸法（直径ｒ）は１００［μｍ］以上かつ２００［μｍ］以下の範囲内にあり、その深さＤは１０［μｍ］以上かつ５０［μｍ］以下の範囲内にあり、その外周面１３０における密度Ｎは２００［個／ｃｍ２］以上かつ６００［個／ｃｍ２］以下の範囲内にあることがわかる。そして、これらのサンプルＡ及びサンプルＢの光学部材それぞれの長手方向の端部から可視光を入射させ、その軸方向と交差する方向（側方）から外周面１３０を観察したところ、外周面１３０の全面から均一な強度の光が出射し、光学部材１００の全体が均一に発光しているように見えることがわかった。
【００２４】
なお、上記図４（ａ）に示す微小凹部１３１は円錐状の形状をしているが、微小凹部１３１の形状は特定の形状に限定されるものではない。例えば図４（ｂ）に示すように半球状の微小凹部１３１を形成してもよい。特に、半球状の微小凹部１３１の場合は、その半球状の面で光をより広範囲の方向に散乱することができる点で好ましい。
【００２５】
また、図５に示すように、上記光学部材１００において、端部１１０の光入射面１１１は内側にへこんだドーム状の凹面であってもよい。この場合は、出射光の視野角θ（半値全角：光度が光源の中心軸上の値の半分になるときの角度の２倍である全角、又は、発光強度がピーク値の半分になるところでとった光の出射角度）が６０°〜１８０°程度の比較的大きな光源２１０に用いるときでも、その光源２１０から出射する光Ｌを凹面状の光入射面１１１で受けて効率よく光学部材１００の内部に入射させることができる。
【００２６】
また、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記光学部材１００において、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂが挿入可能な複数の凹状の光源収容部１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂを、端部１１０に設けてもよい。この場合は、光学部材１００の端面から光源が大きく突出しないようにすることができるとともに、各光源２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂから出射する光を各光源収容部１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂの内面で受けて効率よく光学部材１００の内部に入射させることができる。
【００２７】
また、上記光学部材１００において、端部１１０の光入射面１１１は粗面加工された面であってもよい。この場合は、光源から光が入射するとき、光学部材１００の長手方向（軸方向）に沿って直進するように入射する光が少なくなり、粗面化加工された光入射面１１１で散乱されて光学部材１００の内部に入射する光が多くなる。従って、光源２１０から入射された光が光学部材１００の全体に分散されやすく、光学部材１００の内部における光の強度がより速やかに空間的に均一になる。互いに異なる色の複数の光源を用いる場合は、速やかに混色させて外周面１３０から出射させることができる。よって、比較的短い光学部材１００に好適である。
【００２８】
また、上記光学部材１００において、上記光入射面１１１がある端部１１０とは反対側の端部１２０の端面１２１には、光学部材１００に入射された光を内側に反射する光反射部を設けてもよい。この場合は、端部１２０の端面１２１から光が外部に漏れるのを防止し、端面１２１に到達した光を再び光学部材１００の内部に戻すことができるため、外周面１３０から外部に出射する光の量が増加し、光学部材１００を効率的に発光させることができる。上記光反射部は、上記端面１２１にアルミ等の金属材料を蒸着したり高反射率のシートを接触させたりすることにより形成することができる。
【００２９】
また、上記実施形態の光学部材１００において、その全体の形状は、長手方向の少なくとも一箇所で屈曲した形状であってもよい。例えば、図７のようなＵ字形状の光学部材１００や、図８のようなＳ字形状の光学部材１００でもよいし、あるいは任意の文字をかたち作るような形状の光学部材１００であってもよい。
【００３０】
また、上記光学部材１００の外周面１３０は、上記多数の微小凹部１３１に代えて多数の微小凸部を分布させるように形成してもよい。この微小凸部は、例えば溶融した樹脂やガラス材の塗布や吹き付け、又は前述のフォトリソグラフィー法等で形成することができる。
【００３１】
また、上記光学部材１００の外周面１３０は、上記微小凹部及び微小凸部が混在したような全体が凹凸形状になった面であってもよい。この場合の外周面１３０の凹凸形状は例えばサンドブラスト等の粒子を吹き付けるブラスト処理で形成することができる。なお、このような凹凸形状の外周面１３０の場合は、上記多数の微小凹部１３１や微小凸部を分布させるように形成した場合に比して光を散乱させる傾向が強い。そのため、凹凸形状の外周面１３０の表面粗さ（例えば、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１で規定された算術平均粗さＲａ等）を、光学部材１００の長手方向の長さや直径に応じて、光源から入射された光が外周面１３０で急激に減衰せずに光学部材１００の全体に（一方の端部１１０側から他端部１２０側まで）導かれて行き渡るように設定する。
【００３２】
また、上記光学部材１００の径が大きい場合や長さが短い場合などにおいては、光源から入射された光を光学部材全体に速やかに行き渡らせるよう、光学部材１００の透明材料に、所定サイズの微小光散乱材を適度な密度で補助的に含有させてもよい。
【００３３】
次に、本発明の実施形態に係る発光装置について説明する。
図９は本実施形態に係る発光装置２００の一例を示す正面図である。また、図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図９のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を矢印方向から見た横断面図及び部分縦断面図である。この発光装置２００は、利用者が手に持って操作可能な携帯型の発光装置であり、前述の有端形状の光学部材１００と、光学部材１００の一方の端部１１０の光入射面１１１から光が入射されるように設けられた光源２１０と、光学部材１００の外周面１３０を保護するように覆う光透過性のカバー部材２２０と、把手部２３０と、光源２１０を駆動する駆動回路からなる光源駆動部２４０と、光源駆動部２４０に電力を供給する電池等からなる電源部２５０とを備える。本例において、光源２１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源２１０には、ＬＥＤのほか、半導体レーザ（ＬＤ）等の他の発光素子やフィラメント型や放電型等のランプを用いることもできる。カバー部材２２０は、把手部２３０とは反対側の端部が閉じた円筒形状をしており、光学部材１００の外周面１３０及び端部１２０の表面を保護するように覆っている。このカバー部材２２０は、光学部材１００に入射させて使用する光に対して透過性を有するプラスチックやガラス等の材料で形成されている。カバー部材２２０の端部２２１は、光源２１０からの直接光が外部に出射しないように不透明材料で形成してもよい。把手部２３０は、光源駆動部２４０及び電源部２５０が内部に収容され、利用者が持って操作しやすいような大きさ及び形状を有し、電源部２５０から光源駆動部２４０への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ２３１が側面に設けられている。この把手部２３０は、光源２１０からの直接光が外部に出射するのを防止できるよう、光源２１０が位置する光学部材１００の端部１１０を覆うように且つ不透明材料で形成してもよい。本例の発光装置２００のスイッチ２３１をＯＮすると、光源２１０の光が光学部材１００に入射し、図１１に示すように光学部材１００の外周面１３０からカバー部材２２０を通して外部に光Ｌが出射し、光学部材１００の外周面１３０の全体が均一に光っているように見せることができる。
【００３４】
図１２は、他の発光装置２００の例を示す部分断面図である。この発光装置２００は、光源として、光三原色（赤、緑、青）の光をそれぞれ出射する三種類のＬＥＤからなる光源２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂを備えている。各光源２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂから光学部材１００に入射された各色の光はそれぞれ、外周面１３０で散乱されながら内側に反射されるとともに、その一部は外周面から外側に出射する。このように光三原色（赤、緑、青）の光が混合された状態で外周面から外部に出射することにより、光学部材１００の外周面１３０の全体が均一に白く光っているように見せることができる。また、上記三種類のＬＥＤからなる光源２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂを互いに独立にＯＮ／ＯＦＦ制御できるようにし、各光源を任意に組み合わせて発光させるようにしてもよい。この場合は、上記赤色、緑色、青色及びそれらの３色を混合した白色のほか、赤色、緑色及び青色を任意に組み合わせてさまざまな色で発光しているように見せることができる。
【００３５】
なお、上記発光装置２００において、前述の図５に示すように光学部材１００の端部１１０の光入射面１１１は、光源２１０の少なくとも発光部を覆う程度に内側にへこんだ凹面であってもよい。
【００３６】
また、光学部材１００の両端部１１０、１２０それぞれから光を入射するように、両端部１１０、１２０に２つの光源を設けてもよい。この場合は、前述のように出射光の視野角θが６０°〜１８０°程度の比較的大きな光源２１０に用いるときでも、その光源２１０から出射する光Ｌを凹面状の光入射面１１１で受けて効率よく光学部材１００の内部に入射させることができる。
【００３７】
また、光学部材１００の長さに応じて好適な視野角θを有する光源２１０を用いるようにしてもよい。例えば、比較的短い（例えば１０ｃｍ未満）光学部材１００の場合は視野角θが６０°〜１８０°程度（好ましくは６０°〜１２０°程度）の光源２１０を用い、中程度の長さ（例えば、１０ｃｍ以上１５ｃｍ未満）の光学部材１００の場合は視野角θが４５°〜６０°程度の光源２１０を用い、比較的長い（例えば１５ｃｍ以上）光学部材１００の場合は視野角θが３０°〜４５°程度の光源２１０を用いる。
【００３８】
また、前述の図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、光学光学部材１００の把手部側の端部１１０に、３つの凹状の光源収容部１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂを同心円状に設け、各光源収容部１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに、上記光三原色（赤、緑、青）の光をそれぞれ発する３種類のＬＥＤを挿入して配置するように構成してもよい。この場合は、把手部２３０の長さを短くすることができ、発光装置２００の小型化を図ることができる。
【００３９】
また、半導体レーザ等のように出射光の指向性が強い光源を用いる場合は、図１３（ａ）に示すように光源２１０を斜めに配置し、光源２１０から光学部材１００に入射した光が他端部１２０に直接的に到達せずに光学部材１００の外周面１３０に確実に当たるようにしてもよい。また、出射光の指向性が強い光源２１０を斜めに配置する場合、図１３（ｂ）に示すように、光源２１０からの光が最初に当たる外周面１３０の端部を覆うように内周面が鏡面処理された円筒状の反射部材２７０を設けてもよい。この場合は光源２１０からの強い光が最初に当たる外周面１３０を通過して外部に漏れるのを防止することができる。上記反射部材２７０の代わりに光源２１０からの光が最初に当たる外周面１３０の端部の表面に金属等からなる光反射膜を形成してもよい。
また、上記光源駆動部２４０は、上記光源を予め設定された所定のタイミングでＯＮ／ＯＦ制御したり、上記光源の出力強度を制御したり、複数の光源を用いたときの光源の切り換え制御を行ったりするように構成してもよい。
【００４０】
図１４は、更に他の発光装置２００の構成例を示す部分正面図である。なお、図１４において、光源駆動部及び電源部については図示を省略している。この発光装置２００は、Ｕ字状の光学部材１００が用いられ、光学部材１００の互いに近接した位置にある両端部から光を入射するように２つの光源２１１、２１２が、光学部材１００及びカバー部材を支持する支持部材２６０内に設けられている。また、本例では、球状のカバー部材２２０が用いられている。この発光装置２００では、発光装置の全体の長さを長くすることなく、外周面１３０の表面積を広くすることができるため、発光面積が広い発光装置２００を構成することができる。
【００４１】
図１５は、更に他の発光装置２００の構成例を示す部分上面図である。なお、図１５において、光源駆動部及び電源部については図示を省略している。この発光装置２００は、円環状をした無端形状の光学部材１００が用いられ、その外周部の一部に、くさび状の光入射部１４０が形成されている。この光入射部１４０の斜面部分により、円環状の光学部材１００の互いに反対方向に光を入射させる２つの光入射面１４１，１４２が形成されている。また、光源２１０としては、光入射部１４０の斜面に合わせて先端の発光部がくさび状に加工されたＬＥＤ等の光源が用いられている。この光源２１０の発光部先端の斜面部分から、上記光学部材１００の光入射部１４０の斜面からなる２つの光入射面それぞれに光が入射される。なお、上記２つの光入射面１４１，１４２がなす角度は、光源２１０からの光が光学部材の外周面に当たるように任意の角度に設定することができる。例えば上記２つの光入射面１４１，１４２がなす角度は６０°〜１２０°の範囲、より好ましくは図１５に示すように９０°程度に、設定してもよい。また、図示していないが、本例においても、円環状の光学部材１００の外周面を保護するように覆う光透過性のカバー部材を設けてもよい。
【００４２】
次に、本発明の実施形態に係る表示装置について説明する。
図１６（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る表示装置３００の一例を示す正面図及び側面図である。また、図１６（ｃ）は、図１６（ｂ）のＡ−Ａ断面を矢印方向から見た断面図である。この表示装置３００は、所定箇所に設置され暗いところでも文字、記号、模様等を良好に視認可能な看板、表札、案内板などに用いることができる表示装置である。図示の表示装置３００は、前述の有端形状の光学部材１００と、光学部材１００の両端部１１０，１２０の各光入射面から光が入射されるように設けられた光源２１０Ｕ，２１０Ｌと、光学部材１００の外周面１３０を保護するように覆う光透過性のカバー部材２２０と、各光源２１０Ｕ，２１０Ｌを駆動する駆動回路からなる光源駆動部２４０Ｕ，２４０Ｌと、各光源駆動部２４０Ｕ，２４０Ｌに電力を供給する電源部２５０とを備える。また、各光源駆動部２４０Ｕ，２４０Ｌはそれぞれカバー部材２２０の上面及び下面に設けられている。また、電源部２５０は、各光源駆動部２４０Ｕ，２４０Ｌそれぞれに電力を供給する。この電源部２５０と上側の光源駆動部２４０Ｕとの配線は、例えばカバー部材２２０又は後述のケーシング部材３３０に沿って設けることができる。また、上記カバー部材２２０は、円筒形状の外周部の一部が平面状に形成された平面部２２０ａを有し、断面が「Ｄ」字状になっている。
【００４３】
更に、表示装置３００は、光学部材１００の外周面１３０から出射する光が通過可能な所定形状の開口３１０ａが形成された光フィルター部材としての平板状の部分遮光部材３１０と、光学部材１００の外周面１３０から出射する光を部分遮光部材３１０側に反射する背面光反射部材３２０とを備える。本例において、部分遮光部材３１０は、カバー部材２２０の平面部２２０ａに対向するように設けられ、所定の文字（本例ではアルファベットの「ＡＢＣＤ」）の開口３１０ａが形成されている。なお、部分遮光部材３１０は、文字等の部分を遮光し、その他の部分を光が通過するように開口を形成してもよい。また、背面光反射部材３２０は、光学部材１００を間にはさんで部分遮光部材３１０とは反対側に設けられている。これらの部分遮光部材３１０及び背面光反射部材３２０は、後述のケーシング部材３３０の内部に、例えばシリコーン等の樹脂のポッティングによって固定してもよい。
【００４４】
なお、上記光学部材１００は、カバー部材２２０の中央に配置してもよいが、カバー部材２２０の中央からオフセットさせて配置してもよい。図１６の例では、光学部材１００とカバー部材２２０の平面部２２０ａや部分遮光部材３１０との間の距離を確保し、より均一な光強度で表示ができるようにするため、カバー部材２２０の平面部２２０ａとは反対側の内周面に近づけるように光学部材１００をカバー部材２２０の中央からオフセットさせて配置している。
【００４５】
上記背面光反射部材３２０としては、例えば所定の曲面を有するように加工されたステンレスなどの金属板材や、所定の曲面を有するように成形されたアクリル等の樹脂からなる板材にアルミ等の金属物質を蒸着したものを用いることができる。この背面光反射部材３２０の光反射面は鏡面仕上げしたものでもよいし、白色の面にしてもよい。なお、背面光反射部材３２０は、図１６（ｃ）に示すようにカバー部材２２０の内側に設けてもよいし、カバー部材２２０と３３０との間に設けもよい。また、上記背面光反射部材３２０を別部材として設けずに、光学部材１００を間に挟んで部分遮光部材３１０とは反対側において光学部材１００の外周面１３０から出射した光を部分遮光部材３１０のほうに反射するように、カバー部材２２０やケーシング部材３３０の内周面（又は外周面）に金属等からなる光反射層を形成してもよい。
【００４６】
上記部分遮光部材３１０は、光学部材１００の外周面１３０から出射する光の通過光量を文字などの所定の表示パターンに対応させて部分的に変化させる光フィルター部材として機能する。この部分遮光部材３１０としては、例えば文字などの所定の表示パターンに対応させてくりぬいた不透明シートを透明板材に貼り付けたものや、文字などの所定の表示パターンに対応させて不透明板材自体をくりぬいたものを用いることができる。また、上記光フィルター部材は、文字などの所定の表示パターンに対応させて加工された色付きのセロハン等の透明フィルムを透明板材に貼り付けたものでもよい。
【００４７】
また、表示装置３００は、上記部分遮光部材３１０及び背面光反射部材３２０が露出しないように両部材を覆う光透過性の円筒状のケーシング部材３３０と、ケーシング部材３３０を長手方向両端部で支持する支持部３４０とを備える。この支持部３４０の内部には、上記光源駆動部２４０や電源部２５０を設けてもよい。
【００４８】
なお、上記部分遮光部材３１０は、上記カバー部材２２０とケーシング部材３３０との間に別部材として設けてもよいが、カバー部材２２０又はケーシング部材３３０と一体的に構成してもよい。例えば、上記カバー部材２２０の平面部２２０ａを、所定の開口を有する部分遮光部材として形成したり、ケーシング部材３３０の外周部の一部を、所定の開口を有する部分遮光部材として形成したりしてもよい。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、多数の微小凹部１３１が全面に分布するように形成されている外周面１３０における散乱を伴う反射が複数回繰り返されることにより光学部材１００の内部における光の強度は両端部１１０，１２０間で均一になるとともに、その外周面１３０からの散乱を伴う光の出射により、光学部材１００の外周面１３０から出射する光の強度も外周面の全体にわたって均一になる。しかも、その外周面１３０が曲面であるため、筋状の明るく光る発光部分が発生しにくい。従って、筋状の明るく光る発光部分が発生しにくく外周面１３０の全体がほぼ均一に発光しているように見せることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施形態に係る光学部材の一例を示す側面、正面図及び表面拡大図。
【図２】変形例に係る光学部材の外周面の表面拡大図。
【図３】微小凹部が形成されている測定対象の光学部材のサンプルの表面写真。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ微小凹部の一例の説明図。
【図５】変形例に係る光学部材の端部の断面図。
【図６】（ａ）は他の変形例に係る光学部材の端部の側面図。（ｂ）は同光学部材の端部の正面断面図。
【図７】更に他の変形例に係る光学部材の正面図。
【図８】更に他の変形例に係る光学部材の正面図。
【図９】本発明の実施形態に係る発光装置の一例を示す正面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図９のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を矢印方向から見た断面図及び部分縦断面図。
【図１１】発光装置の光学部材の外周面から光が出射している様子を示す説明図。
【図１２】変形例に係る発光装置の部分断面図。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ他の変形例に係る発光装置の光源及び光学部材の部分断面図。
【図１４】更に他の変形例に係る発光装置の一部を示す正面図。
【図１５】更に他の変形例に係る発光装置の一部を示す上面図。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態に係る表示装置の一例を示す正面図及び側面図。（ｃ）はＡ−Ａ断面を矢印方向から見た断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１００  光学部材、
１１０，１２０  光学部材の端部
１１１，１２１  光入射面
１３０  外周面
１３１  微小凹部
１４０  光入射部
２００  発光装置
２１０  光源
２２０  カバー部材
２３０  把手部
２４０  光源駆動部
２５０  電源部
２６０  支持部材
２７０  反射部材
３００  表示装置
３１０  部分遮光部材
３１０ａ  開口
３２０  背面光反射部材
３３０  ケーシング部材
【図１】
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【図２】
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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３】
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【図１６】
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