CN101809478A - 交叉型导光路 - Google Patents

Abstract

提供一种交叉型导光路，能够利用简单的结构使两个以上的导光路交叉的光量损失比现状更为减小。关于第1导光路(11)的入射侧导光路(11A)的宽度尺寸(d)和射出侧导光路(11B)的宽度尺寸(d)，将第1导光路(11)的射出侧导光路(11B)的宽度尺寸(W1)和射出侧导光路(11B)的宽度尺寸(W2)设定成为d＜W1＝W2。在第1导光路(11)中，从入射侧导光路(11A)射出并通过所述交叉点(13)行进的光几乎没有泄露地被射出侧导光路(11B)获取，在第2导光路(12)中，从入射侧导光路(12A)射出并通过所述交叉点(13)行进的光几乎没有泄露地被射出侧导光路(12B)获取。因此，能够大幅降低光量损失。

Description

交叉型导光路

技术领域

本发明涉及具有至少两个导光路交叉的交叉点的导光路，尤其涉及降低交叉点处的光量的损失的交叉型导光路。

背景技术

作为降低导光路的交叉部的损失的发明，例如已有下述的专利文献。

在专利文献1中，提高导光路部分的折射率n1与交叉部分的折射率n2的关系，构成为n2＞n1来实现。

专利文献2和3记载的发明都是使交叉部的宽度小于其他部分，并扩大光点直径(spot size)，由此降低损失。

专利文献1：日本特开昭50-92149号公报

专利文献2：日本特开平5-60929号公报

专利文献3：日本特开2003-131054号公报

但是，在专利文献1记载的发明中，必须利用不同的材料形成导光路部分的折射率和交叉部分的折射率。为此，例如需要变更交叉部分的树脂，或者使用折射率与曝光时间成比例地变化的树脂，或者利用薄膜等改变包层的相对折射率。但是，无论在哪种情况下，都具有在制造时需要另外设置改变折射率的步骤的问题。

并且，在专利文献2、3中，为了缩小交叉部的宽度，需要逐渐缩小导光路的尺寸，但在缩小入射侧的情况下，导致在导光路内全反射地行进的光一定会从芯泄露出去，所以存在不易降低损失效率的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有问题而提出的，其目的在于，提供一种交叉型导光路，能够利用简单的结构使两个以上的导光路交叉的光量损失比现状更为减小。

本发明提供一种至少两个以上的导光路在交叉点交叉的交叉型导光路，其特征在于，在所述交叉点的前后，射出侧的导光路的宽度尺寸大于与其对应的入射侧的导光路的宽度尺寸。

在本申请发明中，通过在交叉点处扩大射出侧的宽度尺寸，能够减少光量的损失。

而且，不需要像以往那样随着接近交叉点而逐渐缩小导光路的尺寸，所以在导光路内全反射地行进的光不会从芯泄露出去，能够高效降低损失效率。

在上述发明中，优选使所述射出侧的导光路的宽度方向的中心线，相对所述入射侧的导光路的宽度方向的中心线沿宽度方向偏移。

在上述方案中，通过使入射侧的中心线和射出侧的中心线偏移，能够抑制射出侧导光路自身的宽度尺寸过大。即，能够将射出侧导光路的宽度尺寸设为最佳尺寸。

另外，优选全部射出侧的导光路的宽度尺寸大于各个对应的入射侧的导光路的宽度尺寸。

关于在交叉点相交的多个导光路的全部，能够降低光量损失。

另外，优选设有在所述交叉点交叉的第1导光路和第2导光路，并且所述第1导光路和第2导光路的交叉角度φ为90°。

导光路大多通过转印而形成，在这种情况下，越是锐角的交叉角度，准确的形状转印越困难。如上所述，通过使两个导光路以交叉角度90°交叉，能够形成更准确地转印期望的形状的、性能稳定的导光路。

在本发明的导光路中，通过使射出侧导光路的宽度尺寸大于入射侧导光路的宽度尺寸，能够实现射出侧导光路获取几乎全部的光。因此，能够防止光在交叉点处的泄露，能够大幅降低光量的损失。

并且，能够把交叉点处的射出侧导光路的宽度尺寸设定为最适合于降低损失的宽度尺寸。因此，不需要超过必要程度地扩大射出侧导光路的宽度尺寸，能够实现小型轻量。

附图说明

图1是用于说明本发明的第1实施方式的交叉型导光路的俯视图。

图2是用于说明本发明的第2实施方式的交叉型导光路的俯视图。

图3是用于说明本发明的第3实施方式的交叉型导光路的俯视图。

标号说明

10A、10B、10C交叉型导光路；11、21第1导光路；11A、21A第1导光路的入射侧导光路；11B、21B第1导光路的射出侧导光路；12、22第2导光路；12A、22A第2导光路的入射侧导光路；12B、22B第2导光路的射出侧导光路；13、23交叉点；d、d1、d2入射侧导光路的宽度尺寸；W、W1、W2射出侧导光路的宽度尺寸；θ导光路的全反射角度；φ第1导光路与第2导光路的交叉角度

具体实施方式

图1是用于说明本发明的第1实施方式的交叉型导光路的俯视图，图2是用于说明本发明的第2实施方式的交叉型导光路的俯视图。

本发明的导光路例如在便携式电话等电子设备中用来将从光源释放的光引导到特别指定的按键开关，将其周围照亮，使容易从外部看清楚。

另外，虽然在下面省略了说明，但构成本发明的交叉型导光路10A的第1导光路11、第2导光路12和交叉点13，全部利用相同材料形成，与以往的导光路相同，具有设于中心侧的芯和设于其外周侧的包层。

如图1所示，交叉型导光路10A隔着交叉点13，在图示X(-)侧具有入射侧导光路11A、在图示X(+)侧具有射出侧导光路11B。同样，隔着交叉点13，在图示Y(-)侧具有入射侧导光路12A、在图示Y(+)侧具有射出侧导光路12B。

入射侧导光路11A和射出侧导光路11B形成第1导光路11，入射侧导光路12A和射出侧导光路12B形成第2导光路12。

第1实施方式所示的交叉型导光路10A表示第1导光路11和第2导光路12互相垂直交叉的情况。因此，在第1导光路11中，光从入射侧导光路11A通过所述交叉点13朝向射出侧导光路11B行进。在第2导光路12中，光从入射侧导光路12A通过所述交叉点13朝向射出侧导光路12B行进。另外，所述交叉点13相当于由下述的原点O、交点P₁、交点Q₁和交点R₁包围的部分。

由于在所述交叉点13没有壁面，所以从入射侧导光路入射到交叉点的光最大以导光路的全反射角度θ进行扩散。因此，如以下说明的那样，如果能够扩大射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸来尽可能地获取光，则能够减小因光在交叉点13的泄露造成的损失。

如图1所示，在第1实施方式中构成为，在把第1导光路11的入射侧导光路11A的宽度尺寸和射出侧导光路11B的宽度尺寸都设为d，把第1导光路11的射出侧导光路11B的宽度尺寸设为W1、把射出侧导光路11B的宽度尺寸设为W2时，所述d和所述W1、W2满足关系d＜W1＝W2。

这样，如果设定为d＜W1＝W2，则在第1导光路11中从入射侧导光路11A射出并通过所述交叉点13行进的光，能够几乎没有泄露地被射出侧导光路11B获取，同样在第2导光路12中从入射侧导光路12A射出并通过所述交叉点13行进的光，能够几乎没有泄露地被射出侧导光路12B获取。因此，能够大幅降低交叉型导光路10A中的光量损失。

在此，把第1导光路11的入射侧导光路11A与第2导光路12的入射侧导光路12A的交点设为原点O(坐标(0，0))，把第1导光路11的入射侧导光路11A与第2导光路12的射出侧导光路12B的交点设为P₁，把第2导光路12的入射侧导光路12A与第1导光路11的射出侧导光路11B的交点设为Q₁，把第1导光路11的射出侧导光路11B与第2导光路12的射出侧导光路12B的交点设为R₁。此时，作为在射出侧导光路11B和12B分别全部获取从入射侧导光路11A和12A以角度θ射出的光线的形状，所述交点P₁、交点Q₁、交点R₁的各个坐标如下所示。

交点P₁＝(-d·tanθ，d)

交点Q₁＝(d，-d·tanθ)

关于θ可以取光在导光路内全反射时的全反射角度。另外，在入射到第1导光路21和第2导光路22的光的波长不同的情况下，所述θ选择波长较短的光的全反射角度。并且，在光中混合存在多种波长的情况下，选择θ成为最大的波长。

因此，第1导光路11的射出侧导光路11B和第2导光路的射出侧导光路12B的宽度尺寸W1、W2如下式1所示。

(式1)

$W1=W2=\frac{d\·(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})}{1-\tan \mathrm{\θ}}+d\·\tan \mathrm{\θ}$

所述射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸W1、W2越成为式1以下，光的泄露越多。另外，越成为式1以上，射出侧导光路11B的宽度尺寸W1、W2越大，导致交叉型导光路10A变大。因此，优选所述d和W1、W2满足式1所示的关系。

这样，在第1实施方式中，把第1、第2导光路11、12的射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸W1、W2都设定为式1以上，对防止光的泄露比较有效。

但是，不能说仅仅单纯地扩大射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸W1、W2即可。

即，如图1所示，在光从两个方向入射的交叉型导光路10A中，在把入射侧导光路11A的宽度方向的中心线Lx-Lx作为基准的情况下，从所述中心线Lx-Lx到交点Q₁的距离a与从中心线Lx-Lx到交点R₁的距离b满足关系a＜b。同样，在把入射侧导光路12A的宽度方向的中心线Ly-Ly作为基准的情况下，从所述中心线Ly-Ly到交点P₁的距离a与从所述中心线Ly-Ly到交点R₁的距离b满足关系a＜b。

因此，如以下说明的那样，优选使射出侧导光路11B、12B的宽度方向的中心线偏移(shift)。

即，如图1所示，在第1导光路11中，将所述射出侧导光路11B设定为：使射出侧导光路11B的宽度方向的中心线La-La相对于入射侧导光路11A的宽度方向的中心线Lx-Lx，沿宽度方向Y(-)偏移预定的偏移量c。同样，在第2导光路12中，将所述射出侧导光路12B设定为：使射出侧导光路12B的宽度方向的中心线Lb-Lb相对于第2导光路12的入射侧导光路12A的宽度方向的中心线Ly-Ly，沿宽度方向X(+)偏移预定的偏移量c。

通过这样设定，不仅仅单纯地扩大宽度尺寸，而且能够将射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸设定为上述式1所示的最佳宽度尺寸W1、W2。因此，射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸W1、W2不会超过必要程度地扩大，能够减少浪费，使交叉型导光路10A小型化或轻量化。

另外，本发明构成为扩大两个交叉的导光路双方的射出侧导光路的宽度尺寸，但不限于此，也可以构成为只扩大第1导光路11的射出侧导光路11B和第2导光路12的射出侧导光路12B任一方的宽度尺寸W1、W2。在这种情况下，当然能够降低扩大宽度尺寸W1、W2侧的导光路的光量损失。

下面，说明本发明的第2实施方式。

图2所示的本发明的第2实施方式的交叉型导光路10B，相当于上述第1实施方式所示的交叉型导光路10A的变形例。因此，下面主要说明不同之处。

在图2所示的第2实施方式中，与第1实施方式的不同之处是，使第1导光路11的入射侧导光路11A的宽度尺寸d1和第2导光路12的入射侧导光路12A的宽度尺寸d2不同(d1≠d2)。

因此，在第2实施方式中，图2中的交点P₂、交点R₂、交点Q₂的各个坐标如下所示。

交点P₂＝(-d1·tanθ，d1)

$\frac{(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})\·(d2\·\tan \mathrm{\θ}+d1)}{1-{\tan }^2\mathrm{\θ}}$

交点Q₂＝(d2，-d2·tanθ)

因此，第1导光路11的射出侧导光路11B的宽度尺寸W1如下式2所示。

(式2)

$W1=\frac{(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})\·(d2\·\tan \mathrm{\θ}+d1)}{1-{\tan }^2\mathrm{\θ}}+d2\·\tan \mathrm{\θ}$

并且，第2导光路12的射出侧导光路12B的宽度尺寸W2如下式3所示。

(式3)

$W2=\frac{(1+{\tan }^2\mathrm{\θ})\·(d1\·\tan \mathrm{\θ}+d2)}{1-{\tan }^2\mathrm{\θ}}+d1\·\tan \mathrm{\θ}$

因此，与上述情况相同，如果把第1导光路11的射出侧导光路11B的宽度尺寸W1设定为式2以上，而且把第2导光路12的射出侧导光路12B的宽度尺寸W2设定为式3以上，则能够防止光的泄露。

并且，在第2实施方式中，如图2所示，在第1导光路11中，将所述射出侧导光路11B设定为：使射出侧导光路11B的宽度方向的中心线La-La相对于入射侧导光路11A的宽度方向的中心线Lx-Lx，沿宽度方向Y(-)偏移预定的偏移量c1，在第2导光路12中，将所述射出侧导光路12B设定为：使射出侧导光路12B的宽度方向的中心线Lb-Lb相对于第2导光路12的入射侧导光路12A的宽度方向的中心线Ly-Ly，沿宽度方向X(+)偏移预定的偏移量c2。

由此，能够将射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸分别设定为上述式2、式3所示的最佳宽度尺寸W1、W2。因此，能够抑制射出侧导光路11B、12B的宽度尺寸W1、W2的扩大超过必要程度，实现交叉型导光路10B的小型化或轻量化。

下面，说明本发明的第3实施方式。

图3是用于说明本发明的第3实施方式的交叉型导光路的俯视图。第3实施方式所示的交叉型导光路10C、与上述第1和第2实施方式所示的交叉型导光路10A、10B的不同之处是，第1导光路11和第2导光路12以非垂直的关系交叉。

在第3实施方式中，隔着交叉点23，在图示X(-)侧示出第1导光路21的入射侧导光路21A、在图示X(+)侧示出射出侧导光路21B。并且，隔着交叉点23，在图示Y(-)侧示出第2导光路22的入射侧导光路22A、在图示Y(+)侧示出射出侧导光路22B。另外，所述交叉点23是由下述的原点O、交点P₃、交点Q₃和交点R₃包围的部分。

在此，利用d1表示第1导光路21的入射侧导光路21A的宽度尺寸，利用d2表示第2导光路22的入射侧导光路22A的宽度尺寸。并且，把第1导光路21的中心线L1-L1与第2导光路22的中心线L2-L2之间的交叉角度设为φ。

然后，把第1导光路21的入射侧导光路21A与第2导光路22的入射侧导光路22A的交点设为原点O(坐标(0，0))，把第1导光路21的入射侧导光路21A与第2导光路22的射出侧导光路22B的交点设为P₃(坐标(Px，Py))，把第2导光路22的入射侧导光路22A与第1导光路21的射出侧导光路21B的交点设为Q₃(坐标(Qx，Qy))，把第1导光路21的射出侧导光路21B与第2导光路22的射出侧导光路22B的交点设为R₃(坐标(Rx，Ry))。

此时，所述交点P₃、交点Q₃、交点R₃的各个坐标的值如下所示。

P_x＝-d1·sinθ/sin(φ+θ)

P_y＝-d1·cosθ/sin(φ+θ)

Q_x＝d2

Q_y＝d2/tan(φ+θ)

$R_x=\frac{(P_y-Q_y)\·\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})\·\tan \mathrm{\θ}-(P_x\·\tan \mathrm{\θ}-Q_x\·\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ}))}{\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})-\tan \mathrm{\θ}}$

$R_y=\frac{(P_y\·\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})-Q_y\·\tan \mathrm{\θ})-(P_x-Q_y)}{\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})-\tan \mathrm{\θ}}$

因此，第1导光路21的射出侧导光路21B的宽度尺寸W1如下式4所示。

(式4)

$W1=\left|R_3{Q}_3\right|\·\sin (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})$

$=\sqrt{{(R_x-Q_x)}^2+{(R_y-Q_y)}^2}\·\sin (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})$

并且，第2导光路22的射出侧导光路22B的宽度尺寸W2如下式5所示。

(式5)

$W2=R_x-P_x$

$=\frac{(P_y-Q_y)\·\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})\·\tan \mathrm{\θ}-(P_x\·\tan \mathrm{\θ}-Q_x\·\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ}))}{\tan (\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})-\tan \mathrm{\θ}}$

$+d1\·\sin \mathrm{\θ}/\sin (\mathrm{\φ}+\mathrm{\θ})$

这样，如果按照上面所述设定第1导光路21和第2导光路22交叉时的各个交点P₃、交点Q₃、交点R₃的坐标，则能够确保足够的宽度尺寸W1、W2，在射出侧导光路21B、22B中能够可靠获取从入射侧导光路21A、22A入射的光。

另外，各个交点P₃、交点Q₃、交点R₃的坐标不一定完全与上述的值一致，通过使坐标尽可能接近上述的值，也能够降低光量损失。另外，由于能够防止射出侧导光路的宽度尺寸超过必要程度地扩大，所以能够实现小型化、轻量化。

并且，在这种情况下，如图3所示，使射出侧导光路21B、22B的宽度方向的中心线La、Lb，相对于入射侧导光路21A、22A的宽度方向的中心线L1、L2沿各自的宽度方向偏移合适的偏移量c4、c5，能够进一步实现光量损失的降低。

实施例

下面的实施例表示把入射侧导光路21A、22A的宽度尺寸设为d1＝d2＝0.05mm，把交叉角度设为φ＝90°，把全反射角度设为φ＝10°的情况。

在这种情况下，各个交点P₃、交点Q₃、交点R₃的坐标如下所示。

P₃(Px，Py)＝P₃(-0.09，0.0053)

Q₃(Qx，Qy)＝Q₃(0.050，0.022)

R₃(Rx，Ry)＝R₃(0.069，0，129)

表1表示本申请发明和比较例的模拟结果。

在表1中分别示出，比较例1使射出侧导光路21B、22B的宽度尺寸W1、W2与入射侧导光路21A、22A的宽度尺寸d1、d2一致的情况，比较例2只是使射出侧导光路21B、22B的宽度尺寸W1、W2大于入射侧导光路22A的宽度尺寸d1、d2的情况。并且，示出了实施例1使射出侧导光路21B、22B的宽度尺寸W1、W2扩大，并且使射出侧导光路21B、22B的中心线L1、L2沿宽度方向偏移预定量的情况。

(表1)

	入射侧导光路的宽度尺寸W1(mm)	射出侧导光路的宽度尺寸W2(mm)	损失(dB)
				比较例1不偏移	0.05	0.05	0.35
比较例2不偏移	0.05	0.07	0.01
				实施例1偏移	0.05	0.07	0

如表1中的比较例1和比较例2所示，仅仅单纯地使射出侧导光路21B、22B的宽度尺寸W1、W2大于入射侧导光路21A、22A的宽度尺寸d1、d2，也能够获得降低光量损失的效果，但不能使其为0。

与此相对，如本申请发明的实施例1所示可知，通过使射出侧导光路21B、22B的宽度方向的中心线偏移，能够使作为光线的泄露损失为0。

如上所述，在本申请发明中，不需要像以往那样随着接近交叉点而逐渐缩小导光路的尺寸。因此，在导光路内全反射地行进的光不会从芯泄露出去，能够高效降低损失效率。

在上述实施方式中说明了两个导光路在一个交叉点交叉的情况，但本发明不限于此，也可以构成为两个以上的导光路在一个交叉点交叉，虽然这种情况时的计算多少变复杂，但能够利用与上述相同的方法来设定各个交点的坐标和射出侧导光路的宽度尺寸。

并且，在上述实施方式中，虽然没有对于射出侧导光路求出宽度方向的中心线的偏移量，但能够根据前述的OPQR的坐标计算最佳偏移量。

Claims (4)

1.一种交叉型导光路，至少两个以上的导光路在交叉点交叉，其特征在于，

在所述交叉点的前后，射出侧的导光路的宽度尺寸大于与其对应的入射侧的宽度尺寸。

2.根据权利要求1所述的交叉型导光路，其特征在于，

所述射出侧的导光路的宽度方向的中心线相对于所述入射侧的导光路的宽度方向的中心线沿宽度方向偏移。

3.根据权利要求1所述的交叉型导光路，其特征在于，

全部的射出侧的导光路的宽度尺寸大于各个对应的入射侧的导光路的宽度尺寸。

4.根据权利要求1所述的交叉型导光路，其特征在于，

设有在所述交叉点交叉的第1导光路和第2导光路，所述第1导光路与第2导光路的交叉角度φ为90°。

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