JP2001014919A - ライトガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導光効率を良好とするとともに光軸方向にお
ける輝度分布の均一化を図る。 【解決手段】 光源１０と、この光源を周囲を覆って一
端側の投光開口から光を照射する反射鏡１１と、反射鏡
１１の投光開口に接続されて入射された光源１０からの
光を導光するとともに所要周面から出射する中空のガイ
ド部２とからなるライトガイドである。反射鏡１１の投
光開口からガイド部２に入射する光を複数方向に分ける
とともに光を所要方向に指向させる光分割導光手段を設
ける。ライトガイド内面での反射による導光ではなく、
光分割導光手段によってガイド部２の所定の部位まで導
光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はライトガイドに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ライトガイドの一例を図１２に示す。光
源とこの光源を周囲を覆って一端側の投光開口から光を
照射する反射鏡とからなる光源部１を備えるとともに、
一端からの光を他端側へと導光するとともに所要周面か
ら出射するガイド部２とからなるライトガイドにおい
て、ガイド部２はその一端が上記光源部１の投光開口に
接続されているとともに他端にエンドレフレクタ２０を
備えている。

【０００３】上記ガイド部２はマイクロプリズムシート
２１とエクストラクタフィルム２２とリフレクタフィル
ム２３とアウタディフューザフィルム２４とからなる中
空筒状のもので、マイクロプリズムシート２１はプリズ
ム面が外側でプリズムの方向が光源の光軸方向となるよ
うに配置されている。

【０００４】上記マイクロプリズムシートの光学的特性
上、プリズム面の裏面である平滑面に、光源の光軸近傍
を通過して入射する光は正反射し、光軸から離れるにつ
れて透過する。従って、光源から発した光の大部分はプ
リズムシート内面を複数回反射を繰り返しつつ導光す
る。そして、この導光過程で一部の光が透過することに
おり、ライトガイド側面が発光する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構造では
ガイド部にマイクロプリズムシートが必須であるととも
に、このマイクロプリズムシートが高価であるために、
ライドガイドも高価なものとなっている。

【０００６】またガイド部の輝度分布均一化のためには
エクストラクタフィルムが必要でこれもコストアップの
要因となっている。

【０００７】図１３は直径２５．５ｍｍの上記ライトガ
イドの光軸方向における輝度比（９．５ｍ地点がベー
ス）を示したものであるが、輝度分布があまり均一では
なく、特に光軸に対して比較的大きい角度の光がガイド
部の光源側で漏れ易くなっているために、光源近傍の２
ｍ位の部分での輝度が高く、この部分での光洩れが多く
なっていることがわかる。これは導光効率が悪いことを
意味し、導光距離は２０ｍ程度が限界である。

【０００８】また、図１４に示すようにガイド部２に内
面鏡面の光遮蔽シート２５を付加することによって局部
発光構造とすることがあるが、この場合、非発光部の導
光ロスが大きく、システムの導光効率が低下する。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは導光効率が良好であ
るとともに光軸方向における輝度分布の均一化を図るこ
とができるライトガイドを提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】しかして本発明は、光源
と、この光源を周囲を覆って一端側の投光開口から光を
照射する反射鏡と、反射鏡の投光開口に接続されて入射
された光源からの光を導光するとともに所要周面から出
射する中空のガイド部とからなるライトガイドにおい
て、反射鏡の投光開口からガイド部に入射する光を複数
方向に分けるとともに光を所要方向に指向させる光分割
導光手段を設けていることに特徴を有している。ライト
ガイド内面での反射による導光ではなく、光分割導光手
段によってガイド部の所定の部位まで導光するのであ
る。

【００１１】この光分割導光手段としては、ルーバー状
体であって少なくとも外面が反射作用のある面、内面が
鏡面反射面に形成された反射板を好適に用いることがで
きる。また、該反射板のガイド部に直接対向する外面は
拡散反射面としておくことが望ましい。

【００１２】また上記光分割手段は複数設けるととも
に、ガイド部の中心軸寄りのものほどガイド部の先端ま
で延設しておくとよい。

【００１３】光分割導光手段は各々所要の焦点距離を有
する複数の単位レンズからなるレンズ体であったり、複
数の単位プリズムからなるプリズム体であってもよい。
この場合、反射鏡の投光開口からガイド部に入射する光
は略平行光としておく。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施の形態の一例に
基づいて詳述すると、図１に示すように、このライトガ
イドは光源１０及び反射鏡１１からなる光源部１と、中
空のガイド部２と、光分割導光手段である筒状の反射板
３とからなるものとして形成されている。

【００１５】上記光源部１における反射鏡１１は、ガイ
ド部２が接続される投光開口を備えて光源１０からの光
を投光開口を通じてガイド部２に照射する。

【００１６】光分割手段である反射板３は、光軸を中心
軸とした回転対称形であるとともに光源部１側である一
端側から他端側に向けて漸次径が大きくなっている円筒
台形状（ルーバー状）となっているもので、上記一端は
投光開口近傍に位置するとともに投光開口の径よりも小
さい円形をなしている。

【００１７】そして、反射板３の外側面は反射性を有す
る表面性状としてあり、内側面は鏡面反射面３１となっ
ている。図示例では金属製の鏡面反射板３’を接着する
ことで鏡面反射面３１を形成している。

【００１８】このものにおいて、光源部１の投光開口か
ら出射する光は、反射板３の外周側を通る光と内周側を
通る光とに分割され、外周側を通る光は反射板３外面及
びガイド部２内面で反射導光していく過程でガイド部２
から漏れ光となって外部に放射される。

【００１９】内周側を通る光のうち、光軸に対して小さ
い角度の光は反射板３の他端よりも先でガイド部２内面
で直接反射してガイド部２内を導光していく。また内周
側を通る光のなかで光軸に対して大きい角度の光は反射
板３の内面で正反射する。この時、反射板３は光源側か
ら光軸に沿って広がるテーパとなっているために、反射
板３内面で反射した光は光軸に対してより小さい角度の
ものとなり、ガイド部２のより遠くに直接向かうことに
なる。従って、ガイド部の他端に至る光はその途中での
反射回数が少なくなっているものであり、このために漏
れ光が少ない上に導光効率も高くなっている。また、光
源部１の反射鏡１１をより狭角な特注ものとしなくても
遠くまで導光することができる。

【００２０】上記反射板３の長さやテーパの角度を調節
することで、輝度分布及びガイド部２の長さを延長を図
ることができることがわかる。

【００２１】特に光分割導光手段である反射板３の長さ
をガイド部２における光源側の前記高輝度領域に設定す
れば、ガイド部２の輝度分布の均一化を図ることができ
るものであり、またガイド部の均一発光距離の延長を図
ることができる。なお、反射板３の外面も鏡面反射面と
したものであってもよい。

【００２２】図２は金属製反射板３の内面の鏡面反射面
３１をアルミ蒸着したり、銀蒸着したり、多層膜を設け
たりすることで形成したものを示している。１枚の金属
板の内面を直接処理するために、より安価なものを得る
ことができる。

【００２３】反射板３の外面を拡散反射面３０としてお
くならば、反射板３が位置している部分のガイド部２外
面の輝度分布の均一化をより図ることができる。つま
り、反射板３の外面がある程度鏡面性を持つ場合、光分
割導光手段（反射板３）で分割され外周部に入射する光
は主に反射鏡１１による反射光でありガイド部２の光軸
に対して小さい角度の光となっている。従って、外周部
に入射した光はその後、反射板３外面及びガイド部２内
面で反射導光していくが、反射板３外面が光軸に対して
外側に角度を持っているために先端側に行くにつれて反
射光の角度が大きくなり、単位ガイド長さに対する反射
回数も増えるために光が漏れ易くなる。反射板３の先端
側にいくにつれてガイド部２の輝度が増す傾向となる。

【００２４】しかし、上述のように反射板３の外面を拡
散反射面３０としておけば、図３に示すように、周辺部
に入射した光は拡散反射面３０で反射され、多重反射す
ることなくガイド部２を通じて外部に放射されるために
輝度分布が均一化するのである。

【００２５】図４は、光分割導光手段であるテーパ筒状
の反射板３を複数設けたものを示しており、反射板３の
内周側に他の反射板３を配置すると同時に、ガイド部２
の中心軸寄りの反射板３ほどガイド部２の先端側まで延
設されたものとなるようにしている。また、最外郭の反
射板３を除く他の反射板３は、その一段外側の反射板３
の内方に位置する部分は内外面とも鏡面反射処理とし、
それから先は外面を拡散反射処理、内面を鏡面反射処理
としている。

【００２６】複数の反射板３によって発光部端部で分割
された光は、反射板３で挟まれた領域では、鏡面反射面
３１による正反射で導光され、その先の拡散反射面３０
で拡散反射されて、拡散反射面３０の外側周囲のガイド
部から外部に放射される。このため、反射板３の光入射
側の径を調節することにより、容易にガイド部２の輝度
分布を制御できる。また、反射板３によって分割された
光を、各々直接ガイド部２の所定の部位に導光できる
(ガイド部２内面の反射による導光の必要がない)ので、
ガイド部２の材料としてマイクロプリズムシートのよう
な特殊な導光性能の優れた材料を用いる必要はなく、よ
り安価な比較的反射率の高い透過拡散シートを用いれば
よいことになる。さらにエクストラクタフィルムも必要
としない。

【００２７】図５は複数の反射板３の光源１０側の一端
同士を閉じてしまうことで、ガイド部２に非発光エリア
２８が生じるようにしたものを示している。なお、反射
板３表面に特別な処理を施す必要はない。この場合、非
発光領域での反射による導光ロスを軽減できるため、光
源１０から発した光を有効かつ効率的に利用できる。

【００２８】他の実施形態の一例を図６及び図７に示
す。ここでの光分割導光手段は光軸を回転軸とする曲率
半径の異なる複数の回転体レンズ４であり、これら回転
体レンズ４をフレネルレンズ状に組み合わせてガイド部
２の光源部１側に配設している。各レンズ４の光軸を含
む切平面は、半径の異なる円曲線が光軸に対し垂直方向
に連設されたものとしてある。各々の円曲線は各々の回
転体レンズ４に入射する光束と目的とする屈折角に応じ
て曲率半径を設定している。

【００２９】なお、各回転体レンズ４は平凸レンズであ
ってもよい。また、耐熱性の高い樹脂またはガラスから
形成することが好ましい。樹脂またはガラスに顔料が混
入されて着色されていてもよい。

【００３０】このものにおいては、光源より照射された
光がそれぞれ光軸からの距離に応じて、特定の回転体レ
ンズ４に入射して各回転体レンズ４の曲率と屈折率によ
り光軸となす角が大きくなるように屈折され、透過す
る。それぞれの回転体レンズ４の曲率は、ガイド部２の
特定部分に透過光が指向されるように設定されているた
め、回転体レンズ４群を透過した光は直接的にガイド部
２の所定部位に到達する。従って、ガイド部２に導光さ
れる光は、反射による導光ロスが少ないため、導光効率
が高いものとなっている。そして、前述のように回転体
レンズ４に着色することにより、光源１０とは異なるス
ペクトルを有する発光が可能となり、演色性を高めるこ
とができる。

【００３１】回転体レンズ４に代えて、図８及び図９に
示すように、光軸を回転軸とする複数の回転体プリズム
５で光分割導光手段を構成してもよい。ここにおける回
転体プリズム５の光軸を含む切平面は、所要の屈折を行
うように異なる三角形状をなし、光軸に対し垂直に連設
されている。

【００３２】各々の回転体プリズム５において光軸に垂
直な面と斜面とのなす角θは、各々の回転体プリズム５
に入射する光束量と目的とする屈折角に応じて設定さ
れ、耐熱性の高い樹脂またはガラスから形成される。樹
脂またはガラスに顔料が混入され着色されていてもよ
い。

【００３３】光源より照射された光は、それぞれ光軸か
らの距離に応じて、特定の回転体プリズム５レンズに入
射し、角θと屈折率により目的とする照射方向に透過す
る。それぞれの回転体プリズム５の角θは、ガイド部２
の特定部分に透過光が指向されるように設定されている
ため、回転体プリズム５を透過した光は直接的にガイド
部２に到達する。

【００３４】図１０及び図１１に他例を示す。これは回
転体レンズ４あるいは回転体プリズム５を用いたものに
おいて、光源部１の光源１０を点光源とし、反射鏡１１
を放物面形状とし、その焦点位置に光源１０を配設して
いる。回転体レンズ４の曲率および回転体プリズム５の
角θは光軸からの距離によらず一定としてもよい。

【００３５】光源１０より放射された光は放物面反射鏡
１１により略平行光となって回転体レンズ４あるいは回
転体プリズム５に入射するものであり、このために回転
体レンズ４あるいは回転体プリズム５の設計が容易にな
る。

【００３６】各回転体レンズ４の曲率および各回転体プ
リズムの角θを一定とすることで、光分割導光手段を透
過した先もまた略平行光となるため、ガイド部２の長さ
により曲率および角θを容易に決定することができるも
のである。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明においては、光源
と、この光源を周囲を覆って一端側の投光開口から光を
照射する反射鏡と、反射鏡の投光開口に接続されて入射
された光源からの光を導光するとともに所要周面から出
射する中空のガイド部とからなるライトガイドにおい
て、反射鏡の投光開口からガイド部に入射する光を複数
方向に分けるとともに光を所要方向に指向させる光分割
導光手段を設けて、ライトガイド内面での反射による導
光ではなく、光分割導光手段によってガイド部の所定の
部位まで導光するために、ライトガイド内面での反射に
よる導光を促すためのプリズムシートやエクストラクタ
シートを用いることなく導光を行うことができるもので
ある。

【００３８】そして、光分割導光手段として、ルーバー
状体であって少なくとも外面が反射作用のある面、内面
が鏡面反射面に形成された反射板を用いれば、ガイド部
の輝度分布の均一化や導光効率の向上、コストダウン等
を図ることができる。

【００３９】また、上記反射板のガイド部に直接対向す
る外面は拡散反射面としておくと、光源に近い部分ので
の輝度分布をより確実に均一化することができる。

【００４０】さらに上記光分割手段を複数設けるととも
に、ガイド部の中心軸寄りのものほどガイド部の先端ま
で延設しておくと、長いガイド部についても効率の良い
導光を行うことができるものであり、また輝度分布の均
一化もより容易に行うことができる。

【００４１】光分割導光手段は各々所要の焦点距離を有
する複数の単位レンズからなるレンズ体としたり、複数
の単位プリズムからなるプリズム体としてもよく、この
場合においてもライトガイド内面での反射による導光で
はなく、光分割導光手段によってガイド部の所定の部位
まで導光することができて、ライトガイド内面での反射
による導光を促すためのプリズムシートやエクストラク
タシートを用いることなく導光を行うことができるのは
もちろん、ガイド部の輝度分布の均一化や導光効率の向
上、コストダウン等を図ることができる。

【００４２】そして、反射鏡の投光開口からガイド部に
入射する光は略平行光としておくと、レンズ体あるいは
プリズム体の設計が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の断面図である。

【図２】同上の他例の断面図である。

【図３】同上のさらに他例の断面図である。

【図４】同上の別の例の断面図である。

【図５】同上の更に別の例の断面図である。

【図６】実施の形態の他例を示すもので、(a)は断面
図、(b)は動作説明図である。

【図７】同上の光分割導光手段を示すもので、(a)は断
面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。

【図８】同上の他例を示すもので、(a)は断面図、(b)は
動作説明図である。

【図９】同上の光分割導光手段を示すもので、(a)は断
面図、(b)は正面図、(c)は斜視図である。

【図１０】同上のさらに他例の断面図である。

【図１１】同上の別の例の断面図である。

【図１２】従来例を示すもので、(a)は正面図、(b)はガ
イド部の破断斜視図である。

【図１３】同上の輝度分布の説明図である。

【図１４】同上の局部発光タイプの正面図である。

【符号の説明】

１ 光源部 ２ ガイド部 ３ 反射板（光分割導光手段） １０ 光源 １１ 反射鏡

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源を周囲を覆って一端側
   の投光開口から光を照射する反射鏡と、反射鏡の投光開
   口に接続されて入射された光源からの光を導光するとと
   もに所要周面から出射する中空のガイド部とからなるラ
   イトガイドにおいて、反射鏡の投光開口からガイド部に
   入射する光を複数方向に分けるとともに光を所要方向に
   指向させる光分割導光手段を設けていることを特徴とす
   るライトガイド。
2. 【請求項２】 光分割導光手段は、ルーバー状体であっ
   て少なくとも外面が反射作用のある面、内面が鏡面反射
   面に形成された反射板であることを特徴とする請求項１
   記載のライトガイド。
3. 【請求項３】 反射板のガイド部に直接対向する外面が
   拡散反射面となっていることを特徴とする請求項２記載
   のライトガイド。
4. 【請求項４】 光分割手段が複数設けられているととも
   に、ガイド部の中心軸寄りのものほどガイド部の先端ま
   で延設されていることを特徴とする請求項２または３記
   載のライトガイド。
5. 【請求項５】 光分割導光手段は各々所要の焦点距離を
   有する複数の単位レンズからなるレンズ体であることを
   特徴とする請求項１記載のライトガイド。
6. 【請求項６】 光分割手段は複数の単位プリズムからな
   るプリズム体であることを特徴とする請求項１記載のラ
   イトガイド。
7. 【請求項７】 反射鏡の投光開口からガイド部に入射す
   る光は略平行光であることを特徴とする請求項５または
   ６記載のライトガイド。