JP2004119354A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な輝度分布の面状照射光を出射できると共に光路制御パターンが簡単で製造が容易な、点光源を用いた面光源装置を提供する。
【解決手段】点光源としてのＬＥＤ素子１が、楔型導光透明体２の光出射面２ａに対向配置されている。楔型導光透明体２の光出射面２ｂ側には、光偏向素子としてのプリズムアレイ４を介して導光板５が対向配置されている。導光板５の一対の主面の内の一方を光出射面５ｂとし、その反対側の主面５ｃには、光入射面５ａから入射した光を光出射面５ｂの法線方向に反射させる光路制御パターンＰが形成されている。この光路制御パターンＰは、導光板の光入射面５ａの長手方向に平行に延在する複数の突条５ｃ１　からなる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面状に出射する照射光を得る面状光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面状に出射する照射光を得る面状光源装置として、サイドライト型光源装置がよく用いられている。このサイドライト型光源装置は、透明な樹脂製の導光板の一端面或いは複数の端面に光源を対向配置し、この光源から出射され、導光板に入射した光を導光板の裏面に形成した拡散反射部により表面側に反射させ、表面から面状に光を出射させるものである。
【０００３】
上記サイドライト型光源装置には、光源として冷陰極管等の線状に光を射出する線状光源を配置するものがあるが、この場合、線状光源が光源装置全体の薄型化を促進する際の障害となる。また、線状光源は低消費電力化の面でも不利である。そこで、光源として小型で薄く且つ消費電力が低いＬＥＤ等の点光源を用いるサイドライト型光源装置が提案されている。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３３７７６号公報（２頁、第２２図、第２３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、点光源を用いるサイドライト型光源装置は、導光板の出射面全域にわたり輝度が均一な照射光を得ることが難しい。また、導光板に形成する拡散反射部等の光路制御パターンを工夫することにより均一な輝度分布の照射光を得ることは可能であるが、その場合、光路制御パターンが複雑化し、導光板の製造が難しくなるだけでなく、導光板の透明度を低下させる。導光板の透明度の低下は、このサイドライト型光源装置をフロントライト等として用いる場合に障害となる。
【０００６】
本発明は、均一な輝度分布の面状照射光を出射できると共に光路制御パターンが簡単で製造が容易な、点光源を用いた面光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の面光源装置は、点状の光源と、前記光源に対峙して配置された光の入射面と、前記光源から射出された光を導いて出射させる細長形状の出射面とを有し、前記光源から射出された光を前記入射面から入射させ、前記出射面から前記出射面の細長形状の長手方向に沿った線状の光束に変へて出射させる線状光束化手段と、前記線状光束化手段から出射した線状光束を入射させる入射端面と、前記入射端面から入射した前記線状光束の光路を制御する光路制御パターンと、前記入射端面と交差する広がりを持った平面状に形成され、前記光路制御パターンにより前記線状光束を導いて出射させる出射平面と、を備え、前記線状光束を前記光路制御パターンにより前記出射平面から面状に広げて所定方向へ出射させる面状光束化手段とを、有する面光源装置であって、前記面状光束化手段の光路制御パターンは、前記線状光束化手段から出射する前記線状光束で強度がピークを示す光束の進行方向に対して実質的に直交する方向と平行に延在する複数の突条からなることを特徴とするものである。
【０００８】
この面光源装置によれば、点光源から出射された光が線状光束に揃えられた後、面状光束に広げられて出射されるから、広い面積にわたり出射される面状照射光を全体に均一な輝度分布で得ることができる。そして、線状光束を面状光束に広げて出射させる面状光束化手段の光路制御パターンを、線状入射光の強度分布でピークを示す入射光の光路に対して直角方向に延在する突条パターンに形成するから、面状照射光の出射光路をその光出射面の法線方向に大略揃えることができる。その結果、低消費電力で光源装置の小型薄型化に好適な点光源を用い、正面輝度が高く且つ全体にわたり輝度分布が均一な面状照射光を光のロスを抑えて効率良く得ることが可能となる。また、光路制御パターンが簡単なパターンであるから、本発明の面光源装置の製造が容易になると共に、光路制御パターンによる面状光束化手段の透明度の低下が顕著に抑制され、光源装置としてフロントライト等への適用範囲が広がる。
【０００９】
本発明の面光源装置は、請求項２に記載のように、線状光束化手段が、前記入射面と、前記光源から出射される光の進行方向に細長形状の長手方向を向け、前記入射面と交差させて配置された出射面と、前記出射面と対向し、前記光源から前記入射面に入射した入射光を反射する反射面とを有していることが好ましく、さらにこの場合、その線状光束化手段は、請求項３に記載のように、前記出射面と前記反射面とが互いの間隔が前記光源に近い方が遠い方に比べて大きくなるように傾斜させて対向配置され、、前記入射面と前記出射面、及び前記反射面とにより平面形状が直角三角形をなす透明体で形成されていることがより好ましい。これにより、面光源装置の小型薄型化が一層促進される。
【００１０】
また、本発明の面光源装置は、請求項４に記載のように、線状光束化手段が、入射面と出射面とが平行に設けられると共に入射面と出射面の双方に対して傾斜する一対の反射面を備えた平面形状が台形をなす透明体を有していることが好ましく、これにより、点光源を面状光束化手段の光入射面に対向配置することができる。その結果、面状光束化手段への入射光の強度分布でピークとなる光の割合を大きくし、出射される面状照射光の正面輝度をより高くすることが可能となる。
【００１１】
そして、線状光束化手段が導光用の透明体を有する場合は、請求項５に記載のように、透明体からの出射光の進行方向を前記面状光束化手段の入射面に対して直角方向に近づく方向に変える光偏向素子を有していることが好ましく、これにより、面状光束化手段への入射光の強度分布でピークとなる光の割合をより大きくし、出射される面状照射光の正面輝度を一層高くすることが可能となる。
【００１２】
更に、本発明の面光源装置は、請求項６に記載のように、線状光束化手段が、入射面と出射面とが同一平面の異なる領域に設定されると共にこの平面に対向する面を放物曲面をなす反射面とした透明体を有していることが好ましく、これにより、点光源を面状光束化手段に重畳配置することができ、面状光源装置の小型化をより一層促進することができる。また、面状光束化手段への入射光の強度分布でピークとなる光の割合を顕著に大きくし、出射される面状照射光の正面輝度を格段に高くすることが可能となる。
【００１３】
加えて、本発明の面光源装置は、請求項７に記載のように、前記点光源と前記線状光束化手段からなる線状光束出射ユニットが１個の面状光束化手段に対して複数セット設けられていることが好ましく、これにより、大面積にわたって均一な輝度分布で出射される面状照射光を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、この発明の実施の形態における第１の例（以下、第１実施形態例という）について、図１（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。なお、図１（ａ）は第１実施形態例としての面光源装置を示す平面図、図１（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。そして、面光源装置の平面方向を互いに直交するｘ方向（紙面左右方向）、ｙ方向（紙面上下方向）で表されるｘ−ｙ平面方向と定義し、面光源装置の厚さ方向をそれらｘ、ｙ方向に直交するｚ方向（紙面垂直方向）と定義する。以下の各図においても、同様に定義する。
【００１５】
本例では、光を放射状に出射する点光源として、ＬＥＤ素子が使用されている。図１において、そのＬＥＤ素子１が、平面形状が直角三角形の楔形をなす導光透明体２の一端面に対向配置されている。導光透明体２は入射光を線状光束に揃えて出射させる線状光束化手段として設けられており、直角三角形の直交する２辺のうちの短辺を含む端面２ａが光入射面に、長辺を含む端面２ｂが光出射面に、それぞれ設定されている。即ち、本例の導光透明体２は、光入射面２ａと光出射面２ｂとが直交している。そして、光反射面となる直角三角形の斜辺を含む端面２ｃには、反射膜３が設けられている。本例の反射膜３は、銀やアルミニウム等の金属を端面２ｃに蒸着させて形成された鏡面反射膜である。ここで、光出射面２ｂに対する光反射面（傾斜端面）２ｃの傾斜角θの範囲は、所望の広い範囲にわたり線状に広がる線状出射光を得るには、０＜θ≦４５°が好適である。
【００１６】
上述のＬＥＤ素子１から射出された光は、光入射面２ａから導光透明体２に入射し、反射膜３で反射されて光出射面２ｂから大略線状に揃えられて出射される。この出射光の出射強度分布では、光出射面２ｂの長手方向（ｘ方向）に対して直角の方向つまりｙ−ｚ面方向よりも光入射面２ａとは反対側（反光源側）に傾いた方向に出射される光が多く、その方向の出射光の強度がより高い分布となっている。なお、光反射面２ｃの傾斜角θが小さいほど出射光の方向がｙ−ｚ面方向から反光源側へ傾く度合いが大きくなる。即ち、広い範囲に広がる線状光束を得るに傾斜角θが小さいほうが有利であるが、それに伴い出射光のｙ−ｚ面方向からの傾斜度合いが大きくなる。
【００１７】
導光透明体２の光出射面２ｂ側には、光偏向素子としてのプリズムアレイ４が配置されている。プリズムアレイ４は、導光透明体２の光出射面２ｂに対向させる面つまり光入射面４ａが、断面が多数の三角プリズム断面４ａ１　が連なった鋸歯状断面をなす凹凸面に形成され、光入射面４ａとは反対側の光出射面４ｂが平面に形成されている。ここで、個々の三角プリズム断面４ａ１　の頂角φの大きさは、導光透明体２から出射されて入射した光のうちの強度分布が最も高い方向の光を実質的にｙ−ｚ面方向に偏向させて光出射面４ｂから出射させることが可能な角度に設定されている。従って、プリズムアレイ４の光出射面４ｂから出射される光は、ｙ−ｚ面方向に沿った光の強度が最も高い強度分布を備えた線状出射光である。
【００１８】
プリズムアレイ４の光出射面４ｂ側には、線状に揃えて入射された光を面状に広げて出射させる面状光束化手段としての導光板５が配置されている。本例の導光板５は、実質的に透明な矩形状の平板からなり、その一端面５ａを光入射面とし、この光入射面５ａをプリズムアレイ４の光出射面４ｂに対向させて配置されている。この導光板５の二つの主面のうち、平面に形成された一方の主面５ｂが光出射面に設定されている。そして、光出射面５ｂの反対側の主面（以下、反光出射面という）５ｃには、光入射面５ａから入射した光を光出射面５ｂに向けて反射させたり外部に屈折させて出射しその光路を制御する光路制御パターンＰが形成されている。光路制御パターンＰは、光入射面５ａから入射する線状光束化された入射光のうちの強度がピークを示す光束の進行方向に対して実質的に直角な方向と平行に延在する複数の突条５ｃ１　を並列に連ねたパターンに形成されている。このように、本発明の光路制御パターンＰは、複数の突条を平行に連ねて形成した簡単なパターンであるから、面状光束化手段としての導光板５の透明度を実質的に低下させることがなく、また、その製造も容易である。
【００１９】
本例の導光板５は、光入射面５ａからの入射光のうちの強度がピークを示す光の方向が光入射面５ａの長手方向であるｘ方向に直角のｙ−ｚ面方向であるから、全ての突条５ｃ１　が光入射面５ａに平行なｘ方向に沿って延在している。これら突条５ｃ１　は、それぞれ、断面が鈍角三角形をなし、光入射面５ａ側の幅広の斜面５ｃ２　とこれよりも幅狭の反光入射面側の斜面５ｃ３　を備えている。この反光入射側の斜面５ｃ３　の内面で入射光を光出射面５ｂ側へ全反射させることができる。
【００２０】
光路制御パターンＰが形成された反光出射面５ｃに対向させて、反射板６が配置されている。この反射板６は、反光出射面５ｃの内面で全反射されずに外部に出射した光を反射させて再び導光板５に入射させるために設けられており、本例ではその反射面６ａが鏡面に形成されている。
【００２１】
次に、上述のように構成された面光源装置による光照射作用について、光線イ、ロを例に挙げて説明する。
【００２２】
ＬＥＤ素子１から出射された光線イ、ロは、導光透明体２内に光入射面２ａから入射し、傾斜端面２ｃの内面で全反射されるか或いは反射膜３で反射され、光出射面２ｂから、ｙ−ｚ面方向よりも光入射面２ａとは反対側に傾いた方向、つまり光入射面２ａから遠ざかる方向、に出射される。このとき光線イ、ロを含む出射光は線状光束に揃えられて出射する。
【００２３】
導光透明体２の光出射面２ａから出射された光線イ、ロの内の光線イは、光出射面２ａからの出射光のうちの強度がピークを示す方向に進行する光線の一つであり、プリズムアレイ４の鋸歯状断面の光入射面４ａに入射し光出射面４ｂから出射する際に、その出射方向をｙ−ｚ面方向へ偏向される。また、光線ロも同様に、光出射面４ｂから出射方向をｙ−ｚ面方向に近い方向に偏向されて出射する。
【００２４】
プリズムアレイ４の光出射面４ｂからｙ−ｚ面方向に出射された光線イは、対向する導光板５の光入射面５ａの長手方向に対し直角に入射する。なお、ＬＥＤ素子１から出射される光は、光線イ、ロのようにｚ方向（導光透明体２や導光板５等の厚さ方向）に僅かに傾むいて出射される光が多く、光線イが導光板５の光入射面５ａに入射する際もｚ方向に僅かに傾いた角度で入射し、反光出射面５ｃに向かって進行する。光線ロについても同様である。
【００２５】
導光板５内をｙ−ｚ面方向に沿って進行する光線イは、反光出射面５ｃの光路制御パターンＰのうちの幅狭の反光入射側斜面５ｃ３　の一つに入射し、光出射面５ｂに向けｚ方向に全反射される。導光板５内をｙ−ｚ面方向から僅かに傾いた方向に進行する光線ロも、反光入射側斜面５ｃ３　の一つに入射し、光出射面５ｂに向けてｚ方向から僅かに反光入射側に傾いた方向へ全反射される。これら光線イ、ロ以外の入射光も、同様に光出射面５ｂに向けて、反光出射面５ｃの光路制御パターンＰにより全反射されるか、或いは一旦外部に出射した後反射板６により反射される。これにより、光出射面５ｂからは、線状に揃えられて入射した光が面状に広げられその略法線方向に沿って出射される。なお、図１（ａ）の平面図では、導光板５からの出射光を◎で示してあり、以下、同様に図示する。
【００２６】
以上のように、本例の面光源装置によれば、点光源から出射された光が広範囲に延びる線状光束に揃えられた後、面状光束に広げられて出射されるから、広い面積にわたり出射される面状照射光を全体に均一な輝度分布で得ることができる。そして、線状光束を面状光束に広げて出射させる光路制御パターンを、線状入射光束のうちの強度がピークを示す光束の進行方向に対して直角方向に延在する突条パターンに形成するから、面状出射光の光路をその光出射面の法線方向に大略揃えることができ、正面輝度が高く且つ全体にわたり輝度分布が均一な面状照射光を光のロスを抑えて効率良く得ることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態例を、図２に基づき説明する。なお、以下の実施形態例の説明においては、上述した第１実施形態例と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２８】
本例の面光源装置は、楔形導光透明体２と導光板７との間にプリズムアレイのような光偏向素子を介在させず、楔形導光透明体２の出射光を直接に導光板７に入射させる構成となっている。従って、楔形導光透明体２から出射され導光板７に入射した線状光束の強度がのピークを示す方向は、ｙ方向から角度ωだけ反光源側に傾いた方向で有り、入射される光線イ、ロで示されるような光である。このため、導光板７の反光出射面に設けられている光路制御パターンＰを構成する突条７ｃ１　は、光入射面７ａに対し角度ωで交差する方向に延在させて形成されている。その他の構成は、第１実施形態例と同じである。
【００２９】
上述のように構成された面光源装置によれば、第１実施形態例におけるプリズムアレイのような光偏向素子を用いずに、全体的に輝度が高く且つ輝度分布が均一な面状照射光を光のロスを抑えて効率良く得ることができる。従って、第１実施形態例と同程度に良好な面状照射光が得られる面光源装置をより低コストで製造することが可能となる。
【００３０】
次に、本発明の第３実施形態例について、図３に基づき説明する。
本例の面光源装置は、点光源１と楔形透明体２及び反射膜３からなる線状光束出射ユニットを２セット有している。そして、これら２セットの線状光束出射ユニットＵ１　、Ｕ２　は、導光板５の光入射面５ａにプリズムアレイ４を介して対向配置されている。その他の構成は、第１実施形態例と同一である。
【００３１】
この面光源装置によれば、大面積の面状照射光も均一な輝度で出射させることができる。即ち、大面積の面状照射光を得るには導光板５の光出射面５ｂの面積を大きくする必要があり、導光板５が大面積となると、光入射面５ａの長手方向の寸法もそれに対応して大きくなる。より細長く大きい面積の光入射面５ａに対して１個の線状光束出射ユニットで線状光束を入射させる場合、楔形導光透明体２の光出射面２ｂ（図１参照）もそれに対応してより細長く大きいものとなるため、導光透明体２からの出射光の強度分布のバラツキが大きくなる。然るに、本例では、導光板５の細長い大面積の光入射面５ａに対して２セットの線状光束出射ユニットＵ１　、Ｕ２　を対向配置したから、各楔形導光透明体２の光出射面２ｂの面積を第１実施形態例のものと同程度の面積とし、出射光の強度分布のバラツキも同程度に抑えることができる。その結果、大面積の導光板５の光出射面５ｂから出射される面状照射光の輝度分布は、第１実施形態例の場合と同程度に均一となる。なお、配置する線状光束出射ユニットの数は２セットに限らず、導光板５の光入射面５ａの面積がより細長く大きくなるのに応じて、対向配置する線状光束出射ユニットの個数も適切に増やせばよく、これにより、より大面積の面状照射光を所望の均一な輝度分布で容易に得ることができる。
【００３２】
次に、本発明の第４実施形態例について、図４に基づき説明する。
本例の面光源装置では、導光板８の反光出射面８ｃと光出射面８ｂの両主面にそれぞれ光路制御パターンＰ１　、Ｐ２　が形成されている。これら光路制御パターンＰ１　、Ｐ２　は、図４（ｂ）に示されるように、導光板８の立体中心点Ｑに関して互いに点対称に形成することが好ましい。そして、導光板８の光入射面８ａに対向する反光入射側の端面（以下、反光入射面という）８ｄの外側に、端面反射板９が設置されている。その他の構成は、第１実施形態例と同一である。
【００３３】
このように構成された面光源装置においては、第１実施形態例と同様に、導光板８に入射する線状光束のうちでｙ−ｚ面方向に沿った方向が、前記線状光束のうちの強度がピークを示す光束の進行方向である。そのｙ−ｚ面方向に沿った入射光であって反光出射面８ｃに向かって進行する光のうち、例えば光線ロは突条８ｃ１　の光入射側斜面８ｃ２　で全反射されて反光入射面８ｄに向かい、光線イは突条８ｃ１　の反光入射側斜面８ｃ３　で略ｚ方向に全反射され光出射面８ｂに向かう。反光入射面８ｄに向かった光線ロは、反光入射面８ｄに設けられた端面反射板９で正反射されて再び導光板８内に戻され、光出射面８ｂに向う。この後、光線ロは、突条８ｂ１　の光入射側斜面８ｂ３　で全反射されて再び反光出射面８ｃに向かい、一旦外部に出射して反射板６で正反射されて再び導光板８内に戻される。この時点で、光線ロは、進行方向が光出射面８ｂに対して略直角方向のｚ方向に偏向されており、光出射面８ｂからその法線方向であるｚ方向に沿って出射される。一方、反光入射側斜面８ｃ３　で略ｚ方向に全反射されて光出射面８ｂに向かう光線イは、光出射面８ｂから法線方向（ｚ方向）に沿って出射される。
【００３４】
以上のように、本例の面光源装置によれば、導光板８に入射した光のうちの反光入射面８ｄに向かい外部に一旦出射した光も端面反射板９で反射されて導光板８内に戻し、光出射面８ｂから面状照射光として有効に出射させることができるから、輝度分布が均一で且つ正面輝度が格段に高い面状照射光を光のロスを抑え効率良く得ることができる。
【００３５】
次に、本発明の第５実施形態を図５に基づき説明する。
本例の面光源装置は、第４実施形態において、端面反射板９を設けず、その位置にプリズムアレイ４を備えた線状光束出射ユニットＵ１　と同じ構成の線状光束出射ユニットＵ２　を配置したものである。
【００３６】
このように構成された面光源装置によれば、２セットの線状光束出射ユニットＵ１　、Ｕ２　による極めて正面輝度の高い面状照射光を出射させることができると共に、導光板８の相対向する両端面から線状光束を入射させるので高輝度の面状照射光の輝度分布をより高度に均一化することができる。
【００３７】
次に、本発明の第６実施形態例を図６に基づき説明する。
本例の面光源装置は、第１実施形態例において、線状光束出射ユニットＵ１　とは別個に、同じ構成の線状光束出射ユニットＵ２　を導光板１０の側端面に対向配置したものである。従って、導光板１０の反光出射面に設けられている光路制御パターンＰ３　は、線状光束出射ユニットＵ１　が対向配置されている光入射面１０ａの長手方向（ｘ方向）に平行な突条１０ｃ１　と、線状光束出射ユニットＵ２　が対向配置されている光入射面（側端面）１０ａ´の長手方向（ｙ方向）に平行な突条１０ｃ１　´とが、直角に交差した格子状パターンをなしている。
【００３８】
このように構成された面光源装置による場合も、２セットの線状光束出射ユニットＵ１　、Ｕ２　による極めて輝度の高い面状照射光を出射させることができると共に、導光板８の隣り合う二つの端面から線状光束を入射させるから高輝度の面状照射光の輝度分布を極めて高度に均一化することができる。
【００３９】
次いで、本発明の第７実施形態例を図７に基づき説明する。
本例の面光源装置における線状光束出射ユニットＵ３　は、線状光束化手段として、平面形状が台形をなす導光透明体１１を備えている。この台形導光透明体１１は、台形をなす主面の短辺を含む端面１１ａを光入射面とし、長辺を含む端面１１ｂを光出射面とし、一対の斜辺を含む端面１１ｃ、１１ｄを光反射面とするものである。即ち、本例の台形導光透明体１１は光入射面１１ａと光出射面１１ｂとが平行な線状光束化手段である。
【００４０】
この台形導光透明体１１に対し、その光入射面１１ａに対向させて点光源のＬＥＤ素子１が配置され、光出射面１１ｂに対向させてレンズアレイ１２が配置されている。レンズアレイ１２は、集光機能を有する光学素子であり、台形導光透明体１１の光出射面１１ｂに対向させる光入射面１２ａが平面に形成され、これに対向する光出射面１２ｂがシリドリカルレンズ１２ｂ１　を横に連らねて並べたレンズアレイ面に形成されている。その他の構成は、第１実施形態例と同一である。
【００４１】
ここで、上述のように構成された面光源装置による光照射作用について説明する。ＬＥＤ素子１からはその射出面１ａの各点において略放射状に光が射出されるが、射出面１ａの一端から射出される光線イ、ロ、ハのうち、台形導光透明体１１の近い側の反射面１１ｃに向けて射出された光線イは、台形導光透明体１１に入射した後、その反射面１１ｃで全反射されて出射面１１ｂから出射される。このときの光線イの出射方向は、ＬＥＤ素子１を射出したときよりもよりｙ−ｚ面方向により沿った方向となっており、この角度でレンズアレイ１２に入射する。レンズアレイ１２に入射した光線イは、レンズアレイ面の光出射面１２ｂを出射する際に、そのレンズ効果により屈折されて出射し、導光板５の光入射面５ａの長手方向に対しこれに直角のｙ−ｚ面方向により近づいた方向から入射し、この後は略ｙ−ｚ面方向に沿った方向に屈折されて進行する。
【００４２】
ＬＥＤ素子１からｙ−ｚ面方向に沿って出射された光線ロは、台形導光透明体１１及びレンズアレイ１２を略その方向のまま透過して、導光板５に入射する。また、台形導光透明体１１の遠い反射面１１ｄ側に向けて射出された光線ハは、光線イと同様に台形導光透明体１１及びレンズアレイ１２を透過する間にその光路がｙ−ｚ面方向に近い方向となり、導光板５に入射した時点では光入射面５ａの長手方向に直角なｙ−ｚ面方向に沿った入射光となる。ＬＥＤ素子１の反対側端部から射出された光線イ´、ロ´、ハ´も、それぞれ対応する光線イ、ロ、ハと同様に進行する。
【００４３】
導光板５に入射した光のうちの強度がピークを示す光の進行方向は、上述した光線イ、ロ、ハ、イ´、ロ´、ハ´等のように、入射後の進行方向が光入射面の長手方向に直角のｙ−ｚ面方向に沿った方向である。これらの方向に進行する光は、第１実施形態例と同様に、光路制御パターンＰの反光入射側斜面５ｃ３　で全反射されるか、或いはその外側の反射板６で反射されることにより、光出射面５ｂからその法線方向（ｚ方向）に近い方向に出射され、正面輝度が高く且つ均一な分布の面状照射光を形成する。
【００４４】
次に、本発明の第８実施形態例を図８に基づき説明する。
本例の面光源装置における線状光束射出ユニットＵ４　では、線状光束化手段としての導光透明体１３が、放物曲面１３ａとこれに対向する大平面１３ｂと両側の一対の小平面１３ｃ、１３ｄの４個の端面及びそれら端面に直角な主面１３ｅと傾斜させた主面１３ｆを備えている。放物曲面１３ａに対向する大平面１３ｂの中央部で傾斜主面１３ｆに近い端部には、ＬＥＤ素子１が対向配置されている。そして、導光板５が、その光入射面５ａを前記大平面１３ｂの残りの略全域に対向させて配置されている。即ち、本例の導光透明体１３は、大平面の端面１３ｂを光入射面と光出射面に割り当て、これに対向する放物曲面からなる端面１３ａを、入射光を反射させる反射面としたものである。ここで、反射面としての放物曲面１３ａは、入出射面１３ｂの長手方向（ｘ方向）の中点Ｏを焦点とした放物線に沿って曲がる面に形成されている。また、上述のＬＥＤ素子１の配設位置は、その射出光が前記中点Ｏから射出されるように設定されている。
【００４５】
そして、放物曲面１３ａとこれに直角な主面１３ｅの外面には、鏡面反射膜１４が被着されている。なお、鏡面反射膜１４は、主面１３ｅの外面全域に被着する必要は無く、本例のように少なくとも放物曲面１３ａに連なる略弓形の領域に被着しておけばよい。その他の構成は、第１実施形態例と同一である。
【００４６】
上述のように構成された面光源装置においては、ＬＥＤ素子１から放射状に射出された例えば光線イ、ロ、ハ、ニ、ホが、導光透明体１３の光入出射面１３ｂから入射するが、そのうちの光線イは主面１３ｅ外面の鏡面反射膜１４で反射され、放物曲面１３ａに入射する。この光線イは、放物曲面１３ａの焦点Ｏから射出されたものであるため、ｙ−ｚ面方向へ反射される。また、光線ロは直接に、光線ハは傾斜主面１３ｆで全反射されて、それぞれ放物曲面１３ａに入射する。これら光線イ、ロ、ハは、いずれも放物曲面１３ａの焦点Ｏから射出されたものであるから、ｙ−ｚ面方向へ平行に反射される。光線ニ、ホについても同様である。即ち、ＬＥＤ素子１から射出され入射した光の大部分は、放物曲面１３ａで反射されてｙ−ｚ面に沿って平行に進行する光となる。そして、それら反射光は、光入出射面１３ｂからｘ−ｙ面（光入出射面１３ｂの長手方向）に沿って線状に揃えられて射出されると共に、光入出射面１３ｂに密着させた導光板５の光入射面５ａにも同方向から入射する。
【００４７】
導光板５に線状に揃えられて入射した光のうちの強度がピークを示す光は、光入射面５ａのｘ−ｙ面方向（長手方向）に対して直角の方向つまりｙ−ｚ面方向に進行する光である。本例の場合、放物曲面１３ａで大部分のＬＥＤ素子１からの射出光をｙ−ｚ面に沿った方向に平行に反射させるから、導光板５に入射する光の大部分は光入射面５ａの長手方向に対して直角方向（ｙ−ｚ面方向）に進行する光であり、強度分布において極めて大きいピークを形成している。
【００４８】
これらの大きい強度ピークを形成する入射光は、反光出射面５ｃに形成されている光路制御パターンＰの反光入射面側斜面５ｃ３　の何れかに入射し、光出射面５ｂ側へ全反射される。ここで、突条５ｃ１　の一方の斜面である反光入射面側斜面５ｃ３　は光入射面５ａの長手方向（ｘ方向）に平行に延在しているから、反光出射面５ｃの光路制御パターンＰで反射された光の大部分は、光出射面５ｂからその法線に近い方向に揃えられて面状に出射される。これにより、全体に亘り輝度分布が均一で且つ正面輝度が極めて高い面状照射光を光のロス抑えた高い効率で出射させることができる。
【００４９】
なお、本発明は、上記の第１乃至第８実施形態例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能であることは勿論である。
【００５０】
例えば、線状光束化手段は、導光透明体を用いずにプリズムアレイやレンズアレイ等の光偏向素子だけで構成することも可能である。
【００５１】
また、上記実施形態例で用いた導光透明体は、中空に形成してもよく、また、傾斜反射面を有しない直方体状に形成することも可能である。直方体状の導光透明体を用いる場合は、その光出射側に光偏向素子を設け、導光透明体は点光源と光偏向素子との適正距離を規定し、且つ、光を効率良く伝播させるためのスペーサとして設けられる。
【００５２】
さらに、線状光束化手段に楔形導光透明体を用いる場合、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、楔形導光透明体２´の光反射面となる傾斜端面２ｃ´をそれぞれ断面が鋸歯状の凹凸面とし、（ａ）のように傾斜端面２ｃ´に金属反射膜１５を蒸着してもまた、（ｂ）のようにその外部に反射板１６を対向配置してもよい。これにより、傾斜端面２ｃ´に入射した光を光出射面２ｂ´に向けて反射させる際にｙ−ｚ面方向に沿った方向に偏向させることができるから、第１実施形態例等におけるプリズムアレイ４等の光偏向素子を省略して線状光束化手段の小型を促進することができる。
【００５３】
【発明の効果】
この発明の面光源装置によれば、点状の光源と、この光源から射出された光を入射面から入射させ、出射面からこの出射面の細長形状の長手方向に沿った線状の光束に変へて出射させる線状光束化手段と、その出射された線状光束を光路制御パターンにより出射面から面状に広げて所定方向へ出射させる面状光束化手段とを、有するから、広い面積にわたり出射される面状照射光を全体に均一な輝度分布で得ることができる。そして、線状光束を面状光束に広げて出射させる光路制御パターンを、線状入射光束のうちの強度がピークを示す光束の進行方向に対して実質的に直交する方向と平行に延在する複数の突条からなるパターンに形成するから、面状照射光の出射方向をその光出射面の法線方向に大略揃えることができる。その結果、低消費電力で小型薄型化に好適な点光源を用い、正面輝度が高く且つ全体にわたり輝度分布が均一な面状照射光を光のロスを抑えて効率良く得ることが可能となる。また、光路制御パターンが簡単なパターンであるから、本発明の面光源装置の製造が容易になると共に、光路制御パターンによる面状光束化手段の透明度の低下が顕著に抑制され、光源装置としてフロントライト等への適用範囲が広がる。
【００５４】
そして、本発明の面光源装置では、請求項２に記載のように、線状光束化手段が、前記入射面と、前記光源から出射される光の進行方向に細長形状の長手方向を向け、前記入射面と交差させて配置された出射面と、前記出射面と対向し、前記光源から前記入射面に入射した入射光を反射する反射面とを有することにより、面光源装置の小型薄型化が促進される。そして、さらにこの場合、請求項３に記載のように、その線状光束化手段が、前記出射面と前記反射面とが互いの間隔が前記光源に近い方が遠い方に比べて大きくなるように傾斜させて対向配置され、前記入射面と前記出射面、及び前記反射面とにより平面形状が直角三角形をなす透明体で形成されていることにより、面光源装置の小型薄型化がより一層促進される。
【００５５】
また、請求項４に記載のように、線状光束化手段が、入射面と出射面とが平行に設けられると共に入射面と出射面の双方に対して傾斜する一対の反射面を備えた平面形状が台形をなす透明体を有することにより、点光源を面状光束化手段の光入射面に対向配置することができる。その結果、面状光束化手段への入射光の強度分布でピークとなる光の割合を大きくし、出射される面状照射光の正面輝度をより高くすることが可能となる。
【００５６】
そして、線状光束化手段が導光用の透明体を有する場合は、請求項５に記載のように、線状光束化手段にさらに透明体からの出射光の進行方向を前記面状光束化手段の入射面に対して直角方向に近づく方向に変える光偏向素子を設けることにより、面状光束化手段への入射光の強度分布でピークとなる光の割合を大きくし、出射される面状照射光の正面輝度をより高くすることが可能となる。
【００５７】
更に、本発明の面光源装置においては、請求項６に記載のように、線状光束化手段が、入射面と出射面とが同一平面の異なる領域に設定されると共にこの平面に対向する面を放物曲面をなす反射面とした透明体を有することにより、点光源を面状光束化手段に重畳配置することができ、面状光源装置の小型化をより一層促進することができる。また、面状光束化手段への入射光の強度分布でピークとなる光の割合を顕著に大きくし、出射される面状照射光の正面輝度を格段に高くすることが可能となる。
【００５８】
加えて、本発明の面光源装置においては、請求項７に記載のように、点光源と線状光束化手段からなる線状光束出射ユニットを１個の面状光束化手段に対して複数セット設けることにより、大面積にわたって均一な輝度分布で出射される面状照射光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態例としての面光源装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図２】この発明の第２実施形態例としての面光源装置を示す平面図である。
【図３】この発明の第３実施形態例としての面光源装置を示す平面図である。
【図４】この発明の第４実施形態例としての面光源装置を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】この発明の第５実施形態例としての面光源装置を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図６】この発明の第６実施形態例としての面光源装置を示す平面図である。
【図７】この発明の第７実施形態例としての面光源装置を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図８】この発明の第８実施形態例としての面光源装置を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図９】この発明の楔形導光透明体を用いた線状光束手段の変形例を示し、（ａ）は第１の変形例を示す平面図で、（ｂ）は第２の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１…ＬＥＤ素子
２、２´…楔型導光透明体
３、１４、１５…反射膜
４…プリズムアレイ
５、７、８、１０…導光板
１１…台形導光透明体
１２…レンズアレイ
１３…導光透明体
Ｕ１　、Ｕ２　、Ｕ３　、Ｕ４　…線状光束出射ユニット
Ｐ、Ｐ１　、Ｐ２　、Ｐ３　…光路制御パターン

Claims (7)

1. 点状の光源と、
   前記光源に対峙して配置された光の入射面と、前記光源から射出された光を導いて出射させる細長形状の出射面とを有し、前記光源から射出された光を前記入射面から入射させ、前記出射面から前記出射面の細長形状の長手方向に沿った線状の光束に変へて出射させる線状光束化手段と、
   前記線状光束化手段から出射した線状光束を入射させる入射端面と、前記入射端面から入射した前記線状光束の光路を制御する光路制御パターンと、前記入射端面と交差する広がりを持った平面状に形成され、前記光路制御パターンにより前記線状光束を導いて出射させる出射平面と、を備え、前記線状光束を前記光路制御パターンにより前記出射平面から面状に広げて所定方向へ出射させる面状光束化手段とを、
   有する面光源装置であって、
   前記面状光束化手段の光路制御パターンは、前記線状光束化手段から出射する前記線状光束で強度がピークを示す光束の進行方向に対して実質的に直交する方向と平行に延在する複数の突条からなることを特徴とする面光源装置。
2. 前記線状光束化手段は、前記入射面と、前記光源から出射される光の進行方向に細長形状の長手方向を向け、前記入射面と交差させて配置された出射面と、前記出射面と対向し、前記光源から前記入射面に入射した入射光を反射する反射面とを有することを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
3. 前記線状光束化手段は、前記出射面と前記反射面とが、互いの間隔が前記光源に近い方が遠い方に比べて大きくなるように傾斜させて対向配置され、、前記入射面と前記出射面、及び前記反射面とにより平面形状が直角三角形をなす透明体で形成されていることを特徴とする請求項２記載の面光源装置。
4. 前記線状光束化手段は、前記入射面と前記出射面とが平行に設けられ、前記入射面と前記出射面の双方に対して傾斜する一対の反射面を備えた平面形状が台形の透明体を有していることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
5. 前記線状光束化手段は、前記透明体からの出射光の進行方向を前記面状光束化手段の入射面に対して直角方向に近づく方向に変える光偏向素子を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の面光源装置。
6. 前記線状光束化手段は、前記入射面と前記出射面とが同一平面の異なる領域に設定され、この平面に対向する面を放物曲面をなす反射面とした、透明体を有していることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
7. 前記点光源と前記線状光束化手段からなる線状光束出射ユニットが１個の面状光束化手段に対して複数セット設けられていることを特徴とする請求項１記載の面光源装置。

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