JP2008091194A - Light guide body, and lighting system equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶パネル等の面状の被照光体をむらなく均等に照射する場合に好適な導光体及びその導光体を備えた照明装置に関する。 The present invention relates to a light guide suitable for uniformly irradiating a planar illuminated body such as a liquid crystal panel, for example, and a lighting device including the light guide.
液晶パネルを照明するための照明装置では、従来、光源として例えばLED等の点状光源を用い、その点状光源から射出される光を面状の照明光に変換する手段として、PC、PMMA、オレフィン系樹脂などの透明材料からなる線状(又は板状)等の導光体が用いられ、その導光体を介して液晶パネルが照明されていた(例えば特許文献1参照)。 In an illuminating device for illuminating a liquid crystal panel, conventionally, a point light source such as an LED is used as a light source, and as a means for converting light emitted from the point light source into planar illumination light, PC, PMMA, A linear (or plate-like) light guide made of a transparent material such as an olefin resin is used, and the liquid crystal panel is illuminated through the light guide (see, for example, Patent Document 1).
例えば図5(a)に示されるように、点状光源1,1を導光体2の両側に配設し、点状光源1,1から射出される光を入射面2a,2aから導光体2内に取り込んで導光体2の反射面2bで反射させることによって面状の照明光に変換し、その照明光によって導光体2の射出面2cに隣接させた液晶パネル3を照明するような構成が採用されている。
しかし、上述のような従来の線状等の導光体2を用いた照明装置では、液晶パネル3に輝度むらが発生する傾向があった。図5(b)は、従来の導光体2の長辺方向の輝度分布を示すグラフで、このグラフに示すように、両点状光源1,1に近い位置ほど輝度が高く、両点状光源1,1から最も離れた中央部では輝度が低下する傾向が見られた。
However, in the illuminating device using the conventional
これは、導光体2の反射面2bが平板状に形成されていることから、両点状光源1,1に近い位置では反射光の光束の密度が密になるのに対して、両点状光源1,1から離れるほど反射光の光束の密度が粗になるためであると考えられる。なお、図5(b)の縦軸は輝度を示す。
This is because, since the reflecting
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、被照光体をむらなく均等に照射することができる導光体及びその導光体を用いた照明装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the illuminating device using the light guide which can irradiate a to-be-illuminated body uniformly, and the light guide.
(1)本発明の導光体は、略平板状に形成される本体に、点状光源から光を取り込む入射面と、該入射面から取り込んだ光を反射させる反射面と、該反射面で反射した光を被照光体の光入射端面に射出する射出面と、が形成されてなる導光体であって、
前記反射面は、前記点状光源からの光を前記射出面から面直に射出するプリズムを連続して形成したものであり、かつ、前記反射面は、前記各プリズムによる射出光が前記射出面から均等な間隔をおいて射出するような曲面に形成されていることを特徴とする。
(1) The light guide of the present invention comprises a main body formed in a substantially flat plate shape, an incident surface that takes in light from a point light source, a reflective surface that reflects light taken from the incident surface, and the reflective surface. A light guide that is formed with an exit surface that emits the reflected light to the light incident end surface of the illuminated body,
The reflecting surface is formed by continuously forming a prism that emits light from the point light source directly from the emitting surface, and the reflecting surface is formed by emitting light from the prisms to the emitting surface. It is formed in the curved surface which inject | emits at equal intervals from.
このような構成によれば、前記プリズムは、該プリズムによる反射光が面直に射出されるよう形成されており、これら複数のプリズムを連ねて形成した反射面は、前記各プリズムによる反射光が射出面から均等な間隔をおいて射出されるような曲面に形成されているので、このように射出された反射光を被照光体の光入射端面に入射させれば、被照光体の光入射端面に沿う長辺方向の輝度分布を均一化することができ、被照光体をむらなく照射することができる。
(2)前記点状光源の位置を原点とし、前記原点から前記射出面に沿う方向にX軸を設定し、前記原点から前記X軸に直交して前記被照光体から離間する方向にY軸を設定すれば、前記反射面を形成するX−Y平面上の任意の基準点Pn ( xn ,yn ) に対して、所定角度α隣の光線が所定間隔aで反射する点Pn+1 ( xn+1 ,yn+1 ) の座標が、
(xn +a)×tan(θ−α)=yn+1 ----------(A)
xn +a=xn+1 ----------------------------------------(B)
上記(A)(B)式で与えられてもよい。但し、θは直線OPnとX軸とのなす角である。
According to such a configuration, the prism is formed such that the reflected light from the prism is emitted in a plane, and the reflecting surface formed by connecting the plurality of prisms reflects the reflected light from the prisms. Since it is formed in a curved surface that is emitted at equal intervals from the emission surface, if the reflected light emitted in this way is incident on the light incident end surface of the illuminated object, the light incident on the illuminated object The luminance distribution in the long side direction along the end face can be made uniform, and the illuminated body can be irradiated evenly.
(2) The position of the point light source is an origin, an X axis is set in a direction along the exit surface from the origin, and a Y axis is orthogonal to the X axis from the origin and away from the illuminated body. Is set to a point P n at which a ray adjacent to a predetermined angle α is reflected at a predetermined interval a with respect to an arbitrary reference point P n (x n , y n ) on the XY plane forming the reflection surface. The coordinates of +1 (x n + 1 , y n + 1 )
(X n + a) × tan (θ−α) = y n + 1 ---------- (A)
x n + a = x n + 1 ---------------------------------------- (B )
It may be given by the above formulas (A) and (B). Here, θ is an angle formed by the straight line OP n and the X axis.
このようにすれば、図3に示すように、まず、基準点Pn を任意に決定する。例えばPn ( 1,1 )とすると、(A)式より、(1+a)×tan(45°−α)=yn+1 、また、(B)式より、xn+1 =1+a、ここで、適切なa,αを設定することによって、xn+1 ,yn+1 が決定される。同様にして、点Pn-1の座標も求めることができる。これらの点をつなぐことで所要の反射面を形成する曲線を得ることができる。
(3)前記反射面は、前記本体に左右対称に形成され、前記入射面が、前記本体の左右両端に一対形成されるようにしてもよい。このようにすれば、2つの点状光源により導光体の左右両端から光を入射させることができるため、単一の点状光源よりも、被照光体に対する照射幅を拡大することができ、より広い幅を有する被照光体をむらなく照射することができる。
(4)本発明の照明装置は、前記(1)乃至(3)項の何れかに記載の前記導光体と、該導光体の入射面に光を入射させる点状光源と、該導光体の射出面に光入射端面を対面させた被照光体と、を備えてなることを特徴とする。
In this way, as shown in FIG. 3, first, the reference point P n is arbitrarily determined. For example, if P n (1,1), (1 + a) × tan (45 ° −α) = y n + 1 from equation (A), x n + 1 = 1 + a from equation (B), where Thus, x n + 1 and y n + 1 are determined by setting appropriate a and α. Similarly, the coordinates of the point P n-1 can be obtained. By connecting these points, a curve that forms a required reflecting surface can be obtained.
(3) The reflecting surfaces may be formed symmetrically on the main body, and a pair of the incident surfaces may be formed on both left and right ends of the main body. In this way, since light can be incident from the left and right ends of the light guide by the two point light sources, the irradiation width to the illuminated body can be expanded compared to the single point light source, An illuminated body having a wider width can be irradiated evenly.
(4) An illumination device of the present invention includes the light guide according to any one of (1) to (3), a point light source that makes light incident on an incident surface of the light guide, and the light guide. And an illuminated body having a light incident end face facing the exit surface of the light body.
このような構成によれば、射出面に対して連続して連なる複数のプリズムからなる反射面を有する導光体を備えているので、反射面で反射された反射光は射出面から均等な間隔をおいた光束の光として面直に射出されるため、その射出面に光入射端面を対面させて被照光体を接続すれば、被照光体をむらなく均一な輝度分布に照射することができる。被照光体は、例えば全体に厚みが一定の平板状に形成されてもよく、また、光入射端面から離間する方向に厚みが薄くなるように形成されてもよい。 According to such a configuration, since the light guide having the reflection surface composed of a plurality of prisms continuously connected to the emission surface is provided, the reflected light reflected by the reflection surface is evenly spaced from the emission surface. Since the light is emitted in a plane as light with a light beam, if the light incident end face is faced to the light emission surface and the illuminated body is connected, the illuminated body can be irradiated evenly with a uniform luminance distribution. . The illuminated body may be formed, for example, in a flat plate shape having a constant thickness, or may be formed so that the thickness is reduced in a direction away from the light incident end face.
本発明の導光体によれば、被照光体に対して連続して連なる複数のプリズムからなる反射面で反射された反射光は射出面から均等な間隔をおいた光束の光として射出されるため、これを被照光体の光入射端面に入射させれば、被照光体の光入射端面に沿う長辺方向の輝度分布を均一化することができ、被照光体をむらなく照射することができる。 According to the light guide of the present invention, the reflected light reflected by the reflecting surface composed of a plurality of prisms continuously connected to the illuminated body is emitted as light of a light beam having an equal interval from the emitting surface. Therefore, if this is made incident on the light incident end face of the illuminated body, the luminance distribution in the long side direction along the light incident end face of the illuminated body can be made uniform, and the illuminated body can be irradiated evenly. it can.
本発明の照明装置によれば、射出面に対して連続して連なる複数のプリズムからなる反射面を有する導光体を介して被照光体を均等な間隔をおいた光束の光でむらなく照射することができるので、被照光体をむらなく照射することができる。 According to the illuminating device of the present invention, the illuminated body is evenly irradiated with light of a light beam having an equal interval through the light guide having a reflecting surface composed of a plurality of prisms continuously connected to the exit surface. Therefore, the illuminated body can be irradiated evenly.
以下に、本発明の実施の形態に係る導光体及びその導光体を備えた照明装置について詳細に説明する。 Below, the light guide which concerns on embodiment of this invention, and the illuminating device provided with the light guide are demonstrated in detail.
図1(a)は照明装置の平面図、(b)は導光体の長辺方向の輝度分布を示すグラフ、図2(a)は点状光源からの照射光の反射光路の説明図、(b)はプリズムで反射される光路の説明図である。まず、図1(a)に示すように、この導光体2は、略平板状に形成される本体に、点状光源1から光を取り込むための入射面2aと、該入射面2aから取り込んだ光を反射させる反射面2bと、該反射面2bで反射した光を液晶パネル等からなる被照光体3の光入射端面3cに射出するための射出面2cと、が形成され、その反射面2bは、射出面2cから均等な間隔をおいて光束を面直に射出できるように、前記射出面2cに対して凹状に連続して連なる複数のプリズムPで形成されている。
1A is a plan view of the illumination device, FIG. 1B is a graph showing the luminance distribution in the long side direction of the light guide, and FIG. 2A is an explanatory view of a reflected light path of irradiation light from a point light source, (B) is explanatory drawing of the optical path reflected by a prism. First, as shown in FIG. 1 (a), the
そのプリズムPは、図2(a)(b)に示すように、各プリズムPで反射された光が被照光体3の光入射端面3cに対して面直に入射するように、前記各プリズムPの斜面の傾き角度が個々に設定されている。各プリズムPは、制御プログラムを設定した工作機械により、所定角度の切削工具一つを用いて、各斜面の角度(傾き)を逐一変化させて連続的に形成する。このような連続した複数のプリズムPからなる反射面2bを備えた導光体2の射出面2cにおける長辺方向の輝度分布は、図1(b)に示すように、略均等になる。従って、その射出面2cに被照光体3の光入射端面3cを対面させて接続すれば、被照光体3をむらなく均一に照明することができる。なお、図1(b)における輝度分布は、導光体2の厚み方向の中間位置にて測定した結果である。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the prism P is arranged so that the light reflected by each prism P is incident on the light
このように、射出面2cにおける輝度分布が略均等になるような反射面2bの具体的形状は、以下のようにして求められる。
As described above, the specific shape of the reflecting
図3は、導光体2の反射面2bを形成する曲線の説明図で、この曲線は、以下の(1)(2)式を満たすように形成される。即ち、点状光源1の位置を原点とし、前記原点から前記射出面に沿う方向にX軸、前記原点から前記X軸に直交して前記被照光体から離間する方向にY軸、をそれぞれ設定すれば、曲線上の基準点Pn ( xn ,yn ) に対して、所定角度α隣の光線が所定間隔aで反射する点Pn+1 ( xn+1 ,yn+1 ) の座標が、
(xn +a)×tan(θ−α)=yn+1 ----------(A)
xn +a=xn+1 ----------------------------------------(B)
上記(A)(B)式で与えられる。但し、θは直線OPnとX軸とのなす角である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a curve forming the reflecting
(X n + a) × tan (θ−α) = y n + 1 ---------- (A)
x n + a = x n + 1 ---------------------------------------- (B )
It is given by the above equations (A) and (B). Here, θ is an angle formed by the straight line OP n and the X axis.
上記2式から曲線を求めるには、まず、基準点Pn を任意に決定する。例えばPn (1,1)とすると、(A)式より、(1+a)×tan(45°−α)=yn+1 、また、(B)式より、xn+1 =1+a、ここで、適切なa,αを設定することによって、xn+1 ,yn+1 が決定される。同様にして、点Pn-1の座標も求めることができる。これらの点をつなぐことで所要の反射面2bの曲線形状(曲面形状)を得ることができる。
In order to obtain a curve from the above two equations, first, the reference point P n is arbitrarily determined. For example, if P n (1, 1), (1 + a) × tan (45 ° −α) = y n + 1 from equation (A), x n + 1 = 1 + a from equation (B), where Thus, x n + 1 and y n + 1 are determined by setting appropriate a and α. Similarly, the coordinates of the point P n-1 can be obtained. By connecting these points, the required curved shape (curved surface shape) of the reflecting
図4(a)は、上述のように凹状に形成された反射面2bを有する導光体2と、その導光体2の入射面2aに設けた単一の点状光源1と、液晶パネル等からなる平板状の被照光体3と、を備えた照明装置の斜視図を示し、図4(b)は、凹状に形成された反射面2bが導光体2の本体に左右対称に形成され、その入射面2a,2aに2つの点状光源1,1を設けた照明装置の斜視図を示す(図1(a)と対応)。このように、2つの点状光源1,1によって導光体2の左右両端から光を入射させることによって、単一の点状光源1よりも、被照光体3に対する照射幅を拡大することができるため、より広い幅を有する被照光体3をむらなく照射することができる。
FIG. 4A shows a
なお、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて、設計変更や改良等を行うのは自由であり、例えば被照光体3は必ずしも平板状に形成されなくてもよく、照射方向に向けて先細り状(断面がクサビ状)に形成されてもよい。 Note that the present invention is not limited to the embodiment, and can be freely modified and improved as necessary, for example, as long as it does not depart from the gist of the invention. May not necessarily be formed in a flat plate shape but may be formed in a tapered shape (wedge shape) in the irradiation direction.
また、光源1の指向性、すなわち光源1からの射出光が所定角度だけずれるごとに輝度が減衰する特性を考慮して、各プリズムPによる射出光の間隔を適宜調整してもよい。例えば、図3において、光源1の所定角度ごとの輝度の減衰率が1/2である場合、点Pn、Pn+1、Pn-1の各X座標について、|Xn+1−Xn|=aに対して、|Xn−Xn-1|=a/2が成立するように設定する。
Further, in consideration of the directivity of the
本発明の導光体は、点状光源からの照射光を面状に変換して被照光体をむらなく照射することができるため、液晶パネル等の各種平面的な被照光体の照明用に利用することができる。 The light guide of the present invention can irradiate the illuminated body evenly by converting the illumination light from the point light source into a planar shape, so that it can be used for illumination of various planar illuminated bodies such as liquid crystal panels. Can be used.
本発明の照明装置は、むらなく均一に照明される被照光体を備えるので、各種ディスプレイ装置に好適に利用することができる。 Since the illuminating device of the present invention includes an illuminated body that is uniformly illuminated, it can be suitably used for various display devices.
1 点状光源
2 導光体
2a 入射面
2b 反射面
2c 射出面
3 被照光体
3c 光入射端面
P プリズム
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記反射面は、前記点状光源からの光を前記射出面から面直に射出するプリズムを連続して形成したものであり、かつ、前記反射面は、前記各プリズムによる射出光が前記射出面から均等な間隔をおいて射出するような曲面に形成されていることを特徴とする導光体。 An incident surface for capturing light from a point light source, a reflecting surface for reflecting light captured from the incident surface, and a light incident end surface of the illuminated body that reflects the light reflected by the reflecting surface on a main body formed in a substantially flat plate shape A light guide body formed with an exit surface that emits to
The reflecting surface is formed by continuously forming a prism that emits light from the point light source directly from the emitting surface, and the reflecting surface is formed by emitting light from the prisms to the emitting surface. It is formed in the curved surface which inject | emits at equal intervals from the light guide.
(xn +a)×tan(θ−α)=yn+1 ----------(A)
xn +a=xn+1 ----------------------------------------(B)
上記(A)(B)式で与えられることを特徴とする請求項1に記載の導光体。
但し、θは直線OPnとX軸とのなす角である。 The position of the point light source is the origin, the X axis is set in the direction along the exit surface from the origin, and the Y axis is set in the direction away from the illuminated body perpendicular to the X axis from the origin. For example, with respect to an arbitrary reference point P n (x n , y n ) on the XY plane that forms the reflection surface, a point P n + 1 ( where a ray adjacent to the predetermined angle α is reflected at a predetermined interval a. x n + 1 , y n + 1 )
(X n + a) × tan (θ−α) = y n + 1 ---------- (A)
x n + a = x n + 1 --------------------------------------- (B )
The light guide according to claim 1, which is given by the expressions (A) and (B).
Here, θ is an angle formed by the straight line OP n and the X axis.
The light guide according to any one of claims 1 to 3, a point light source that makes light incident on an incident surface of the light guide, and a light-receiving end face that faces an exit surface of the light guide. And an illuminating body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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WO2004051140A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Fujitsu Limited | Illumination device and liquid crystal display device |
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- 2006-10-02 JP JP2006270415A patent/JP2008091194A/en active Pending
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