JP2014107240A - 導光板及び光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板から出射させる光の輝度を高める
【解決手段】本発明は、光源からの光を入射させる光入射面と、前記光を反射させるスリットが加工された加工面と、前記スリットによって反射された光を外部に出射させる光出射面とを有する導光板であって、前記スリットは、前記加工面に対して垂直な面を有しており、前記光入射面及び前記光出射面は、前記加工面に対して側面に配置されていることを特徴とする導光板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板及び光照射装置に関する。

導光板の加工面に凹部（ドット）を形成し、光源から入射させた光を凹部に反射させて、外部に光を出射させる導光板が知られている（特許文献１参照）。

このような従来の導光板では、光源からの光を入射させる光入射面が導光板の側面（エッジ）に配置され、ドットの形成された加工面と光出射面が板面に配置されている。そして、導光板の側面（エッジ）から入射された光が、板面である光出射面から出射することになる。

国際公開ＷＯ２００７／１２３２０２号公報

従来の導光板は、エッジから入射した光によって面発光することになるので、その構造上、出射効率が悪くなるため、輝点（ドット）の輝度を高くしにくい。

本発明は、導光板から出射させる光の輝度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、光源からの光を入射させる光入射面と、前記光を反射させるスリットが加工された加工面と、前記スリットによって反射された光を外部に出射させる光出射面とを有する導光板であって、前記スリットは、前記加工面に対して垂直な面を有しており、前記光入射面及び前記光出射面は、前記加工面に対して側面に配置されていることを特徴とする導光板である。

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、導光板から出射させる光の輝度を高めることができる。

図１Ａは、第１実施形態の導光板５の概要説明図である。図１Ｂは、図１Ａの導光板５を用いた光照射装置１の概要説明図である。図１Ｃは、第１実施形態の導光板５を光出射面１３から見た図である。 図２Ａは、スリット２１の形状を説明するための斜視図である。図２Ｂは、スリット２１の第１反射面２２Ａ及び第２反射面２２Ｂの反射光の説明図である。 図３Ａ〜図３Ｃは、第１実施形態の第１〜第３具体例の導光板５を加工面１２から見た図である。 図４Ａ〜図４Ｅは、第１実施形態の第４〜第８具体例の導光板５を加工面１２から見た図である。 図５Ａは、第１実施形態の変形例の導光板５を加工面１２から見た図である。図５Ｂは、図５Ａの導光板５を有する光照射装置１の説明図である。 図６Ａは、第２実施形態の導光板５の概要説明図である。図６Ｂは、図６Ａの導光板５を用いた光照射装置１の概要説明図である。 図７Ａは、第２実施形態の第１変形例の導光板５を加工面１２から見た図である。図７Ｂは、図７Ａの導光板５を有する光照射装置１の説明図である。 図８は、第２実施形態の第２変形例の導光板５を有する光照射装置１の説明図である。 図９Ａは、第３実施形態の光照射装置１の説明図である。図９Ｂは、図９Ａの光照射装置１から照射された光を光出射面１３から見た説明図である。 図１０は、第４実施形態の光照射装置１の説明図である。 図１１は、第５実施形態の光照射装置１の説明図である。 図１２は、第６実施形態の光照射装置１の説明図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

光源からの光を入射させる光入射面と、前記光を反射させるスリットが加工された加工面と、前記スリットによって反射された光を外部に出射させる光出射面とを有する導光板であって、前記スリットは、前記加工面に対して垂直な面を有しており、前記光入射面及び前記光出射面は、前記加工面に対して側面に配置されていることを特徴とする導光板が明らかとなる。
このような導光板によれば、出射させる光の輝度を高めることができる。

前記加工面には、少なくとも２つの前記スリットが形成されており、２つの前記スリットは、互いに、前記光出射面に沿う方向の位置が異なることが望ましい。これにより、複数の輝点を形成できる。

前記加工面には、少なくとも２つの前記スリットが形成されており、２つの前記スリットは、互いに、前記光出射面に垂直な方向における位置が異なることが望ましい。これにより、奥側（光源から遠い側）のスリットで反射できる光量が減らずに済む。

前記光出射面に垂直な方向のいずれの位置においても、いずれかの前記スリットが存在することが望ましい。これにより、スリットで反射されずに導光板を通過する光を減らすことができる。

前記スリットは、前記光のコヒーレンス長よりも短い距離で対向する２つの反射面を有し、２つの前記反射面によって前記光出射面へ光を反射させることが望ましい。これにより、輝点が煌めいて見えるようになる。

前記加工面には、少なくとも２つの前記スリットが形成されており、少なくとも２つのスリットは、前記光のコヒーレンス長よりも短い範囲に配置されていることが望ましい。これにより、輝点が煌めいて見えるようになる。

前記加工面に、前記光を分岐させるための光分岐部が形成されており、前記光分岐部によって分岐された光をそれぞれ前記スリットによって反射させることが望ましい。これにより、光出射面を広くできる。

前記光分岐部によって分岐された光の一方の光を出射する前記光出射面と、他方の光を出射する前記光出射面との間から、前記光分岐部を透過した光が出射することが望ましい。これにより、光出射面の間の領域から光が出射され、光出射面の間の領域が暗くならずに済む。

複数の前記導光板が、前記加工面と垂直な方向に並べて配置されていることが望ましい。これにより、２次元表示が可能になる。

複数の前記導光板が、前記光出射面と垂直な方向に並べて配置されていることが望ましい。これにより、人が見る側を前側、逆側を後側としたとき、前側の導光板の光出射面から、後側の導光板から出射した光を出射できる。

少なくとも２つの前記導光板が、前記光出射面と垂直な方向に並べて配置されているとともに、少なくとも２つの前記導光板が、前記加工面と垂直な方向に並べて配置されていることが望ましい。これにより、２以上の２次元画像を表示可能になる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜基本的な構成＞
図１Ａは、第１実施形態の導光板５の概要説明図である。図１Ｂは、図１Ａの導光板５を用いた光照射装置１の概要説明図である。図１Ｃは、第１実施形態の導光板５を光出射面１３から見た図である。なお、図１Ｂでは、理解を容易にするために６つのスリット２１の反射光が平行に描かれているが、導光板５の内部では光が複雑に反射しているため、反射光は実際には平行光ではないので、図１Ｃのように６つの輝点が同時に視認可能である。

光照射装置１は、光を照射するための装置であり、光源３と、導光板５とを備えている。光照射装置１として、例えば照明装置や、表示装置（例えば電飾装置）などが含まれる。具体的には、光照射装置１は、車内・車外を照明するための照明装置に用いられたり、自動販売機の照明や電飾に用いられたりする。但し、光照射装置１は、このような用途に限られるものではない。

第１実施形態の導光板５は、例えば厚さ約８ｍｍの板形状の直方体である。但し、導光板５の形状は、直方体に限らず、後述するように側面に曲面を有する板形状でもよい。

以下の説明では、図１Ａに示すように、板形状（直方体）の導光板５の形状に沿ってＸＹＺ方向を定義する。ここでは、最も狭い間隔で対向する二面（若しくは、最も面積の大きい対向する二面）を板面とした場合に、板面をＸＹ平面として、板面に垂直な方向をＺ方向とする。また、板面及び光出射面１３に沿う方向（板面及び光出射面１３に平行な方向、光源３から光が入射される方向）をＸ方向とし、光出射面１３に垂直な方向（Ｘ方向にもＺ方向にも垂直な方向）をＹ方向とする。なお、Ｘ方向のことを「光進行方向」、Ｙ方向のことを「幅方向」、Ｚ方向のことを「厚さ方向」と表現することがある。

導光板５は板形状であるため、通常、厚さ方向の寸法（厚さ）は、幅方向及び光進行方向の寸法よりも小さい。また、導光板５は、通常、光進行方向が長手方向になるため、光進行方向の寸法は、幅方向の寸法よりも長い。但し、本実施形態を理解できれば、このような寸法の制約を受けずに導光板５を製造可能である。

導光板５は、透明性及び加工性に優れたアクリル樹脂製である。但し、導光板５の材質は、光源３の光を透過できる透明な材料であればよく、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂等の他の樹脂でもよいし、ガラスでもよい。

導光板５は、光入射面１１と、加工面１２と、光出射面１３とを有する。
光入射面１１は、外部の光源３からの光を内部に入射させる面である。光入射面１１は、Ｘ方向に垂直な面（ＹＺ平面）になり、ここでは板形状の導光板５の端面（エッジ）である。光入射面１１には、光源３が対向するように配置される。ここでは３個の光源３が配置されているが、１個でも良いし、他の数でも良い。ここでは、光源３はＬＥＤ（発光ダイオード）であるが、他の光源でも良い。

加工面１２は、光を反射させる反射面２２を有するスリット２１が加工された面である。加工面１２は、Ｚ方向に垂直な面（ＸＹ平面）であり、ここでは板形状の導光板５の板面である。スリット２１の反射面２２は、加工面１２に対して垂直な面になっており、厚さ方向に平行な面である。各スリット２１の反射面２２は、Ｘ方向からの光をＹ方向に反射させるために、Ｘ方向及びＹ方向に対して例えば４５度傾いた面になっている。つまり、各スリット２１の反射面２２は、光出射面１３に対して例えば４５度傾いた面になっている。なお、導光板５の内部では光が複雑に反射しており、光が導光板５の内部を必ずしも光進行方向に平行に進むわけではないため、スリット２１の反射面２２は、光出射面１３に対して正確に４５度傾いていなくても良く、４５度プラスマイナス１０度程度の範囲で良い。加工面１２から見ると、スリット２１は直線状に形成された細溝であり、ここではスリット２１は裏面まで貫通している。

スリット２１は、加工面１２からスリット形成加工（例えばレーザー加工）を施すことによって形成される。スリット２１をレーザー加工により形成する場合、レーザー光の照射位置と導光板５とを相対的に移動させることによって、加工面１２側から見て直線状にスリット２１が形成される。このように、板面である加工面１２にスリット２１を形成することは容易である。特に、光出射面に対して斜めの反射面を形成するために楔形の刃を加工面から斜めに押し当ててドット（凹部）を成型するような製造方法と比べると、本実施形態のように加工面１２に垂直なスリット２１を形成することは容易である。

加工面１２から見たスリット２１の長さをＬとし、導光板５の厚さをＤとすると、反射面２２の面積Ｓは、Ｓ＝Ｌ×Ｄになる。したがって、スリット形成加工時にスリット２１の長さＬを調整することによって、反射面２２の面積Ｓを調整でき、導光板５の輝点の輝度を調整できる。また、スリット形成加工時にスリット２１のＸ方向の位置を調整することによって、輝点のＸ方向の位置を調整できる。本実施形態ではスリット２１は裏面まで貫通しているが、例えばレーザー照射量を調整することによって、スリット２１を貫通させずに形成することも可能である。

光出射面１３は、スリット２１の反射面２２によって反射された光を外部に出射させる面である。光出射面１３は、Ｙ方向に垂直な面（ＸＺ平面）であり、ここでは板形状の導光板５の端面（エッジ）である。光出射面１３は、光入射面１１に対して垂直に配置されているが、垂直でなくてもよい。また、光出射面１３を粗面化させて、出射する光が拡散するようにしても良い。

第１実施形態の導光板５では、板面である加工面１２に対して、光入射面１１及び光出射面１３が側面に配置されている。これにより、板状の導光板５の端面（エッジ）から入射された光は、板面からではなく、別の端面（エッジ）から出射する。これに対し、従来の導光板では、ドット（凹部）の形成された加工面と光出射面が板面に配置されており、板状の導光板の端面（エッジ）から入射された光は、板面である光出射面から出射する。つまり、従来の導光板は、エッジから入射した光によって面発光するのに対し、第１実施形態の導光板５は、エッジから入射した光によってエッジ発光する。

第１実施形態では、光出射面１３が側面に配置されているため、加工面１２に垂直に形成したスリット２１によって、側面の光入射面１１から入射された光を光出射面１３に向かって反射させることができる。このため、従来の導光板のドットと比べて、大きな反射面を形成でき、輝点を明るくできる（輝点の輝度を高くすることができる）。加えて、加工面１２に垂直にスリット２１を形成することは例えばレーザー加工でも容易に実現できるため、導光板５の製造が容易である。

＜スリット２１について＞
第１実施形態では、加工面１２には、６つのスリット２１が形成されている（図１Ａ、図１Ｂ参照）。これにより、導光板５から出射した光を見た人は、６つの輝点を視認することになる（図１Ｃ参照）。

各スリット２１は、光進行方向及び幅方向にずらして配置されている。つまり、各スリット２１のＸ方向及びＹ方向の位置は、互いに異なっている。言い換えると、各スリット２１は、互いに、光出射面１３に沿う方向における位置が異なるとともに、光出射面１３に垂直な方向における位置が異なる。各スリット２１の光進行方向の位置をずらして配置することによって、光出射面１３から見たときに、複数の輝点を視認できるようになる（複数の輝点を形成できる）。また、各スリット２１の幅方向の位置をずらして配置することによって、光源３側のスリット２１で光が反射されても、奥側（光源３から遠い側）のスリット２１で反射できる光量が減らずに済む。仮に或る２つのスリット２１の幅方向の位置が同じ場合、光源３側のスリット２１で光が反射されることによって、奥側のスリット２１で反射できる光量が減ってしまうからである（この結果、奥側の輝点の輝度が、光源３側の輝点の輝度よりも暗くなる）。したがって、本実施形態によれば、光源３から入射された光を効率よく外部に出射させるとともに、各輝点を均等に明るくできる。

更に、幅方向のいずれの位置においても、いずれかのスリット２１が存在するように（いずれかの反射面２２が形成されるように）、６つのスリット２１が幅方向にずらして配置されている。言い換えると、光入射面１１側から見たときに（導光板５をＸ方向からＹＺ平面に投影したときに）導光板５内が６つの反射面２２によって塞がれるように、６つのスリット２１が幅方向にずらして配置されている。これにより、光源３から入射された光を漏れなく反射面２２で反射させることができ、導光板５を通過する光を減らすことができ、輝点の輝度を高められる。仮に従来の導光板５のようにドット（凹部）の形成された加工面１２と光出射面１３を板面に配置して端面（エッジ）から光を入射させた場合には、導光板５を通過する光（ドットに反射されない光）が多くなり、輝点が暗くなる（輝点の輝度が低くなる）。

図２Ａは、スリット２１の形状を説明するための斜視図である。図２Ｂは、スリット２１の第１反射面２２Ａ及び第２反射面２２Ｂの反射光の説明図である。なお、導光板５の内部では光が複雑に反射しているため、スリット２１には様々な方向から光が入射するが、図２Ｂでは、便宜上、Ｘ方向に平行な光Ｌ０だけがスリット２１に入射しているように示されている。

スリット２１は、加工面１２に対して垂直な反射面２２を２つ有することになる。ここでは、光源３に近い側の反射面２２を第１反射面２２Ａと呼び、第１反射面２２Ａと対向する反射面２２を第２反射面２２Ｂと呼ぶ。ここでは、第１反射面２２Ａと第２反射面２２Ｂは互いに平行である。

第１反射面２２Ａと第２反射面２２Ｂとの間隔は、光のコヒーレンス長（光源３にＬＥＤを採用した場合、コヒーレンス長は数ｃｍ）よりも十分狭く形成される。これにより、第１反射面２２Ａで反射された光Ｌ１と、第２反射面２２Ｂで反射された光Ｌ２とが干渉する。このため、第１反射面２２Ａ及び第２反射面２２Ｂと視点との位置関係（距離や角度）が変わると、視認される光の強度が変化する。したがって、導光板５から出射された光を人が歩きながら見ると、各スリット２１で反射された光の強度がそれぞれ変化し、輝点が煌めいて見えるようになり、装飾効果を高めることができる。

＜第１実施形態の具体例＞
図３Ａ〜図３Ｃは、第１実施形態の第１〜第３具体例の導光板５を加工面１２から見た図である。図４Ａ〜図４Ｅは、第１実施形態の第４〜第８具体例の導光板５を加工面１２から見た図である。前述の光入射面１１、加工面１２、光出射面１３及びスリット２１に相当する部位には、同じ符号を付している。

いずれの具体例を示す図においても、紙面に垂直な方向の導光板５の寸法は記載されていないが、最も狭い間隔で対向する二面（板面）は、紙面方向に平行な二面である。このため、いずれの導光板５においても、加工面１２が板面に相当する。厚さ方向は、紙面に垂直な方向（板面に垂直な方向）である。また、光進行方向は、板面及び光出射面１３に沿う方向（板面及び光出射面１３に平行な方向）である。また、幅方向は、光出射面１３に垂直な方向である。

図３Ａに示す第１具体例では、スリット２１の数が前述の６つより多い。このように、スリット２１の数は適宜変更することが可能である。なお、第１具体例に示すように、導光板５の幅方向の端部（端面：光出射面１３及びその反対面）にスリット２１が形成されていなくても良い。但し、この結果、導光板５を通過する光が増加してしまう。

図３Ｂに示す第２具体例では、第１具体例よりも更にスリット２１の数が増えている。このように、スリット２１の数が増えると、導光板５の幅方向の寸法が長くなる。図３Ａの第１具体例では、奥側（光源から遠い側）のスリット２１ほど光出射面１３に近くなるように複数のスリット２１が形成されていたが、仮に第２具体例と同じ数のスリット２１を同様に形成すると、スリット２１同士の間隔が近くなり過ぎて、導光板５の強度が低下するおそれがある。そこで、図３Ｂの第２具体例では、多数のスリット２１を３グループに分けて、それぞれのグループごとに、奥側（光源から遠い側）のスリット２１ほど光出射面１３に近くなるように複数のスリット２１を形成している。これにより、スリット２１同士の間隔を離すことができる。第２具体例（及び第１具体例）においても、複数のスリット２１の幅方向の位置をずらして配置しているので、光源側のスリット２１で光が反射されても、奥側（光源から遠い側）のスリット２１で反射できる光量が減らずに済む。

図３Ｃに示す第３具体例では、奥側（光源から遠い側）ほど密度が高くなるようにスリット２１が形成されている。これにより、奥側（光源から遠い側）の輝点の輝度の低下を抑制できる。

図４Ａに示す第４具体例及び図４Ｂに示す第５具体例では、２つのスリット２１からなるスリット対が３つあり、それぞれのスリット対が光進行方向にずらして配置されている。対となる２つのスリット２１は、光進行方向のほぼ同じ位置において、光出射面１３側とその反対面側に形成されている。このように、光進行方向のほぼ同じ位置において、２つのスリット２１を配置しても良い。また、図４Ｂに示す第５具体例のように、対となる２つのスリット２１が、導光板５の幅方向の中央付近で重複して配置されても良い。対となる２つのスリット２１の間隔が光のコヒーレンス長よりも狭く形成されていれば、一方のスリット２１で反射された光と、他方のスリット２１で反射された光とが干渉する。これにより、輝点が煌めいて見えるようになり、装飾効果を高めることができる。

図４Ｃに示す第６具体例では、導光板５の幅方向の中央部に、複数のスリット２１が形成されている。第６具体例に示すように、複数のスリット２１を、幅方向のほぼ同じ位置に配置しても良い。この場合、図示するように、導光板５の幅方向の端部にスリット２１を形成しないようにすれば、導光板５の幅方向の端部（光出射面１３及びその反対面）とスリット２１の間から奥側（光源から遠い側）に光が進行するため、奥側（光源から遠い側）のスリット２１も光を反射できる。なお、第６具体例によれば、複数のスリット２１の光進行方向の位置をずらして配置しているので、複数の輝点を形成できる。

図４Ｄに示す第７具体例では、複数のスリット２１からなるスリット群が３つあり、それぞれのスリット群が光進行方向にずらして配置されている。スリット群を構成するスリット２１は、導光板５の幅方向の端部には形成されていないため、第６具体例と同様に、導光板５の幅方向の端部とスリット２１の間から奥側（光源から遠い側）に光が進行でき、奥側（光源から遠い側）のスリット群も光を反射できる。第６具体例では、各スリット群を構成する複数のスリット２１が、光のコヒーレンス長よりも狭い範囲に配置されている。つまり、各スリット群の光源側のスリット２１と奥側（光源から遠い側）のスリット２１との間隔は、光のコヒーレンス長よりも狭く形成されている。これにより、各スリット２１に反射された光同士が干渉し、更に輝点が煌めいて見えるようになる。

図４Ｅに示す第８具体例では、光出射面１３の反対面側に多数のスリット２１が配置されている。第８具体例に示すように、複数のスリット２１を、幅方向のほぼ同じ位置に配置しても、光照射面１３とスリット２１との間を光が進行するので、奥側（光源から遠い側）のスリット２１も光を反射できる。第８具体例においても、板面である加工面１２に垂直に形成されたスリット２１が、側面である光入射面１１から入射された光を側面である光出射面１３へ反射させるため、従来の面発光する導光板と比べて、光の出射効率が高くなり、輝点の輝度を高くしやすい。

＜第１実施形態の変形例＞
図５Ａは、第１実施形態の変形例の導光板５を加工面１２から見た図である。図５Ｂは、図５Ａの導光板５を有する光照射装置１の説明図である。図５Ｂでは、理解を容易にするために、導光板５から出射する光を矢印で示しているが、出射する光は実際には平行光ではない。なお、前述の光入射面１１、加工面１２、光出射面１３及びスリット２１に相当する部位には、同じ符号を付している。

図５Ａ及び図５Ｂには紙面に垂直な方向の導光板５の寸法は記載されていないが、最も狭い間隔で対向する二面（板面）は、紙面方向に平行な二面である。このため、変形例の導光板５においても、加工面１２が板面に相当する。厚さ方向は、紙面に垂直な方向（板面に垂直な方向）である。また、光進行方向は、板面及び光出射面１３に沿う方向（板面及び光出射面１３に平行な方向）である。また、幅方向は、光出射面１３に垂直な方向である。変形例では、光分岐部２５によって光の進行方向が変更されるため、この結果、光入射面１１と光出射面１３は、平行になる（これに対し、図１Ａの導光板５では、光入射面１１と光出射面１３は垂直である）。

変形例の導光板５には、光分岐部２５が形成されている。光分岐部２５は、光入射面１１から入射された光を２つに分岐する部位である。光分岐部２５は、図中の下側から入射された光を、図中の左右両側に分岐させる。分岐された光は、それぞれ、加工面１２に形成されたスリット２１によって反射され、図中の上側に向かって外部に出射する。これにより、導光板５の幅方向の寸法に対して光出射面１３を広く（長く）できる。

光分岐部２５は、光を分岐させるための２つの光拡散面２５Ａと、光透過面２５Ｂとにより囲まれた貫通穴として形成されている。光拡散面２５Ａ及び光透過面２５Ｂは、いずれとも、加工面１２に対して垂直な面である。光分岐部２５となる貫通穴は、加工面１２から加工されて形成されている。これにより、スリット２１と光分岐部２５とを一緒に、例えばレーザー加工によって形成できる。このため、光分岐部２５の加工が容易である。また、光分岐部２５が導光板５と一体的に形成されるため、光照射装置１の部品点数を軽減できる。

２つの光拡散面２５Ａは、左右対称に配置された曲面である。図中左側の光拡散面２５Ａは、図中の下側から入射された光（光源３からの光）を図中の左側に向かうように光路変更させつつ、導光板５の幅方向の全幅に亘って光を拡散させる。同様に、右側の光拡散面２５Ａは、図中の下側から入射された光を図中の右側に向かうように光路変更させつつ、導光板５の幅方向の全幅に亘って光を拡散させる。これにより、図５Ａの点線での断面が、図１Ａの光入射面１１とほぼ同等の機能を果たすことになる。また、光分岐部２５を含む図５Ｂの点線内の領域が、図１Ｂの光源３とほぼ同等の機能を果たすことになる。

幅方向の全幅に亘って光を拡散させるために、光拡散面２５Ａは、導光板５の幅方向に亘って形成されている。つまり、光拡散面２５Ａの幅方向の寸法は、スリット２１が形成された領域の幅方向の寸法とほぼ等しい。このように光拡散面２５Ａを形成するために、光分岐部２５の近傍では、スリット２１が形成された領域よりも幅方向に若干突出している。

光拡散面２５Ａは、図中の下側から入射された光の全てを左右に光路変更させるわけではなく、一部の光を図中の上側に向かって透過させる（図５Ｂ参照）。光透過面２５Ｂは、光拡散面２５Ａから図中の上側に向かって透過された光を、そのまま図中の上側に向かって透過させる面である。これにより、光分岐部２５からも光が出射するため、左右の光出射面１３の間の領域からも光が出射する。但し、光出射面１３の間の領域を暗くすることが許容されるならば、図中の下側から入射された光の全てを左右に光路変更させるように、光分岐部２５の光拡散面２５Ａを構成してもよい。

変形例では、導光板５の光進行方向の端面も反射面１５として活用している。この反射面１５も光出射面１３に対して例えば４５度傾いている。これにより、スリット２１が形成された領域を通過した光を、反射面１５で反射させて、光出射面１３から出射できる。

既に説明したように、各スリット２１の幅方向の位置をずらして配置させる必要があるが、スリット２１の数が増えると導光板５の幅方向の寸法が長くなってしまう（例えば図３Ｂ参照）。但し、変形例のように光を分岐させることによって、導光板５の幅方向の寸法をおよそ半減させることが可能になる（この結果、導光板５の幅方向の寸法に対して、光出射面１３を広くできる）。

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
＜基本的な構成＞
図６Ａは、第２実施形態の導光板５の概要説明図である。図６Ｂは、図６Ａの導光板５を用いた光照射装置１の概要説明図である。なお、図６Ｂでは、理解を容易にするために６つのスリット２１の反射光が放射状に描かれているが、導光板５の内部では光が複雑に反射しているため、反射光は、必ずしも放射状ではない。

第２実施形態の導光板５は、例えば厚さ約８ｍｍの半円板形状である。以下の説明では、図６Ａに示すように、略円板状の導光板５の形状に沿ってＲθＺ方向を定義する。ここでは、最も狭い間隔で対向する二面（若しくは、最も面積の大きい対向する二面）を円板面とした場合に、円板面をＲθ平面として、円板面に垂直な方向をＺ方向とする。また、円板の中心軸からの放射方向（半径方向）をＲ方向とし、板面及び円周面である光出射面１３に沿う方向（周方向）をθ方向とする。なお、Ｒ方向のことを「幅方向」、θ方向のことを「光進行方向」、Ｚ方向のことを「厚さ方向」と表現することがある。

光入射面１１は、第２実施形態においても、外部の光源３からの光を内部に入射させる面である。光入射面１１は、θ方向に垂直な面（ＲＺ平面）であり、半円板形状の導光板５の端面（エッジ）である。光入射面１１は、光源３に対向するように配置される。

加工面１２は、第２実施形態においても、光を反射させる反射面２２を有するスリット２１が加工された面である。加工面１２は、Ｚ方向に垂直な面（Ｒθ平面）であり、ここでは半円板形状の導光板５の板面である。スリット２１の反射面２２は、加工面１２に対して垂直な面になっており、厚さ方向に平行な面である。各スリット２１の反射面２２は、光進行方向に進む光を反射して光出射面１３から出射させるために、光出射面１３（詳しくは、光出射面１３の接線）に対して約４５度傾いた面になっている。なお、導光板５の内部では光が複雑に反射しており、光が導光板５の内部を必ずしも光進行方向に平行に進むわけではないため、スリット２１の反射面２２は、光出射面１３に対して正確に４５度傾いていなくても良く、４５度プラスマイナス１０度程度の範囲で良い。加工面１２から見ると、スリット２１は直線状に形成された細溝であり、ここではスリット２１は裏面まで貫通している。但し、光出射面１３の法線（接線に垂直な方向）に対して例えば４５度傾くように曲線状に形成してもよい。

光出射面１３は、第２実施形態においても、加工面１２のスリット２１の反射面２２によって反射された光を外部に出射させる面である。光出射面１３は、θＺ面であり、ここでは円板形状の導光板５の外側端面（エッジ、外周面）である。

第２実施形態の導光板５においても、板面である加工面１２に対して、光入射面１１及び光出射面１３が側面に配置されている。これにより、板状の導光板５の端面（エッジ）から入射された光は、板面からではなく、別の端面（エッジ）から出射する。つまり、第２実施形態の導光板５も、エッジから入射した光によってエッジ発光する。

第２実施形態においても、各スリット２１が光進行方向及び幅方向にずれて配置されている。つまり、各スリット２１のθ方向及びＲ方向の位置がそれぞれ異なっている。言い換えると、各スリット２１は、互いに、光出射面１３に沿う方向における位置が異なるとともに、光出射面１３に垂直な方向における位置が異なる。各スリット２１の光進行方向の位置をずらして配置することによって、複数の輝点がθ方向に配置され、異なる方向に放射状に光を照射できる。また、各スリット２１の幅方向の位置をずらして配置することによって、光源３側のスリット２１で光が反射されても、奥側（光源３から遠い側）のスリット２１で反射できる光量が減らずに済む。したがって、本実施形態によれば、光源３から入射された光が効率よく外部に出射され、各輝点が均等に明るくなる。

更に、幅方向のいずれの位置においても、いずれかのスリット２１が存在するように（いずれかの反射面２２が形成されるように）、複数のスリット２１が幅方向にずらして配置されている。言い換えると、導光板５をθ方向からＲＺ平面に投影したときに導光板５内が反射面２２によって塞がれるように、複数のスリット２１が幅方向にずらして配置されている。これにより、光源３から入射された光を漏れなく反射面２２で反射させることができ、導光板５を通過する光を減らすことができ、輝点の輝度を高められる。

なお、第２実施形態の光照射装置１は、放射状に光を照射する。第２実施形態の光照射装置１は、通常の円形照明に用いる他に、例えば植物工場に用いることが考えられる。上方からの照明では植物の枝葉によって影ができる状況下においても、植物の枝葉の影にならないように水平方向に光が照射されるように光照射装置１を配置して、植物に補助的に光を照射することができる。但し、このような用途に限られるものではない。

第２実施形態の導光板５は、円板形状のアクリル樹脂製の板にスリット形成加工（例えばレーザー加工）を施して製造してもよいが、第１実施形態のような直線状の導光板５を湾曲させて製造してもよい。

なお、第２実施形態の導光板５においても、第１実施形態の第１〜第８具体例のように、スリット２１の数、配置などを適宜変更可能である。

＜第２実施形態の変形例１＞
図７Ａは、第２実施形態の第１変形例の導光板５を加工面１２から見た図である。図７Ｂは、図７Ａの導光板５を有する光照射装置１の説明図である。図７Ｂでは、理解を容易にするために、導光板５から出射する光を矢印で示しているが、出射する光は必ずしも放射状ではない。なお、前述の光入射面１１、加工面１２、光出射面１３及びスリット２１に相当する部位には、同じ符号を付している。

第１変形例では、導光板５は、略円板形状である。図７Ａ及び図７Ｂには紙面に垂直な方向の導光板５の寸法は記載されていないが、最も狭い間隔で対向する二面（円板面）は、紙面方向に平行な二面である。第１変形例においても、光入射面１１は導光板５の内側端面（エッジ）に配置されており、加工面１２は板面に配置されており、光出射面１３は導光板５の外側端面（エッジ）に配置されている。但し、第１変形例では、光分岐部２５によって光の進行方向が変更されるため、この結果、光入射面１１は、θＺ面であり、円板形状の導光板５の内側端面（エッジ、外周面）である（これに対し、図６Ａの導光板５では、光入射面１１は、θ方向に垂直な面（ＲＺ平面）である）。

第１変形例の導光板５には、光分岐部２５が形成されている。光分岐部２５は、図中の下側の光入射面１１から入射された光を、図中の左右両側に分岐させる。分岐された光は、それぞれ、加工面１２に形成されたスリット２１によって反射され、図中の半径方向の外側に向かって出射する。

光分岐部２５は、光を分岐させるための２つの光拡散面２５Ａと、光透過面２５Ｂとにより囲まれた貫通穴として形成されている。光拡散面２５Ａ及び光透過面２５Ｂは、いずれとも、加工面１２に対して垂直な面である。光分岐部２５となる貫通穴は、加工面１２から加工されて形成されている。

２つの光拡散面２５Ａは、左右対称に配置された曲面である。図７Ａの点線での断面が、図６Ａの光入射面１１とほぼ同等の機能を果たすことになる。また、光分岐部２５を含む図７Ｂの点線内の領域が、図６Ｂの光源３とほぼ同等の機能を果たすことになる。

光拡散面２５Ａは、一部の光を図中の上側に向かって透過させる（図７Ｂ参照）。光透過面２５Ｂは、光拡散面２５Ａから透過された光を、そのまま透過させる面である。これにより、光分岐部２５からも光が出射するため、左右の光出射面１３の間の領域からも光が出射するようになる。

第１変形例では、導光板５の光進行方向（θ方向）の端面も反射面１５として活用している。この反射面１５も光出射面１３に対して約４５度傾いている。これにより、スリット２１が形成された領域を通過した光を、反射面１５で反射させて、光出射面１３から出射できる。

既に説明したように、各スリット２１の幅方向（Ｒ方向）の位置をずらして配置させる必要があるが、スリット２１の数が増えると導光板５の幅方向の寸法が長くなってしまう。但し、変形例のように光を分岐させることによって、導光板５の幅方向の寸法をおよそ半減させることが可能になる（この結果、導光板５の幅方向の寸法に対して、光出射面１３を広くできる）。

＜第２実施形態の変形例２＞
図８は、第２実施形態の第２変形例の導光板５を有する光照射装置１の説明図である。

第２変形例の導光板５では、第１変形例と比べて、光入射面１１及び光出射面１３の内外の配置が逆である。第２変形例では、光入射面１１は導光板５の外側端面（エッジ）に配置されており、光出射面１３は導光板５の内側端面に配置されている。第２変形例では、光分岐部２５が、図中の上側の光入射面１１から入射された光を、図中の左右両側に分岐させる。分岐された光は、それぞれ、加工面１２に形成されたスリット２１によって反射され、図中の半径方向の内側に向かって出射する。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図９Ａは、第３実施形態の光照射装置１の説明図である。図９Ｂは、図９Ａの光照射装置１から照射された光を光出射面１３から見た説明図である。

第３実施形態の光照射装置１は、複数の導光板５と、各導光板５に対応する光源３とを有する。各導光板５の基本的な構成は、前述の第１実施形態とほぼ同様である。

第３実施形態では、複数の導光板５が厚さ方向（加工面１２と垂直な方向）に並べて配置されている。これにより、出射光を２次元的に配置させることができる（光を２次元的に照射できる）。各導光板５のスリット２１の配置・形状（大きさ）を調整することによって、出射光によって、文字、記号、図形、画像（又はこれらの組み合わせ）などを２次元表示することが可能である。例えば、図中の光照射装置１は、×印の光を照射している。

なお、光照射装置１は、複数の光源３をそれぞれ別々に点灯制御させても良い。例えば、Ｚ方向に沿って順に光源３を点灯させることによって、あたかも光が上流側から下流側に動いているように表示することが可能である。

＝＝＝第４実施形態＝＝＝
図１０は、第４実施形態の光照射装置１の説明図である。

第４実施形態では、複数の導光板５が幅方向（光出射面１３と垂直な方向）に並べて配置されている。第４実施形態の光照射装置１によれば、人が見る側を前側、逆側を後側としたとき、前側の導光板５の光出射面１３から、後側の導光板５から出射する光を出射できる。これにより、各導光板５の幅方向の寸法に対するスリット２１の数を増やすことができる。また、複数の光源３をそれぞれ別々に点灯制御させても良い。また、各光源３の色を異ならせても良い。

＝＝＝第５実施形態＝＝＝
図１１は、第５実施形態の光照射装置１の説明図である。

第５実施形態では、第３実施形態の複数の光照射装置１が更に幅方向に複数配置されている。つまり、第５実施形態では、複数の導光板５が厚さ方向（加工面１２と垂直な方向）に並べて配置されているとともに、複数の導光板５が幅方向（光出射面１３と垂直な方向）に並べて配置されている。これにより、複数の２次元画像を表示でき、例えば、表示される２次元画像を切り替えることが可能である。切り替えられる２次元画像を少しずつ異ならせて、各画像の表示タイミングをずらせば、動画を表示させることが可能である。若しくは、光源の色を異ならせて、色の異なる画像を重ねて表示してもよい。

＝＝＝第６実施形態＝＝＝
図１２は、第６実施形態の光照射装置１の説明図である。

前述の第３実施形態では、複数の導光板５を接触させて配置させているが、第６実施形態では、厚さ方向に並ぶ導光板５の間に隙間を空けている。

第６実施形態によれば、厚さ方向に並ぶ導光板５の数に対して、２次元表示される画像の厚さ方向の寸法を長くできる。

なお、幅方向に並ぶ導光板５の間にも隙間を空けても良いが、隙間からの光の漏えいを軽減するために、図示するように幅方向に並ぶ導光板５は接触させて配置させると良い。

＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、主に導光板や光照射装置について記載されているが、その記載の中には、導光板の製造方法などの開示が含まれていることは言うまでもない。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。

＜スリット２１の形状について＞
前述のスリット２１では、第１反射面２２Ａ及び第２反射面２２Ｂは、互いに平行に対向していた。但し、スリット２１の形状は、これに限られるものではない。例えば、第１反射面２２Ａと第２反射面２２Ｂとが傾斜して対向するように、加工面１２から見たスリット２１を楔形状にしても良い。このように楔形状にスリット２１を形成した場合でも、第１反射面２２Ａと第２反射面２２Ｂとの間隔が光のコヒーレンス長よりも短ければ、第１反射面２２Ａで反射された光Ｌ１と、第２反射面２２Ｂで反射された光Ｌ２とが干渉する（図２Ｂ参照）。

また、前述のスリット２１は、加工面１２から見たときに、直線状に形成されていた。但し、スリット２１の形状は、これに限られるものではない。加工面１２から見たときに、スリット２１が曲線状であっても良い。この場合、スリット２１の光出射面１３側が凸であっても良いし、光出射面１３側が凹であっても良い。

また、前述のスリット２１は、貫通穴として形成されていた。但し、スリット２１を非貫通穴として形成しても良い。更に、スリット２１を非貫通穴として形成する場合には、導光板５の板面の両側を加工面１２として、両面からスリット２１を形成しても良い。

＜スリット２１の配置について＞
前述の実施形態では、導光板５の加工面１２にスリット２１が複数形成されていた。但し、加工面１２に形成するスリット２１が１つであっても良い。

また、前述の実施形態では、各スリット２１が光進行方向及び幅方向にずらして配置されていた。但し、光進行方向の同じ位置に２つのスリット２１が形成されて良いし、幅方向の同じ位置に２つのスリット２１が形成されても良い。

また、前述の実施形態では、光出射面１３に垂直な方向のいずれの位置においても、いずれかのスリット２１が存在するように、複数のスリット２１を幅方向にずらして配置させていた（これにより、光源からの光を漏れなく反射させていた）。但し、複数のスリット２１の配置はこれに限られるものではない。光出射面１３に垂直な方向のいずれの位置において、いずれかのスリット２１も存在しないことがあっても良い。

＜スリット２１の形成について＞
前述の実施形態では、レーザー加工を施すことによって、スリット２１を形成していた。但し、スリット形成加工は、レーザー加工に限られるものではない。

＜光分岐部２５について＞
前述の光分岐部２５は、導光板５に形成された貫通穴であり、光拡散面２５Ａ及び光透過面２５Ｂを有していた。但し、光分岐部２５は、これに限られるものではない。光分岐部が、導光板５とは独立して設けられたプリズム状の光学素子であっても良い。また、光分岐部が、導光板に形成された非貫通穴であっても良い。また、光拡散面が光を透過せず、光透過面が形成されていなくても良い。

また、光分岐部２５を導光板に貫通穴として形成する場合においても、光分岐部２５は、図５（若しくは図７、図８）の形状に限られるものではない。例えば、他の曲面による反射面を有するように光分岐部を形成しても良いし、スリットを有するように光分岐部を形成しても良い。

１ 光照射装置、３ 光源、５ 導光板、
１１ 光入射面、１２ 加工面、１３ 光出射面、１５ 反射面、
２１ スリット、２２ 反射面、
２２Ａ 第１反射面、２２Ｂ 第２反射面、
２５ 光分岐部、２５Ａ 光拡散面、２５Ｂ 光透過面

Claims (11)

1. 光源からの光を入射させる光入射面と、
   前記光を反射させるスリットが加工された加工面と、
   前記スリットによって反射された光を外部に出射させる光出射面と
   を有する導光板であって、
   前記スリットは、前記加工面に対して垂直な面を有しており、
   前記光入射面及び前記光出射面は、前記加工面に対して側面に配置されている
   ことを特徴とする導光板。
2. 請求項１に記載の導光板であって、
   前記加工面には、少なくとも２つの前記スリットが形成されており、
   ２つの前記スリットは、互いに、前記光出射面に沿う方向の位置が異なる
   ことを特徴とする導光板。
3. 請求項１又は２に記載の導光板であって、
   前記加工面には、少なくとも２つの前記スリットが形成されており、
   ２つの前記スリットは、互いに、前記光出射面に垂直な方向における位置が異なる
   ことを特徴とする導光板。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の導光板であって、
   前記光出射面に垂直な方向のいずれの位置においても、いずれかの前記スリットが存在する
   ことを特徴とする導光板。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の導光板であって、
   前記スリットは、前記光のコヒーレンス長よりも短い距離で対向する２つの反射面を有し、２つの前記反射面によって前記光出射面へ光を反射させる
   ことを特徴とする導光板。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の導光板であって、
   前記加工面には、少なくとも２つの前記スリットが形成されており、
   少なくとも２つのスリットは、前記光のコヒーレンス長よりも短い範囲に配置されている
   ことを特徴とする導光板。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の導光板であって、
   前記加工面に、前記光を分岐させるための光分岐部が形成されており、
   前記光分岐部によって分岐された光をそれぞれ前記スリットによって反射させる
   ことを特徴とする導光板。
8. 請求項７に記載の導光板であって、
   前記光分岐部によって分岐された光の一方の光を出射する前記光出射面と、他方の光を出射する前記光出射面との間から、前記光分岐部を透過した光が出射する
   ことを特徴とする導光板。
9. 請求項１〜８に記載の導光板を複数備えた光照射装置であって、
   複数の前記導光板が、前記加工面と垂直な方向に並べて配置されている
   ことを特徴とする光照射装置。
10. 請求項１〜８に記載の導光板を複数備えた光照射装置であって、
    複数の前記導光板が、前記光出射面と垂直な方向に並べて配置されている
    ことを特徴とする光照射装置。
11. 請求項１〜８に記載の導光板を複数備えた光照射装置であって、
    少なくとも２つの前記導光板が、前記光出射面と垂直な方向に並べて配置されているとともに、
    少なくとも２つの前記導光板が、前記加工面と垂直な方向に並べて配置されている
    ことを特徴とする光照射装置。

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