JP3702537B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、線状光源からの光を導光手段で導いて面光源をつくる光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルのバックライト等に用いられる光源装置として、線状光源からの光を導光手段で導いて面光源をつくり、この面光源からの光を出射するものがある。
【０００３】
この種の光源装置としては、従来、前記導光手段を、平板状の透明板からなり、端面から光を取り込んでその光を表面に出射する導光板で構成し、この導光板の光取り込み端面に対向させて、直管状の蛍光ランプや、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列させたＬＥＤアレイ等のような線状光源を配置したものが知られている。
【０００４】
この光源装置は、その正面、つまり導光板の表面を、液晶表示パネル等の被照明体の入射面に対向させて使用されるものであり、線状光源からの光は導光板にその端面から取り込まれ、この導光板内を導かれてその表面に出射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の光源装置は、導光板内を導かれてきた光が導光板の表面から様々な方向に向かって出射するため、周囲に放散する無駄な光が多く、したがって、正面方向に向かって出射する光の量が不足して、導光板表面からの出射光でつくられる面光源の正面輝度を充分に高くすることができないし、またその輝度分布も不均一であるという問題をもっている。
【０００６】
この発明は、線状光源からの光を導光手段で導いて面光源をつくる光源装置として、光源からの光を無駄なく利用して正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができるものを提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、逆三角形状の断面と前記導光板の階段状面の各段部の幅に対応した幅とを有し、前記導光板に隣接する側の縁部を前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に対向して配置され、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面からの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面の法線に対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部と、前記プリズム部の幅とほぼ同じ幅を有する断面がほぼ半円形の横長凸レンズからなり、前記各プリズム部の出射側にそれぞれ対応させて互いに平行に設けられた複数の集光レンズ部とからなることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この発明の光源装置は、光源からの光を前記導光板にその端面から取り込んで、導光板表面の階段状面の各段部の立上がり面から出射させ、その光を、前記導光板の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材により所定の方向に向けて出射するものであって、集光部材を断面が逆三角形の複数のプリズム部と、このプリズム部に対応した断面がほぼ半円形の横長凸レンズとで構成したものである。この光源装置によれば、光源からの光を無駄なく利用して、前記導光板と集光部材とからなる導光手段を出射する光でつくられる面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
また、この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群からなっており、前記横長レンズは、断面がほぼ半円形をなす凸レンズであって、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置されているとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部がそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向していることを特徴とするものである。
すなわち、この発明の光源装置は、光源からの光を前記導光板にその端面から取り込んで、導光板表面の階段状面の各段部の立上がり面から出射させ、その光を、前記導光板の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材により所定の方向に向けて出射するものであって、前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群で構成され、前記横長レンズを、断面がほぼ半円形をなす凸レンズとし、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置するとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置ものである。この光源装置によれば、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長レンズの平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズの集光作用により所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度をより高くするとともに、その輝度分布を実質的に均一にすることができる。
さらに、この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群からなっており、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部がそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向していることを特徴とする。
すなわち、この発明の光源装置は、光源からの光を前記導光板にその端面から取り込んで、導光板表面の階段状面の各段部の立上がり面から出射させ、その光を、前記導光板の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材により所定の方向に向けて出射するものであって、前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群で構成し、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置されている。このようなプリズム群からなる集光部材を用いれば、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長プリズムにより屈折させて所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度をさらに充分高くする とともに、その輝度分布を実質的に均一にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の光源装置は、表面を一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面とした導光板と、この導光板の前記階段状面の各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に集光する集光部材とにより構成し、前記集光部材を前記レンズ群またはプリズム群により形成したものである。
【００１０】
この発明の光源装置において、前記導光手段は、２枚の導光板を備えたものであってもよく、その場合は、この２枚の導光板をその表面を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置し、この２枚の導光板の光取り込み端面の間に線状光源を配置するとともに、これらの導光板の表面に対向させて前記集光部材を配置すればよい。
【００１１】
このような構成とすれば、光源からの光がその両側の導光板にそれぞれ取り込まれてこれらの導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射し、その光が前記集光部材により所定の方向に向けられて出射するため、より広い面光源を得ることができる。
【００１７】
また、前記導光板は、表面が階段状に形成された透明板からなるものであってもよいが、前記集光部材に上記レンズ群またはプリズム群からなるものを用いる場合は、前記導光板として、軸方向に光を導く微細径の導光路が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっている構成のものを用いるのが好ましい。
【００１８】
このような導光路集合板からなる導光板を用いれば、その光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板の表面である階段状面の各段部の立上がり面からほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部の立上がり面からの出射光をそれぞれ、それに対向する横長レンズまたは横長プリズムに効率良く入射させてやることができる。
【００１９】
また、上記導光路集合板からなる導光板は、その各導光路を光ファイバで構成したものが望ましく、この導光板は、多数本の光ファイバを互いに平行に密集させることによって容易に得ることができる。
【００２０】
【実施例】
［第１の実施例］
図１および図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は光源装置の断面図、図２は図１の一部分の拡大図である。なお、図１および図２では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００２１】
この光源装置は、線状光源１からの光を導光手段で導いて面光源をつくるものであり、前記導光手段は、導光板３と、この導光板３の表面に対向させて配置された集光部材５とからなっている。
【００２２】
上記導光板３は、アクリル樹脂板等の透明板からなっており、その裏面は平坦面とされ、表面は、一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面とされている。
【００２３】
この導光板３は、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射するものであり、光取り込み端面からの入射光は、導光板３の裏面と前記階段状面の各段部４の表面とで交互に反射されて導光板３内を導かれ、前記各段部４の立上がり面４ａに入射した光がこの立上がり面４ａから出射する。
【００２４】
また、上記集光部材５は、前記導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからの出射光を所定の方向に向けて出射するものであり、この実施例では、集光部材５を、前記各段部４の立上がり面４ａからの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面Ｓの法線Ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部６と、その出射側に設けられた複数の集光レンズ部７とで構成している。
【００２５】
前記プリズム部６は、断面が逆三角形状をなし、かつ上記導光板３の階段状面の各段部の幅に対応した幅を有する横長プリズムからなっており、これらのプリズム部６は、その幅方向に連続させて互いに平行に形成されている。
【００２６】
また、前記集光レンズ部７は、前記プリズム部６の幅とほぼ同じ幅を有する断面がほぼ半円形の横長凸レンズからなっており、これらのレンズ部７は、前記各プリズム部６にそれぞれ対応させて互いに平行に形成されている。
【００２７】
なお、図１および図２では、上記プリズム部６とレンズ部７との境界を一点鎖線で示したが、前記集光部材５は、同じ透明板の裏面と表面に前記プリズム部６とレンズ部７を形成したものであっても、あるいは、一面に前記プリズム部６を形成した透明板と、一面に前記レンズ部７を形成した透明板とを背中合わせに接着したものであってもよい。ただし、後者のようにプリズム部６を形成した透明板とレンズ部７を形成した透明板とを背中合わせに接着して集光部材５を構成する場合は、これらの透明板とその接着剤に、同じ屈折率のものを用いるのが好ましい。
【００２８】
そして、この集光部材５は、その各プリズム部６および各レンズ部７の長さ方向を導光板３の幅方向とほぼ平行にするとともに、その各プリズム部６を上記導光板３の階段状面の各段部にそれぞれ対応させて、導光板３の表面側に配置され、前記各プリズム部６の先端を前記階段状面の各段部４の表面に当接させるかあるいは近接させて設置されている。
【００２９】
また、上記線状光源１は、例えば直管状の蛍光ランプ１ａからなっており、この線状光源１は、上記導光板３の光取り込む端面に対向させて配置されている。なお、この線状光源１の背後には、その放射光を導光板４の光取り込み端面に向けて反射させるリフレクタ２が配置されている。
【００３０】
この光源装置は、その正面、つまり導光板３の表面側に配置した集光部材５の表面を、液晶表示パネル等の被照明体の入射面に対向させて使用されるものであり、線状光源１からの光は、図１および図２にその光路を破線で示したように、導光板３にその光取り込み端面から取り込まれ、この導光板３内を、その裏面と階段状面の各段部４の表面とで交互に反射されながら導かれ、前記各段部４の立上がり面４ａに入射した光が、この立上がり面４ａから出射する。
【００３１】
そして、この導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射した光は、上記集光部材５の各プリズム部６により導光板３の階段状面に沿った傾斜面Ｓの法線Ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折され、この各プリズム部６の出射側にそれぞれ設けられた各集光レンズ部７を透過して出射する。
【００３２】
すなわち、上記光源装置は、線状光源１からの光を導光板３にその端面から取り込んで、この導光板３の表面である階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射させ、その光を、前記導光板３の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材５により所定の方向に向けて出射するものである。
【００３３】
この光源装置によれば、線状光源１からの光のほとんどを、所定の方向に向けて出射させてやることができるため、光源１からの光を無駄なく利用して、前記導光板３と集光部材５とからなる導光手段を出射する光でつくられる面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、線状光源１から前記導光板３に取り込まれた光が、この導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからそれぞれ出射して前記集光部材５に入射するため、前記面光源の輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００３４】
しかも、この実施例の光源装置においては、上記集光部材５を、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面Ｓの法線Ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部６と、その出射側に設けられた複数の集光レンズ部７とで構成しているため、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射する光を、前記集光部材５の複数のプリズム部６によって屈折させ、さらにその光を前記複数の集光レンズ部７により所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度をさらに高くするとともに、その輝度分布をより均一にすることができる。
【００３５】
なお、上記実施例では、集光部材５の集光レンズ部７を、断面がほぼ半円形の凸レンズとしたが、この集光レンズ部７はフレネルレンズであってもよく、前記集光レンズ部７をフレネルレンズとすれば、隣接する集光レンズ部７の間の谷間の深さが浅くなってその影がほとんど目立たなくなるため、輝度分布をさらに均一にすることができる。
【００３６】
［第２の実施例］
図３および図４はこの発明の第２の実施例を示しており、図３は光源装置の断面図、図４は図３の一部分の拡大図である。なお、図３および図４では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００３７】
この光源装置は、線状光源１からの光を導いて面光源をつくるための導光手段を、２枚の導光板３を備えた構成としたものであり、前記２枚の導光板３を、その表面（階段状面）を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置し、この２枚の導光板３の光取り込み端面の間に線状光源１を配置するとともに、これらの導光板３の表面に対向させて、その両方の導光板３の表面全体にわたって対向する面積の集光部材５を配置したものである。
【００３８】
なお、この実施例の光源装置は、原理的には、上記第１の実施例の光源装置を２組、線状光源１を中心にして左右対象になるように並べたものであって、導光板３および集光部材５の構成は上記第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００３９】
ただし、この実施例では、左右の導光板３を、それぞれの階段状面に沿った傾斜面が面一になるようにして配置し、その表面側に上記集光部材５を前記階段状面に沿った傾斜面とほぼ水平に配置している。
【００４０】
また、この実施例では、前記集光部材５を、その中央部、つまり、左右の導光板３の光取り込み端面側の端部にそれぞれ対応する部分にもプリズム部６およびレンズ部７を形成したものを用いるとともに、両方の導光板３の間（光取り込み端面の間）の光源配置空間の表面側に、前記線状光源１からの光を屈折させて前記集光部材５の中央部のプリズム部６に入射させてやるための断面がほぼＭ字状をなす横長の屈折部材８を設けている。なお、２ａは、前記光源配置空間の裏面側に配置された反射板である。
【００４１】
この実施例の光源装置は、線状光源１からの光をその左右の導光板３にその端面から取り込んで、各導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射させ、その光を、これらの導光板３の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材５のプリズム部６およびレンズ部７により所定の方向に向けて出射するとともに、前記線状光源１から両導光板３の間を通って表面側に向かう光も、上記屈折部材８により屈折させて、前記集光部材５の中央部のプリズム部６およびレンズ部７により所定の方向に向けて出射するものであり、この光源装置によれば、光源１からの光を無駄なく利用して面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にするとともに、より広い面光源を得ることができる。
【００４２】
［第３の実施例］
図５および図６はこの発明の第３の実施例を示しており、図５は光源装置の断面図、図６は図５の一部分の拡大図である。なお、図５および図６では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００４３】
この光源装置は、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材５を、前記導光板３の幅方向に沿う複数の横長レンズ９を互いに平行に配列したレンズ群で構成したものであって、前記横長レンズ９を、断面がほぼ半円形をなす凸レンズとし、その一側の平坦面を導光板３の階段状面に沿った傾斜面Ｓに対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置するとともに、これらの横長レンズ９の導光板３に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａに各々対向させたものである。
【００４４】
すなわち、この実施例では、集光部材５を構成する各横長レンズ９を、その凸レンズ面を導光板３の光取り込み端側に向け、平坦面を前記導光板３の他端側に向けて配置するとともに、これらの横長レンズ９を、導光板３の光取り込み端側に対向するものから順に前記導光板３の階段状面の各段部４間の段差と同じ高さずつずらして、この導光板３の階段状面に沿わせて配列し、その各横長レンズ９の導光板３に隣接する側の縁部をそれぞれ、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａに各々、その立上がり面４ａに空間を介して正対するように対向させている。
【００４５】
また、この実施例では、上記各横長レンズ９を、集光部材５の表面を構成する平坦な透明板１０に接着等の手段で固定し、この透明板１０と上記導光板３とを、所定の位置関係で図示しない支持部材に保持させている。
【００４６】
なお、この実施例の光源装置は、集光部材５を上記横長レンズ９からなるレンズ群で構成したものであるが、その他の構成は上述した第１の実施例と基本的に同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００４７】
この実施例の光源装置は、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射する光をそれぞれ、前記集光部材５の各横長レンズ９の平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズ９の集光作用により所定の方向に向けて集めてやるようにしたものであり、この光源装置においても、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００４８】
なお、上記実施例では、集光部材５を構成する各横長レンズ９を、その凸レンズ面を導光板３の光取り込み端側に向けて配置したが、この横長レンズ９は、その平坦面を導光板３の光取り込み端側に向け、凸レンズ面を前記導光板３の他端側に向けて配置してもよく、その場合でも、前記横長レンズ９を、その平坦面を導光板３の階段状面に沿った傾斜面Ｓに対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置すれば、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射する光をそれぞれ各横長レンズ９の平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズ９の集光作用により所定の方向に向けて集めてやることができる。
【００４９】
［第４の実施例］
図７および図８はこの発明の第４の実施例を示しており、図７は光源装置の断面図、図８は図７の一部分の拡大図である。なお、図７および図８では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００５０】
この実施例の光源装置は、上記第３の実施例の光源装置において用いた表面が階段状に形成された透明板からなる導光板３に代えて、導光路集合板からなる導光板１１を用いたものである。
【００５１】
すなわち、この導光板１１は、軸方向に光を導く微細径の導光路１３が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路１３の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路１３の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっている構成のものであり、この実施例では、前記導光路集合板として、その各導光路１３を光ファイバで構成したものを用いている。
【００５２】
この光ファイバからなる導光板１１は、例えば、所定本数の光ファイバを互いに平行に密集させて接着することにより、導光板１１の幅と同じ幅でかつ導光板表面の階段状面の１つの段部１２の高さに相当する厚さの素材をつくり、その素材を切断して、長さを順次異ならせた複数枚の板材を得、これらの板材をその一端面を一致させて積層して、互いに接着する方法などによって容易に製作することができる。
【００５３】
なお、この実施例の光源装置は、上記導光路集合板からなる導光板１１を用いたものであるが、その他の構成は上記第３の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００５４】
この光源装置によれば、上記導光路集合板からなる導光板１１の光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路１３をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板１１の表面である階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａからほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部１２の立上がり面１２ａからの出射光をそれぞれ、この導光板１１の表面に対向させて配置した集光部材５の各横長レンズ９に効率良く入射させてやることができ、したがって、線状光源１からの光をさらに無駄なく利用して面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００５５】
［第５の実施例］
図９および図１０はこの発明の第５の実施例を示しており、図９は光源装置の断面図、図１０は図９の一部分の拡大図である。なお、図９および図１０では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００５６】
この実施例の光源装置は、上記第４の実施例と同じ導光路集合板からなる導光板１１を用いるとともに、この導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａからの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材５を、前記導光板１１の幅方向に沿う複数の横長プリズム１４を互いに平行に配列したプリズム群で構成し、これらの横長プリズム１４の導光板１１に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａに各々対向させたものである。
【００５７】
すなわち、この実施例では、集光部材５を構成する各横長プリズム１４を、導光板１１の光取り込み端側に対向するものから順に前記導光板１１の階段状面の各段部１２間の段差と同じ高さずつずらして、この導光板１１の階段状面に沿わせて配列し、その各横長プリズム１４導光板１１に隣接する側の縁部をそれぞれ、導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａに各々、その立上がり面１２ａに空間を介して正対するように対向させている。
【００５８】
また、この実施例では、集光部材５の表面を構成する平坦な透明板１５を備え、この透明板１５の一端側の裏面に設けた支え部材１６に列端の横長プリズム１４を支えさせてその配置姿勢を規定するとともに、他の横長プリズム１４をそれぞれその前列の横長プリズム１４に支えさせてそれらの配置姿勢を規定して、これらの横長プリズム１４を前記透明板１５に接着等の手段で固定し、この透明板１５と上記導光板１１とを、所定の位置関係で図示しない支持部材に保持させている。
【００５９】
なお、この実施例の光源装置は、集光部材５を上記横長プリズム１４からなるプリズム群で構成したものであるが、その他の構成は上記第４の実施例と基本的に同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６０】
この実施例の光源装置は、導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａから出射する光をそれぞれ、前記集光部材５の各横長プリズム１４により屈折させて所定の方向に向けて集めてやるようにしたものであり、この光源装置においても、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６１】
なお、この実施例で用いた導光板１１は、軸方向に光を導く微細径の導光路１３が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなるものであるが、この導光板は、上述した第１〜第３の実施例で用いたような、表面が階段状に形成された透明板からなるものであってもよい。
【００６２】
ただし、この光源装置のように集光部材５に上記プリズム群からなるものを用いる場合は、上記導光路集合板からなる導光板１１を用いるのが好ましく、この導光板１１を用いれば、その光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路１３をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板１１の表面である階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａからほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部１２の立上がり面１２ａからの出射光をそれぞれ、それに対向する横長プリズム１４に効率良く入射させてやることができる。
【００６３】
［他の実施例］
なお、上述した第１〜第５の実施例では、線状光源１として、直管状の蛍光ランプを用いたが、前記線状光源１は、例えば、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列させたＬＥＤアレイ等であってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面となっており前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、前記集光部材を、集光部材を断面が逆三角形の複数のプリズム部と、このプリズム部に対応した断面がほぼ半円形の横長凸レンズとにより構成したものであるから、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光を、前記集光部材の複数のプリズム部によって屈折させ、さらにその光を前記複数の集光レンズ部により所定の方向に向けて集めてやることができ、光源からの光を無駄なく利用して、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６５】
この発明の光源装置において、２枚の導光板を備え、その表面を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置し、この２枚の導光板の光取り込み端面の間に線状光源を配置するとともに、これらの導光板の表面に対向させて前記集光部材を配置すれば、光源からの光がその両側の導光板にそれぞれ取り込まれてこれらの導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射し、その光が前記集光部材により所定の方向に向けられて出射するため、より広い面光源を得ることができる。
【００６７】
この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面となっており前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、前記集光部材を、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群で構成し、前記横長レンズを、断面がほぼ半円形をなす凸レンズとし、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置するとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置したものであるから、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長レンズの平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズの集光作用により所定の方向に向けて集めてやることができるため、光源からの光を無駄なく利用して、前記面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６８】
また、この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面となっており前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、前記集光部材を、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群で構成し、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置したので、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長プリズムにより屈折させて所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６９】
また、前記導光板は、表面が階段状に形成された透明板からなるものであってもよいが、前記集光部材に上記レンズ群またはプリズム群からなるものを用いる場合、前記導光板として、軸方向に光を導く微細径の導光路が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっている構成のものを用いれば、その光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板の表面である階段状面の各段部の立上がり面からほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部の立上がり面からの出射光をそれぞれ、それに対向する横長レンズまたは横長プリズムに効率良く入射させてやることができる。
【００７０】
また、上記導光路集合板からなる導光板を用いる場合、その各導光路を光ファイバで構成すれば、この導光板を、多数本の光ファイバを互いに平行に密集させることによって容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す光源装置の断面図。
【図２】図１の一部分の拡大図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す光源装置の断面図。
【図４】図３の一部分の拡大図。
【図５】この発明の第３の実施例を示す光源装置の断面図。
【図６】図５の一部分の拡大図。
【図７】この発明の第４の実施例を示す光源装置の断面図。
【図８】図７の一部分の拡大図。
【図９】この発明の第５の実施例による光源装置の断面図。
【図１０】図９の一部分の拡大図。
【符号の説明】
１…線状光源
３，１１…導光板
４，１２…段部
４ａ，１２ａ…立上がり面
１３…導光路
５…集光部材
６…プリズム部
７…集光レンズ部
９…横長レンズ
１４…横長プリズム
【発明の属する技術分野】
この発明は、線状光源からの光を導光手段で導いて面光源をつくる光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルのバックライト等に用いられる光源装置として、線状光源からの光を導光手段で導いて面光源をつくり、この面光源からの光を出射するものがある。
【０００３】
この種の光源装置としては、従来、前記導光手段を、平板状の透明板からなり、端面から光を取り込んでその光を表面に出射する導光板で構成し、この導光板の光取り込み端面に対向させて、直管状の蛍光ランプや、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列させたＬＥＤアレイ等のような線状光源を配置したものが知られている。
【０００４】
この光源装置は、その正面、つまり導光板の表面を、液晶表示パネル等の被照明体の入射面に対向させて使用されるものであり、線状光源からの光は導光板にその端面から取り込まれ、この導光板内を導かれてその表面に出射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の光源装置は、導光板内を導かれてきた光が導光板の表面から様々な方向に向かって出射するため、周囲に放散する無駄な光が多く、したがって、正面方向に向かって出射する光の量が不足して、導光板表面からの出射光でつくられる面光源の正面輝度を充分に高くすることができないし、またその輝度分布も不均一であるという問題をもっている。
【０００６】
この発明は、線状光源からの光を導光手段で導いて面光源をつくる光源装置として、光源からの光を無駄なく利用して正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができるものを提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、逆三角形状の断面と前記導光板の階段状面の各段部の幅に対応した幅とを有し、前記導光板に隣接する側の縁部を前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に対向して配置され、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面からの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面の法線に対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部と、前記プリズム部の幅とほぼ同じ幅を有する断面がほぼ半円形の横長凸レンズからなり、前記各プリズム部の出射側にそれぞれ対応させて互いに平行に設けられた複数の集光レンズ部とからなることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、この発明の光源装置は、光源からの光を前記導光板にその端面から取り込んで、導光板表面の階段状面の各段部の立上がり面から出射させ、その光を、前記導光板の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材により所定の方向に向けて出射するものであって、集光部材を断面が逆三角形の複数のプリズム部と、このプリズム部に対応した断面がほぼ半円形の横長凸レンズとで構成したものである。この光源装置によれば、光源からの光を無駄なく利用して、前記導光板と集光部材とからなる導光手段を出射する光でつくられる面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
また、この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群からなっており、前記横長レンズは、断面がほぼ半円形をなす凸レンズであって、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置されているとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部がそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向していることを特徴とするものである。
すなわち、この発明の光源装置は、光源からの光を前記導光板にその端面から取り込んで、導光板表面の階段状面の各段部の立上がり面から出射させ、その光を、前記導光板の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材により所定の方向に向けて出射するものであって、前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群で構成され、前記横長レンズを、断面がほぼ半円形をなす凸レンズとし、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置するとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置ものである。この光源装置によれば、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長レンズの平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズの集光作用により所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度をより高くするとともに、その輝度分布を実質的に均一にすることができる。
さらに、この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群からなっており、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部がそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向していることを特徴とする。
すなわち、この発明の光源装置は、光源からの光を前記導光板にその端面から取り込んで、導光板表面の階段状面の各段部の立上がり面から出射させ、その光を、前記導光板の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材により所定の方向に向けて出射するものであって、前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群で構成し、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置されている。このようなプリズム群からなる集光部材を用いれば、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長プリズムにより屈折させて所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度をさらに充分高くする とともに、その輝度分布を実質的に均一にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の光源装置は、表面を一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面とした導光板と、この導光板の前記階段状面の各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に集光する集光部材とにより構成し、前記集光部材を前記レンズ群またはプリズム群により形成したものである。
【００１０】
この発明の光源装置において、前記導光手段は、２枚の導光板を備えたものであってもよく、その場合は、この２枚の導光板をその表面を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置し、この２枚の導光板の光取り込み端面の間に線状光源を配置するとともに、これらの導光板の表面に対向させて前記集光部材を配置すればよい。
【００１１】
このような構成とすれば、光源からの光がその両側の導光板にそれぞれ取り込まれてこれらの導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射し、その光が前記集光部材により所定の方向に向けられて出射するため、より広い面光源を得ることができる。
【００１７】
また、前記導光板は、表面が階段状に形成された透明板からなるものであってもよいが、前記集光部材に上記レンズ群またはプリズム群からなるものを用いる場合は、前記導光板として、軸方向に光を導く微細径の導光路が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっている構成のものを用いるのが好ましい。
【００１８】
このような導光路集合板からなる導光板を用いれば、その光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板の表面である階段状面の各段部の立上がり面からほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部の立上がり面からの出射光をそれぞれ、それに対向する横長レンズまたは横長プリズムに効率良く入射させてやることができる。
【００１９】
また、上記導光路集合板からなる導光板は、その各導光路を光ファイバで構成したものが望ましく、この導光板は、多数本の光ファイバを互いに平行に密集させることによって容易に得ることができる。
【００２０】
【実施例】
［第１の実施例］
図１および図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は光源装置の断面図、図２は図１の一部分の拡大図である。なお、図１および図２では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００２１】
この光源装置は、線状光源１からの光を導光手段で導いて面光源をつくるものであり、前記導光手段は、導光板３と、この導光板３の表面に対向させて配置された集光部材５とからなっている。
【００２２】
上記導光板３は、アクリル樹脂板等の透明板からなっており、その裏面は平坦面とされ、表面は、一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面とされている。
【００２３】
この導光板３は、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射するものであり、光取り込み端面からの入射光は、導光板３の裏面と前記階段状面の各段部４の表面とで交互に反射されて導光板３内を導かれ、前記各段部４の立上がり面４ａに入射した光がこの立上がり面４ａから出射する。
【００２４】
また、上記集光部材５は、前記導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからの出射光を所定の方向に向けて出射するものであり、この実施例では、集光部材５を、前記各段部４の立上がり面４ａからの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面Ｓの法線Ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部６と、その出射側に設けられた複数の集光レンズ部７とで構成している。
【００２５】
前記プリズム部６は、断面が逆三角形状をなし、かつ上記導光板３の階段状面の各段部の幅に対応した幅を有する横長プリズムからなっており、これらのプリズム部６は、その幅方向に連続させて互いに平行に形成されている。
【００２６】
また、前記集光レンズ部７は、前記プリズム部６の幅とほぼ同じ幅を有する断面がほぼ半円形の横長凸レンズからなっており、これらのレンズ部７は、前記各プリズム部６にそれぞれ対応させて互いに平行に形成されている。
【００２７】
なお、図１および図２では、上記プリズム部６とレンズ部７との境界を一点鎖線で示したが、前記集光部材５は、同じ透明板の裏面と表面に前記プリズム部６とレンズ部７を形成したものであっても、あるいは、一面に前記プリズム部６を形成した透明板と、一面に前記レンズ部７を形成した透明板とを背中合わせに接着したものであってもよい。ただし、後者のようにプリズム部６を形成した透明板とレンズ部７を形成した透明板とを背中合わせに接着して集光部材５を構成する場合は、これらの透明板とその接着剤に、同じ屈折率のものを用いるのが好ましい。
【００２８】
そして、この集光部材５は、その各プリズム部６および各レンズ部７の長さ方向を導光板３の幅方向とほぼ平行にするとともに、その各プリズム部６を上記導光板３の階段状面の各段部にそれぞれ対応させて、導光板３の表面側に配置され、前記各プリズム部６の先端を前記階段状面の各段部４の表面に当接させるかあるいは近接させて設置されている。
【００２９】
また、上記線状光源１は、例えば直管状の蛍光ランプ１ａからなっており、この線状光源１は、上記導光板３の光取り込む端面に対向させて配置されている。なお、この線状光源１の背後には、その放射光を導光板４の光取り込み端面に向けて反射させるリフレクタ２が配置されている。
【００３０】
この光源装置は、その正面、つまり導光板３の表面側に配置した集光部材５の表面を、液晶表示パネル等の被照明体の入射面に対向させて使用されるものであり、線状光源１からの光は、図１および図２にその光路を破線で示したように、導光板３にその光取り込み端面から取り込まれ、この導光板３内を、その裏面と階段状面の各段部４の表面とで交互に反射されながら導かれ、前記各段部４の立上がり面４ａに入射した光が、この立上がり面４ａから出射する。
【００３１】
そして、この導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射した光は、上記集光部材５の各プリズム部６により導光板３の階段状面に沿った傾斜面Ｓの法線Ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折され、この各プリズム部６の出射側にそれぞれ設けられた各集光レンズ部７を透過して出射する。
【００３２】
すなわち、上記光源装置は、線状光源１からの光を導光板３にその端面から取り込んで、この導光板３の表面である階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射させ、その光を、前記導光板３の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材５により所定の方向に向けて出射するものである。
【００３３】
この光源装置によれば、線状光源１からの光のほとんどを、所定の方向に向けて出射させてやることができるため、光源１からの光を無駄なく利用して、前記導光板３と集光部材５とからなる導光手段を出射する光でつくられる面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、線状光源１から前記導光板３に取り込まれた光が、この導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからそれぞれ出射して前記集光部材５に入射するため、前記面光源の輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００３４】
しかも、この実施例の光源装置においては、上記集光部材５を、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面Ｓの法線Ｈに対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部６と、その出射側に設けられた複数の集光レンズ部７とで構成しているため、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射する光を、前記集光部材５の複数のプリズム部６によって屈折させ、さらにその光を前記複数の集光レンズ部７により所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度をさらに高くするとともに、その輝度分布をより均一にすることができる。
【００３５】
なお、上記実施例では、集光部材５の集光レンズ部７を、断面がほぼ半円形の凸レンズとしたが、この集光レンズ部７はフレネルレンズであってもよく、前記集光レンズ部７をフレネルレンズとすれば、隣接する集光レンズ部７の間の谷間の深さが浅くなってその影がほとんど目立たなくなるため、輝度分布をさらに均一にすることができる。
【００３６】
［第２の実施例］
図３および図４はこの発明の第２の実施例を示しており、図３は光源装置の断面図、図４は図３の一部分の拡大図である。なお、図３および図４では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００３７】
この光源装置は、線状光源１からの光を導いて面光源をつくるための導光手段を、２枚の導光板３を備えた構成としたものであり、前記２枚の導光板３を、その表面（階段状面）を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置し、この２枚の導光板３の光取り込み端面の間に線状光源１を配置するとともに、これらの導光板３の表面に対向させて、その両方の導光板３の表面全体にわたって対向する面積の集光部材５を配置したものである。
【００３８】
なお、この実施例の光源装置は、原理的には、上記第１の実施例の光源装置を２組、線状光源１を中心にして左右対象になるように並べたものであって、導光板３および集光部材５の構成は上記第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００３９】
ただし、この実施例では、左右の導光板３を、それぞれの階段状面に沿った傾斜面が面一になるようにして配置し、その表面側に上記集光部材５を前記階段状面に沿った傾斜面とほぼ水平に配置している。
【００４０】
また、この実施例では、前記集光部材５を、その中央部、つまり、左右の導光板３の光取り込み端面側の端部にそれぞれ対応する部分にもプリズム部６およびレンズ部７を形成したものを用いるとともに、両方の導光板３の間（光取り込み端面の間）の光源配置空間の表面側に、前記線状光源１からの光を屈折させて前記集光部材５の中央部のプリズム部６に入射させてやるための断面がほぼＭ字状をなす横長の屈折部材８を設けている。なお、２ａは、前記光源配置空間の裏面側に配置された反射板である。
【００４１】
この実施例の光源装置は、線状光源１からの光をその左右の導光板３にその端面から取り込んで、各導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射させ、その光を、これらの導光板３の表面（階段状面）に対向させて配置した集光部材５のプリズム部６およびレンズ部７により所定の方向に向けて出射するとともに、前記線状光源１から両導光板３の間を通って表面側に向かう光も、上記屈折部材８により屈折させて、前記集光部材５の中央部のプリズム部６およびレンズ部７により所定の方向に向けて出射するものであり、この光源装置によれば、光源１からの光を無駄なく利用して面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にするとともに、より広い面光源を得ることができる。
【００４２】
［第３の実施例］
図５および図６はこの発明の第３の実施例を示しており、図５は光源装置の断面図、図６は図５の一部分の拡大図である。なお、図５および図６では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００４３】
この光源装置は、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａからの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材５を、前記導光板３の幅方向に沿う複数の横長レンズ９を互いに平行に配列したレンズ群で構成したものであって、前記横長レンズ９を、断面がほぼ半円形をなす凸レンズとし、その一側の平坦面を導光板３の階段状面に沿った傾斜面Ｓに対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置するとともに、これらの横長レンズ９の導光板３に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａに各々対向させたものである。
【００４４】
すなわち、この実施例では、集光部材５を構成する各横長レンズ９を、その凸レンズ面を導光板３の光取り込み端側に向け、平坦面を前記導光板３の他端側に向けて配置するとともに、これらの横長レンズ９を、導光板３の光取り込み端側に対向するものから順に前記導光板３の階段状面の各段部４間の段差と同じ高さずつずらして、この導光板３の階段状面に沿わせて配列し、その各横長レンズ９の導光板３に隣接する側の縁部をそれぞれ、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａに各々、その立上がり面４ａに空間を介して正対するように対向させている。
【００４５】
また、この実施例では、上記各横長レンズ９を、集光部材５の表面を構成する平坦な透明板１０に接着等の手段で固定し、この透明板１０と上記導光板３とを、所定の位置関係で図示しない支持部材に保持させている。
【００４６】
なお、この実施例の光源装置は、集光部材５を上記横長レンズ９からなるレンズ群で構成したものであるが、その他の構成は上述した第１の実施例と基本的に同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００４７】
この実施例の光源装置は、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射する光をそれぞれ、前記集光部材５の各横長レンズ９の平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズ９の集光作用により所定の方向に向けて集めてやるようにしたものであり、この光源装置においても、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００４８】
なお、上記実施例では、集光部材５を構成する各横長レンズ９を、その凸レンズ面を導光板３の光取り込み端側に向けて配置したが、この横長レンズ９は、その平坦面を導光板３の光取り込み端側に向け、凸レンズ面を前記導光板３の他端側に向けて配置してもよく、その場合でも、前記横長レンズ９を、その平坦面を導光板３の階段状面に沿った傾斜面Ｓに対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置すれば、導光板３の階段状面の各段部４の立上がり面４ａから出射する光をそれぞれ各横長レンズ９の平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズ９の集光作用により所定の方向に向けて集めてやることができる。
【００４９】
［第４の実施例］
図７および図８はこの発明の第４の実施例を示しており、図７は光源装置の断面図、図８は図７の一部分の拡大図である。なお、図７および図８では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００５０】
この実施例の光源装置は、上記第３の実施例の光源装置において用いた表面が階段状に形成された透明板からなる導光板３に代えて、導光路集合板からなる導光板１１を用いたものである。
【００５１】
すなわち、この導光板１１は、軸方向に光を導く微細径の導光路１３が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路１３の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路１３の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっている構成のものであり、この実施例では、前記導光路集合板として、その各導光路１３を光ファイバで構成したものを用いている。
【００５２】
この光ファイバからなる導光板１１は、例えば、所定本数の光ファイバを互いに平行に密集させて接着することにより、導光板１１の幅と同じ幅でかつ導光板表面の階段状面の１つの段部１２の高さに相当する厚さの素材をつくり、その素材を切断して、長さを順次異ならせた複数枚の板材を得、これらの板材をその一端面を一致させて積層して、互いに接着する方法などによって容易に製作することができる。
【００５３】
なお、この実施例の光源装置は、上記導光路集合板からなる導光板１１を用いたものであるが、その他の構成は上記第３の実施例のものと同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００５４】
この光源装置によれば、上記導光路集合板からなる導光板１１の光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路１３をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板１１の表面である階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａからほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部１２の立上がり面１２ａからの出射光をそれぞれ、この導光板１１の表面に対向させて配置した集光部材５の各横長レンズ９に効率良く入射させてやることができ、したがって、線状光源１からの光をさらに無駄なく利用して面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００５５】
［第５の実施例］
図９および図１０はこの発明の第５の実施例を示しており、図９は光源装置の断面図、図１０は図９の一部分の拡大図である。なお、図９および図１０では、図を見やすくするために断面を示すハッチングを省略している。
【００５６】
この実施例の光源装置は、上記第４の実施例と同じ導光路集合板からなる導光板１１を用いるとともに、この導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａからの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材５を、前記導光板１１の幅方向に沿う複数の横長プリズム１４を互いに平行に配列したプリズム群で構成し、これらの横長プリズム１４の導光板１１に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａに各々対向させたものである。
【００５７】
すなわち、この実施例では、集光部材５を構成する各横長プリズム１４を、導光板１１の光取り込み端側に対向するものから順に前記導光板１１の階段状面の各段部１２間の段差と同じ高さずつずらして、この導光板１１の階段状面に沿わせて配列し、その各横長プリズム１４導光板１１に隣接する側の縁部をそれぞれ、導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａに各々、その立上がり面１２ａに空間を介して正対するように対向させている。
【００５８】
また、この実施例では、集光部材５の表面を構成する平坦な透明板１５を備え、この透明板１５の一端側の裏面に設けた支え部材１６に列端の横長プリズム１４を支えさせてその配置姿勢を規定するとともに、他の横長プリズム１４をそれぞれその前列の横長プリズム１４に支えさせてそれらの配置姿勢を規定して、これらの横長プリズム１４を前記透明板１５に接着等の手段で固定し、この透明板１５と上記導光板１１とを、所定の位置関係で図示しない支持部材に保持させている。
【００５９】
なお、この実施例の光源装置は、集光部材５を上記横長プリズム１４からなるプリズム群で構成したものであるが、その他の構成は上記第４の実施例と基本的に同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６０】
この実施例の光源装置は、導光板１１の階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａから出射する光をそれぞれ、前記集光部材５の各横長プリズム１４により屈折させて所定の方向に向けて集めてやるようにしたものであり、この光源装置においても、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６１】
なお、この実施例で用いた導光板１１は、軸方向に光を導く微細径の導光路１３が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなるものであるが、この導光板は、上述した第１〜第３の実施例で用いたような、表面が階段状に形成された透明板からなるものであってもよい。
【００６２】
ただし、この光源装置のように集光部材５に上記プリズム群からなるものを用いる場合は、上記導光路集合板からなる導光板１１を用いるのが好ましく、この導光板１１を用いれば、その光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路１３をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板１１の表面である階段状面の各段部１２の立上がり面１２ａからほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部１２の立上がり面１２ａからの出射光をそれぞれ、それに対向する横長プリズム１４に効率良く入射させてやることができる。
【００６３】
［他の実施例］
なお、上述した第１〜第５の実施例では、線状光源１として、直管状の蛍光ランプを用いたが、前記線状光源１は、例えば、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を整列させたＬＥＤアレイ等であってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面となっており前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、前記集光部材を、集光部材を断面が逆三角形の複数のプリズム部と、このプリズム部に対応した断面がほぼ半円形の横長凸レンズとにより構成したものであるから、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光を、前記集光部材の複数のプリズム部によって屈折させ、さらにその光を前記複数の集光レンズ部により所定の方向に向けて集めてやることができ、光源からの光を無駄なく利用して、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６５】
この発明の光源装置において、２枚の導光板を備え、その表面を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置し、この２枚の導光板の光取り込み端面の間に線状光源を配置するとともに、これらの導光板の表面に対向させて前記集光部材を配置すれば、光源からの光がその両側の導光板にそれぞれ取り込まれてこれらの導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射し、その光が前記集光部材により所定の方向に向けられて出射するため、より広い面光源を得ることができる。
【００６７】
この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面となっており前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、前記集光部材を、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群で構成し、前記横長レンズを、断面がほぼ半円形をなす凸レンズとし、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置するとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置したものであるから、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長レンズの平坦面によって屈折させ、その光を前記レンズの集光作用により所定の方向に向けて集めてやることができるため、光源からの光を無駄なく利用して、前記面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６８】
また、この発明の光源装置は、表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面となっており前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、前記集光部材を、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群で構成し、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部をそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向させて配置したので、導光板の階段状面の各段部の立上がり面から出射する光をそれぞれ、前記集光部材の各横長プリズムにより屈折させて所定の方向に向けて集めてやることができるため、面光源の正面輝度を充分に高くするとともに、その輝度分布をほぼ均一にすることができる。
【００６９】
また、前記導光板は、表面が階段状に形成された透明板からなるものであってもよいが、前記集光部材に上記レンズ群またはプリズム群からなるものを用いる場合、前記導光板として、軸方向に光を導く微細径の導光路が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっている構成のものを用いれば、その光取り込み端面から取り込まれた光が、前記各導光路をその軸方向に導かれてこれらの他端面、つまり導光板の表面である階段状面の各段部の立上がり面からほぼ平行な方向に出射するため、前記各段部の立上がり面からの出射光をそれぞれ、それに対向する横長レンズまたは横長プリズムに効率良く入射させてやることができる。
【００７０】
また、上記導光路集合板からなる導光板を用いる場合、その各導光路を光ファイバで構成すれば、この導光板を、多数本の光ファイバを互いに平行に密集させることによって容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す光源装置の断面図。
【図２】図１の一部分の拡大図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す光源装置の断面図。
【図４】図３の一部分の拡大図。
【図５】この発明の第３の実施例を示す光源装置の断面図。
【図６】図５の一部分の拡大図。
【図７】この発明の第４の実施例を示す光源装置の断面図。
【図８】図７の一部分の拡大図。
【図９】この発明の第５の実施例による光源装置の断面図。
【図１０】図９の一部分の拡大図。
【符号の説明】
１…線状光源
３，１１…導光板
４，１２…段部
４ａ，１２ａ…立上がり面
１３…導光路
５…集光部材
６…プリズム部
７…集光レンズ部
９…横長レンズ
１４…横長プリズム
Claims (7)
- 表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、逆三角形状の断面と前記導光板の階段状面の各段部の幅に対応した幅とを有し、前記導光板に隣接する側の縁部を前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に対向して配置され、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面からの出射光を前記階段状面に沿った傾斜面の法線に対する角度が小さくなる方向に屈折させる複数のプリズム部と、前記プリズム部の幅とほぼ同じ幅を有する断面がほぼ半円形の横長凸レンズからなり、前記各プリズム部の出射側にそれぞれ対応させて互いに平行に設けられた複数の集光レンズ部とからなることを特徴とする光源装置。 - 前記導光手段は２枚の導光板を備えており、この２枚の導光板が、その表面を同じ方向に向けるとともにそれぞれの光取り込み端面を互いに向き合わせて配置され、この２枚の導光板の光取り込み端面の間に線状光源が配置されているとともに、これらの導光板の表面に対向させて前記集光部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- 表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長レンズを互いに平行に配列したレンズ群からなっており、前記横長レンズは、断面がほぼ半円形をなす凸レンズであって、その一側の平坦面を前記導光板の階段状面に沿った傾斜面に対して所定の角度で立ち上がる方向に一致させた姿勢で配置されているとともに、これらの横長レンズの前記導光板に隣接する側の縁部がそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向していることを特徴とする光源装置。 - 表面が一端側から他端側に向かって所定ピッチで段階的に低くなる階段状面を有し、前記一端側の端面から光を取り込んでその光を前記階段状面の各段部の立上がり面から出射する導光板と、この導光板の表面に対向させて配置され前記各段部の立上がり面からの出射光を所定の方向に向けて出射する集光部材と、前記導光板の光取り込み端面に対向させて配置した光源とを備え、
前記集光部材は、前記導光板の幅方向に沿う複数の横長プリズムを互いに平行に配列したプリズム群からなっており、これらの横長プリズムの前記導光板に隣接する側の縁部がそれぞれ、前記導光板の階段状面の各段部の立上がり面に各々対向していることを特徴とする光源装置。 - 前記導光板は透明樹脂により一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
- 前記導光板は、軸方向に光を導く微細径の導光路が多数本互いに平行に密集した導光路集合板からなっており、その各導光路の一端面が光の取り込み面とされ、他端面が出射面とされるとともに、これらの導光路の長さが導光板の裏面から表面に向かって段階的に短くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光源装置。
- 前記導光路集合板からなる導光板は、その各導光路を光ファイバで構成したものであることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
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