JP3747692B2

JP3747692B2 - ライトガイド

Info

Publication number: JP3747692B2
Application number: JP18088699A
Authority: JP
Inventors: 良二横谷; 正人宮丸
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2001014919A

Description

【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６に示す。光源とこの光源の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より、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７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２ｍ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８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、この光源の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とともに、上記光分割導光手段が、光軸を中心軸とした回転対称形であるとともに光源部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り、反射板の上記外面のうちのガイド部に直接対向する部分が拡散反射面となっ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、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からなる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】
また上記光分割導光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のも好ましい。
【００１２】
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
光分割導光手段である反射板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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
【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。
【００２７】
そして、光分割導光手段として、光軸を中心軸とした回転対称形であるとともに光源部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ているために、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。
【００２８】
また、上記反射板の上記外面のうちのガイド部に直接対向する部分は拡散反射面としているために、光源に近い部分での輝度分布をより確実に均一化することができる。
【００２９】
さらに上記光分割導光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。
【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】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７】同上の輝度分布の説明図である。
【図８】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

光源と、この光源の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とともに、上記光分割導光手段が、光軸を中心軸とした回転対称形であるとともに光源部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り、反射板の上記外面のうちのガイド部に直接対向する部分が拡散反射面となっていることを特徴とするライトガイド。
光分割導光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１記載のライトガイド。