JP5107433B2 - 線状光源および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバなどに光を伝播させることによって発光する線状光源、および、それを備える電子機器に関するものである。

近年、各種装置の光源として、線状光源の使用が増加している。線状光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザなどの発光素子と、光ファイバなどの光の伝播が可能な線状材料とを組み合わせたものである。線状光源は、発光素子からの出射光を線状材料の端から入射させ、内部で伝播させることによって、線状材料を発光させている（例えば特許文献１〜３参照）。

ここで、半導体レーザの出射光を線状材料に伝播させて照明効果を得る線状光源では、線状材料の一方の端に入射させた半導体レーザ光が、もう一方の端からそのまま放出されることがある。このような場合、半導体レーザ光のエネルギー密度は高いことから、人体、特に目に対して悪影響を与える危険が生じる。このため、半導体レーザを用いる線状光源では、上記危険を回避するための構成を具備することが必要とされている。

上記構成を具備するものとして、例えば、特許文献４には、光ファイバ内に発光素子を配置し、発光素子と光ファイバとの一体化を図っている照明装置が記載されている。この照明装置では、光の漏洩を回避するとともに、発光素子と光ファイバとの高い結合効率を得ている。

日本国公開特許公報「特開２００６−７１７７６号公報（平成１８年３月１６日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００７−１５７７６４号公報（平成１９年６月２１日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００７−１５５８２０号公報（平成１９年６月２１日公開）」 日本国公開特許公報「特開平１１−２９８０１４号公報（１９９９年１０月２９日公開）」

しかしながら、上記特許文献１〜４に記載の構成では、線状材料が破断（切断）した場合、半導体レーザ光が外部に放出するという問題点を有している。つまりは、上記特許文献１〜４に記載の構成では、線状材料の破断や、発光素子の故障、発光素子が取れるなどの異常事態を検出することができない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、線状材料の破断などの異常事態を検出することができる線状光源、および、それを備える電子機器を提供することにある。

本発明の線状光源は、上記課題を解決するために、入射光を内部で伝播することが可能な線状材料を備え、上記線状材料の内部に光を伝播させることによって発光する線状光源において、上記線状材料の一方の端に配置され、該線状材料の一方の端に入射するように光を出射する第１発光素子と、上記線状材料の他方の端に配置され、該線状材料を伝播してきた光を検出する受光素子とを備えており、上記第１発光素子は、上記受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断され、上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えており、上記ホログラムパターン素子は、上記線状材料を伝播してきた光を上記受光素子に入射させるとともに、上記受光素子と同じ上記他方の端に配置された第２発光素子からの出射光を上記線状材料に入射させることを特徴としている。

上記の構成によれば、受光素子により線状材料を伝播する光が検出される。よって、線状材料の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生すれば、正常時と比較して、受光素子が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、線状光源では、上記光伝播量により、異常事態を検出することが可能となる。さらに、線状材料の破断などの異常事態が発生した場合、第１発光素子が停止される。よって、外部への光の放出などを防止することが可能となる。さらに、線状材料を伝播してきた光を好適に受光素子に入射させるので、受光素子の検出精度を向上することが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記課題を解決するために、入射光を内部で伝播することが可能な線状材料を備え、上記線状材料の内部に光を伝播させることによって発光する線状光源において、上記線状材料の両端にそれぞれ配置され、発光素子に受光素子が内蔵された構成を有する受光素子内蔵発光素子を備え、上記各受光素子内蔵発光素子は、上記発光素子により上記線状材料の端に入射するように光を出射するとともに、上記受光素子により該線状材料を伝播してきた光を検出し、上記各受光素子内蔵発光素子の発光素子は、他方の受光素子内蔵発光素子の受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断され、上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子内蔵発光素子の受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えており、上記ホログラムパターン素子は、上記線状材料を伝播してきた光を上記受光素子に入射させるとともに、上記受光素子と同一パッケージ内の発光素子からの出射光を上記線状材料に入射させることを特徴としている。

上記の構成によれば、各受光素子内蔵発光素子の受光素子により線状材料を伝播する光が検出される。よって、線状材料の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生すれば、正常時と比較して、各受光素子が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、線状光源では、上記光伝播量により、異常事態を検出することが可能となる。さらに、線状材料の破断などの異常事態が発生した場合、各受光素子内蔵発光素子の発光素子が停止される。よって、外部への光の放出などを防止することが可能となる。さらに、線状材料を伝播してきた光を好適に受光素子に入射させるので、受光素子の検出精度を向上することが可能となる。

本発明の電子機器は、上記線状光源を備えることを特徴としている。

以上のように、本発明の線状光源は、線状材料の一方の端に配置され、該線状材料の一方の端に入射するように光を出射する第１発光素子と、上記線状材料の他方の端に配置され、該線状材料を伝播してきた光を検出する受光素子とを備えており、上記第１発光素子は、上記受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断され、上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えており、上記ホログラムパターン素子は、上記線状材料を伝播してきた光を上記受光素子に入射させるとともに、上記受光素子と同じ上記他方の端に配置された第２発光素子からの出射光を上記線状材料に入射させる構成である。

それゆえ、受光素子により線状材料を伝播する光が検出されるので、線状材料の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生すれば、正常時と比較して、受光素子が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、上記光伝播量により異常事態を検出することができる線状光源を提供するという効果を奏する。さらに、線状材料の破断などの異常事態が発生した場合、第１発光素子が停止される。よって、外部への光の放出などを防止することが可能となる。さらに、線状材料を伝播してきた光を好適に受光素子に入射させるので、受光素子の検出精度を向上することが可能となる。

また、本発明の線状光源は、線状材料の両端にそれぞれ配置され、発光素子に受光素子が内蔵された構成を有する受光素子内蔵発光素子を備え、上記各受光素子内蔵発光素子は、上記発光素子により上記線状材料の端に入射するように光を出射するとともに、上記受光素子により該線状材料を伝播してきた光を検出し、上記各受光素子内蔵発光素子の発光素子は、他方の受光素子内蔵発光素子の受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断され、上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子内蔵発光素子の受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えており、上記ホログラムパターン素子は、上記線状材料を伝播してきた光を上記受光素子に入射させるとともに、上記受光素子と同一パッケージ内の発光素子からの出射光を上記線状材料に入射させる構成である。

それゆえ、各受光素子内蔵発光素子の受光素子により線状材料を伝播する光が検出されるので、線状材料の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生すれば、正常時と比較して、各受光素子が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、上記光伝播量により異常事態を検出することができる線状光源を提供するという効果を奏する。さらに、線状材料の破断などの異常事態が発生した場合、各受光素子内蔵発光素子の発光素子が停止される。よって、外部への光の放出などを防止することが可能となる。さらに、線状材料を伝播してきた光を好適に受光素子に入射させるので、受光素子の検出精度を向上することが可能となる。

本発明の電子機器は、上記線状光源を備える構成を有している。

したがって、これらの機器・装置では、異常事態を検出し、光が漏れないような安全システムを具備することで、人の目に入るなどの危険を無くすことができるという効果を奏する。

本発明における線状光源の基本構成の一例を示す斜視図である。 上記線状光源の発光素子配置部分の構成を示す側面図である。 上記線状光源における発光素子としてＬＥＤ素子を用いた場合の構成を示す側面図である。 上記線状光源における発光素子として半導体レーザ素子を用いた場合の構成を示す側面図である。 本発明における線状光源の基本構成の他の例を示す斜視図である。 本発明における線状光源の実施の一形態を示す側面図である。 本発明における線状光源の他の実施の形態を示す側面図である。 上記線状光源の受光部内蔵発光素子の一構成例を示す正面図である。 上記線状光源が切断した場合の様子を示す図である。 上記線状光源が切断した場合の制御の様子を示す図である。 上記線状光源において、最外層に光拡散物質を含有させた線状材料を備えたときの光拡散の様子を示す側面図である。 上記線状光源において、コア層に光拡散物質を含有させた線状材料を備えたときの光拡散の様子を示す側面図である。 上記線状光源において、外周面に蛍光体が塗布された線状材料を備えたときの発光の様子を示す側面図である。 上記線状光源において、内部に蛍光体が混入された線状材料を備えたときの発光の様子を示す側面図である。 本発明における線状光源のさらに他の実施の形態を示す側面図である。 上記線状光源における放熱板の他の一例を示す側面図である。 本発明における線状光源のさらに他の実施の形態を示す側面図である。 本発明における線状光源のさらに他の実施の形態を示す側面図である。 本発明における線状光源のさらに他の実施の形態を示す側面図である。 上記線状光源における点灯システムを示す図である。 本発明における線状光源のさらに他の実施の形態を示す側面図である。 本発明における線状光源のさらに他の実施の形態を示す側面図である。 上記線状光源の線状材料における断面図であり、（ａ）は第１線状材料部の断面構造を示し、（ｂ）は第２線状材料部の断面構造を示す。 上記線状光源の使用例を示す側面図である。 上記線状光源の使用例を示す側面図である。 本発明における電子機器の実施の一形態を示す図である。 本発明における表示装置の実施の一形態を示す図である。 本発明における照明装置の実施の一形態を示す図である。 上記照明装置の裏面を示す図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。以下では、始めに、本実施の形態の線状光源の基本となる構成について説明し、その次に、本実施の形態の線状光源の構成について説明する。

（線状光源の基本構成）
図１は、線状光源１０および線状光源１０ａの構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す線状光源１０および線状光源１０ａにおける、発光素子１２が配置されている部分の側面図である。

図１および図２に示すように、線状光源１０は、線状材料１１と、２つの発光素子１２とを備えている。

線状材料１１は、入射光を内部で伝播することが可能な線状の材料であり、例えば、光ファイバなどである。線状材料１１は、折り曲げ不可の材料により構成されている。

発光素子１２は、可視光を発する光デバイスである。発光素子１２は、線状材料１１の両端に、端面から所定の間隔を空けて配置されている。また、発光素子１２は、図２に示すように、出射する光が線状材料１１の端面に入射するように配置されている。

このように、線状光源１０は、線状材料１１の両端に発光素子１２をそれぞれ備え、線状材料１１の両端から発光素子１２による光を入射させ、線状材料１１に光を伝播させることにより、線状材料１１を発光させることが可能となっている。

また、線状光源１０では、線状材料１１の両端にそれぞれ設けられた発光素子１２が、線状材料１１の端面から所定の間隔を有するようにそれぞれ配置されていることにより、発光素子１２の自己発熱が線状材料１１に伝導することを防止している。よって、熱による光特性の劣化を抑制することが可能となる。

なお、線状光源１０は、線状材料１１を備えていることから折り曲げることができない。それゆえ、線状材料１１に替えて、折り曲げ可能な材料を用いた線状材料１１ａを備えてもよい。線状光源１０ａは、線状材料１１ａと、２つの発光素子１２とを備えた構成を有している。線状光源１０ａは、線状光源１０と同様の効果を奏するとともに、用途に応じて折り曲げることが可能となっている。

また、発光素子１２は、発光可能な光デバイスであればよく、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザなどを用いることができる。図３に、発光素子１２としてＬＥＤ素子１２ａを備えた線状光源の構成を示す。図４に、発光素子１２として半導体レーザ素子１２ｂを備えた線状光源の構成を示す。特に、半導体レーザ光は線状材料１１中を伝播しやすいので、発光素子１２としては半導体レーザ素子が適している。

また、線状光源１０・１０ａでは、線状材料１１・１１ａの両端に発光素子１２がそれぞれ配置されているが、これに限るものではなく、発光素子１２は線状材料１１・１１ａの片方の端のみに配置する構成であってもよい。

図５は、線状光源１５および線状光源１５ａの構成を示す斜視図である。

図５に示すように、線状光源１５は、線状材料１１と、線状材料１１の片方の端に配置された発光素子１２とを備えた構成を有している。線状光源１５ａは、線状材料１１ａと、線状材料１１ａの片方の端に配置された発光素子１２とを備えた構成を有している。線状光源１５・１５ａでは、発光素子１２が線状材料１１・１１ａの片側にのみ設けられているため、線状光源１０・１０ａよりも光強度の点では劣るが、消費電力の点では優れた効果を奏する。

（線状光源の構成）
次に、本実施の形態の線状光源２０の構成について説明する。

図６は、線状光源２０の一構成例を示す側面図である。

図６に示すように、線状光源２０は、線状光源１５の構成に加えて、受光素子２１を備えている。なお、勿論、線状光源２０は、線状材料１１ａを備える線状光源１５ａに、受光素子２１を備える構成としてもよい。

受光素子２１は、光検出可能な光デバイスであればよく、例えば、フォトダイオードなどを用いることができる。受光素子２１は、線状材料１１における、発光素子１２が配置されている側の端とは反対側の端に配置されている。また、受光素子２１は、線状材料１１を伝播してきた光を受光するように配置されている。

このように、線状光源２０は、線状材料１１の一方の端に発光素子１２を備え、他方の端に受光素子２１を備えている。よって、線状材料１１を発光させるとともに、受光素子２１により、線状材料１１を伝播する光伝播量を検出することが可能となる。すなわち、線状光源２０では、線状材料１１の片側の端から入射する光量を、反対側の端で検出することが可能となっている。

また、線状光源２０は、線状材料１１の片側のみから発光素子１２による光を入射させる線状光源１５・１５ａの構成を基本としているが、これに限らず、線状材料１１の両側から発光素子１２による光をそれぞれ入射させる線状光源１０・１０ａの構成を基本として構成することもできる。

図７は、線状光源２５の一構成例を示す側面図である。図８は、受光部内蔵発光素子２６の一構成例を示す正面図である。

図７に示すように、線状光源２５は、線状光源１５の構成または線状光源１５ａの構成に加えて、受光部内蔵発光素子２６を備えている。すなわち、線状光源２５は、線状光源１０の構成または線状光源１０ａの構成のうち一方の発光素子１２を除いた構成に加えて、受光部内蔵発光素子２６を備えた構成を有している。

受光部内蔵発光素子２６は、図８に示すように、受光部２７と発光部２８とを備えている。但し、図８に示す構成に限らず、発光素子に受光素子を内蔵し同一パッケージとしたデバイスであればよい。受光部内蔵発光素子２６は、線状材料１１における、発光素子１２が配置されている側の端とは反対側の端に配置されている。また、受光部２７の受光面と発光部２８の発光面とは、同一面に設けられており、この面が線状材料１１と対面するように、受光部内蔵発光素子２６は配置されている。

このように、線状光源２５は、線状材料１１の一方の端に発光素子１２を備え、他方の端に受光部内蔵発光素子２６を備えている。よって、線状材料１１の両端から光を入射させ、線状材料１１に光を伝播させることにより、線状材料１１をより明るく発光させることが可能となる。また、受光部内蔵発光素子２６の受光部２７により、線状材料１１を伝播する光伝播量を検出することが可能となる。

ここで、線状光源２０・線状光源２５では、受光素子２１・受光部内蔵発光素子２６の受光部２７に入射する光量は、発光素子１２の状況および線状材料１１の状況により変化する。しかし、例えば、図９に示すように、何らかの衝撃などにより線状材料１１が切断される異常事態が発生した場合、発光素子１２からの光が外部に放出するため、光が正常に伝播しているときに比べて、光伝播量が大きく減少する。

つまりは、線状材料１１の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生している場合、正常時と比較して、受光素子２１・受光部２７が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、受光素子２１・受光部２７が検出する光伝播量を確認することにより、異常事態の発生を常時監視し、検出することが可能となる。

また、受光素子２１・受光部２７が検出する光伝播量が所定の変化を示した場合は、図１０に示すように、発光素子１２を電気的に切断し、光の出射を停止させることもできる。このような、光が漏れないような安全システム（駆動システム）を具備することで、人の目に入るなどの危険を無くすことが可能となる。

また、線状光源２５では、受光部２７により、線状材料１１を伝播する光伝播量を検出するとともに、同一パッケージ内の発光部２８の発光量を検出することもできる。これにより、両方を監視することが可能となる。さらに、受光部２７が検出した発光量に応じて、発光部２８の発光強度を調整することもできる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

前記実施の形態１の線状光源２０・線状光源２５は、光源として使用されるので、光強度が大きく、光のムラが少ないものや、所望の色で発光するものが望まれる。

図１１は、線状材料１１ｂを備えた線状光源３０ａにおける光拡散の様子を示す側面図である。線状光源３０ａは、線状材料１１に替えて線状材料１１ｂを備えた線状光源２０と同一の構成を有している。線状材料１１ｂは、線状材料１１の内部構造のうち最外層に、光拡散物質３１が含有されているものである。

線状光源３０ａでは、線状材料１１ｂの端から入射する光は、線状材料１１ｂを伝播する間、線状材料１１ｂの外周面付近で光拡散物質３１により光拡散が生じる。これにより、外面を透過する光は拡散しながら外部へ出射するので、線状材料１１ｂがさらに光っているように見える。よって、光のムラを低減しつつ、より明るい光源を実現することが可能となる。

図１２は、線状材料１１ｃを備えた線状光源３０ｂにおける光拡散の様子を示す側面図である。線状光源３０ｂは、線状材料１１に替えて線状材料１１ｃを備えた線状光源２０と同一の構成を有している。線状材料１１ｃは、線状材料１１の内部構造のうちコア層に、光拡散物質３１が含有されているものである。

線状光源３０ｂでは、線状材料１１ｃの端から入射する光は、線状材料１１ｂを伝播する間、線状材料１１ｂのコア部で光拡散物質３１により光拡散が生じる。これにより、拡散した光が外面を透過しながら外部へ出射するので、線状材料１１ｃがさらに光っているように見える。よって、光のムラを低減しつつ、より明るい光源を実現することが可能となる。

また、線状光源３０ａ・３０ｂでは、線状材料１１ｂ・１１ｃの拡散効果により、片端から入射させた光がどのくらいの距離を伝播するかを制御することが可能となる。但し、用途に合わせた線状材料の設計が必要になる。

図１３は、蛍光体３６が外周面に塗布された線状材料１１を備えた線状光源３５ａにおける発光の様子を示す側面図である。線状光源３５ａは、線状光源２０の構成に加えて、線状材料１１の外周面に蛍光体３６が塗布された構成を有している。なお、図１３では、蛍光体３６を塗布している様子を明示するために、蛍光体３６を拡大して図示している。

線状光源３５ａでは、線状材料１１の端から入射する光は、線状材料１１を伝播する間、線状材料１１の外周面付近で蛍光体３６を励起する。これにより、発光素子１２から放出される光と、蛍光体３６から放出される光とが、外面を透過しながら外部へ出射するので、線状材料１１を所望の色で光らせることが可能となる。

よって、用途に応じた色の光源を得ることが可能となる。例えば、発光素子１２から青色光を放出させ、蛍光体３６が黄色の光材料を選ぶことにより、発光素子１２の青色光と蛍光体３６の黄色光とからなる、白色線状光源を実現することが可能となる。

図１４は、蛍光体３６が内部に混入された線状材料１１を備えた線状光源３５ｂにおける発光の様子を示す側面図である。線状光源３５ｂは、線状光源２０の構成に加えて、線状材料１１の内部に蛍光体３６が混入された構成を有している。

線状光源３５ｂでは、線状材料１１の端から入射する光は、線状材料１１を伝播する間、蛍光体３６を励起する。これにより、発光素子１２から放出される光と、蛍光体３６から放出される光とが、外面を透過しながら外部へ出射するので、線状材料１１を所望の色で光らせることが可能となる。線状光源３５ｂでは、線状材料１１の内部も所望の色で光らせることが可能となる。

なお、光拡散物質３１は、従来周知のものを用いることができ、線状材料１１のどの部分にどの程度含有させるかは、用途に応じて決めればよい。また、蛍光体３６も、従来周知の種々の色のものを用いることができ、線状材料１１にどの程度どのように構成させるかは、用途に応じて決めることができる。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１，２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１，２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

一般的に、光源は、自己発熱などの影響により、光特性に影響を及ぼす可能性がある。特に、背景技術にて述べた特許文献４に記載の照明装置のように、発光素子と光ファイバとが一体化していると、発光素子からの発熱の影響が大きく、光特性への影響が大きい。それゆえ、線状光源を、発光強度が大きい照明として用いる場合は、発光素子からの発熱の影響を低減するような放熱設計が望まれる。

図１５は、線状光源４０の一構成例を示す断面図である。

図１５に示すように、線状光源４０は、前記実施の形態１の線状光源２０の構成に加えて、放熱板４１を備えている。なお、線状光源４０は、前記実施の形態１の線状光源２０の構成に限らないのは勿論、上述した発光素子１２を備える線状光源全てに適用することができる。

放熱板４１は、金属からなり、発光素子１２と対になるように設けられている。また、放熱板４１は、発光素子１２を、発光面および電極部を露出するように、内部で保持するような形状を有している。なお、放熱板４１の外形形状は、用途やスペースに応じた種々の形状を有することができる。

線状光源４０では、放熱板４１が設けられていることにより、発光素子１２の自己発熱を効率良く放熱することが可能となる。よって、放熱による光特性の劣化を抑制することが可能となる。

また、放熱板４１は、ペルチェ素子からなるものであってもよい。これによれば、放熱板４１の低温制御が可能となり、効率良く放熱することが可能となる。

さらに、放熱板４１の形状は、図１５に示す形状に限るものではない。例えば、図１６に示すように、内部で、線状材料１１と発光素子１２との両方を固定するような形状であってもよい。この形状では、発光素子１２の形状と、線状材料１１の径とに合わせた形を有するとともに、発光素子１２から放出される光が線状材料１１に効率良く入るような空間が形成されている。よって、このような形状を有する放熱板４１ａを備えることにより、発光素子１２と線状材料１１との光の結合率を向上することが可能となる。

〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

通常、半導体レーザから放射される光は、直進するにつれて拡がっていく。このため、特に、発光素子１２として半導体レーザ素子を配置した場合、線状材料１１に入射しない光が多くなってしまう。それゆえ、発光素子１２として半導体レーザ素子を配置した場合は、発光素子１２からの出射光を線状材料１１に効率良く入射させる手段（光学素子）を備えることが望ましい。

図１７は、線状光源５０の一構成例を示す断面図である。

図１７に示すように、線状光源５０は、発光素子１２として半導体レーザ素子を用いた前記実施の形態１の線状光源２０の構成に加えて、コリメートレンズ５１を備えている。なお、線状光源５０は、前記実施の形態１の線状光源２０の構成に限らないのは勿論、上述した発光素子１２を備える線状光源全てに適用することができる。

コリメートレンズ５１は、発光素子１２と対になるように設けられ、発光素子１２と線状材料１１との間に配置されている。また、コリメートレンズ５１は、線状材料１１の入射口の寸法に合わせて光をコリメートするように構成されている。

線状光源５０では、コリメートレンズ５１により半導体レーザから出射される光が、コリメート光として線状材料１１に入射する。よって、光を効率良く入射させ、線状材料１１に入射しない無駄な光を少なくすることが可能となる。

なお、発光素子１２からの出射光を線状材料１１に効率良く入射させる手段は、コリメートレンズ５１に限るものではなく、スポット光に変換するレンズなどの光学素子であればよい。

また、前記実施の形態１の線状光源２５のように、受光部内蔵発光素子２６を備えている場合、通常、前方から伝播されてきた光は、発光素子１２にあたってしまうため、受光部２７への入射光量が少なくなってしまうことがある。このとき、光伝播量を高精度で検出することができない。それゆえ、受光部内蔵発光素子２６を配置した場合は、線状材料１１を伝播してきた光を受光部２７に効率良く入射させる手段（光学素子）を備えることが望ましい。

図１８は、線状光源５５の一構成例を示す断面図である。

図１８に示すように、線状光源５５は、前記実施の形態１の線状光源２５の構成に加えて、光の回折効果をもったホログラム素子５６を備えている。但し、線状光源５５では、受光部内蔵発光素子２６は、受光部２７の受光面と発光部２８の発光面とが、異なる面に配置されている。

ホログラム素子５６は、受光部内蔵発光素子２６と線状材料１１との間に配置されている。ホログラム素子５６は、前方からくる光に対しては回折効果を持たせて受光部２７に入射するように、回折パターンが設定されている。

線状光源５５では、前方から伝播されてくる光、つまり線状材料１１の反対端の発光素子１２から放射され伝播されてきた光を、好適に受光部２７に入射させるので、光伝播量の検出精度を向上することが可能となる。よって、線状光源５５の状態監視を精度良く行うことが可能となる。また、発光部２８に半導体レーザを用いている場合は、ホログラム素子５６により、出射光を線状材料１１に効率良く入射させることができるという効果も奏する。

〔実施の形態５〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜４と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜４の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１９は、線状光源６０の一構成例を示す側面図である。

図１９に示すように、線状光源６０は、線状材料１１と、線状材料１１の両端にそれぞれ配置された受光部内蔵発光素子２６とを備えている。つまりは、線状光源６０では、線状材料１１の両端それぞれに、発光手段および受光手段の両手段が設けられている。線状光源６０のように、線状材料１１の両端に発光手段がそれぞれ設けられている構成では、通常、発光強度を高めるために、両端の発光手段を同時に点灯させる。

ところが、同時に点灯させた場合、線状光源６０のように、線状材料１１の両端に受光手段がそれぞれ設けられている構成では、１つの受光手段に２つの発光手段からの光が入射してしまうため、検出精度が不安定である。それゆえ、線状光源６０のような構成では、発光動作および受光動作のタイミングを制御することが望ましい。

図２０は、線状光源６０における、各受光部内蔵発光素子２６の発光動作および受光動作パターンの一例を示す図である。なお、説明の便宜上、一方の受光部内蔵発光素子２６を半導体レーザ１と呼び、他方の受光部内蔵発光素子２６を半導体レーザ２と呼ぶ。

図２０に示すように、半導体レーザ１を発光させると同時に、半導体レーザ２を受光させる。この間、半導体レーザ１の受光動作、および半導体レーザ２の発光動作は、オフにする。すなわち、半導体レーザ１に発光部２８を駆動する発光部信号を、半導体レーザ２に受光部２７を駆動する受光部検出信号を、制御手段など（図示せず）から同時に出力する。

続いて、半導体レーザ２を発光させると同時に、半導体レーザ１を受光させる。この間、半導体レーザ２の受光動作、および半導体レーザ１の発光動作は、オフにする。すなわち、半導体レーザ１に受光部２７を駆動する受光部検出信号を、半導体レーザ２に発光部２８を駆動する発光部信号を、制御手段などから同時に出力する。

このように、半導体レーザ１の発光動作と、半導体レーザ２の発光動作とを、交互に切り替える。また、半導体レーザ１および半導体レーザ２は、発光動作間は受光動作を行う。よって、発光タイミングをずらすことにより、両発光部２８からの光の干渉を回避し、各発光部２８の発光による光伝播量を、一方の受光部２７により個別に検出することが可能となる。

また、上記発光動作の切替のタイミングは、一定の周期とすることが望ましい。例えば、各発光部２８を６０Ｈｚで駆動させる場合、人間の目の残像効果を出すことが可能である。

〔実施の形態６〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜５と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜５の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２１は、線状光源７０の一構成例を示す側面図である。

図２１に示すように、線状光源７０は、線状材料１１と、３つの発光素子１２と、３つのコリメートレンズ５１とを備えている。なお、線状光源７０は、図示しない線状材料１１の一端に、受光素子２１または受光部内蔵発光素子２６を備えている。また、発光素子１２の数量は３つに限るものではない。

線状材料１１の内部には、内部領域を区分するように反射鏡７１が構成されている。３つの発光素子１２は、線状材料１１の区分された領域に出射光を入射させるように、それぞれ配置されている。なお、２つの発光素子１２は、線状材料１１の外周面に光を出射するように配置されている。３つの発光素子１２は、半導体レーザを用いており、それぞれ異なる波長のレーザ光を出射するように構成されている。３つのコリメートレンズ５１は、発光素子１２と線状材料１１との間にそれぞれ配置されている。

線状光源７０では、３つの発光素子１２を同時に点灯させることにより、線状材料１１を複数色で発光させることが可能となっている。よって、用途に応じた、多彩な色の光源を実現することが可能となる。

また、線状材料１１に、光の拡散特性が異なる材料を組み合わせることにより、効果的に照明表現を行う光源を実現することもできる。

図２２は、線状光源８０の一構成例を示す図である。図２３は、線状光源８０の断面図であり、（ａ）は第１線状材料部８１の断面構造を示し、（ｂ）は第２線状材料部８２の断面構造を示す。

図２２に示すように、線状光源８０では、線状材料１１が、側面放射量が異なる部分（第１線状材料部８１・第２線状材料部８２）が複数組み合わされて構成されている。つまりは、線状材料１１は、第１線状材料部８１および第２線状材料部８２が、異なる材料によりそれぞれ構成されている。

第１線状材料部８１は、図２３の（ａ）に示すように、コア部８１ａとクラッド部８１ｂとの２層により構成されている。コア部８１ａおよびクラッド部８１ｂは、樹脂などからなる。また、コア部８１ａは、クラッド部８１ｂよりも屈折率が大きくなるように構成されている（コア部８１ａの屈折率＞クラッド部８１ｂの屈折率）。

これにより、第１線状材料部８１は、散乱効果がなく、側面からの光放射が非常に少ないため、外部への光拡散率が非常に低い。また、第１線状材料部８１は、側面からの光放射が非常に少なく、かつ、コア部８１ａがクラッド部８１ｂと比較して屈折率が高いため、前方への光伝播効率が非常に高い。よって、第１線状材料部８１は、外部への光拡散率が非常に低く伝播効率の高い部分となっている。すなわち、第１線状材料部８１では、側面放射量が非常に少ない。

第２線状材料部８２は、図２３の（ｂ）に示すように、コア部８２ａとクラッド部８２ｂとの２層により構成されている。コア部８２ａは、特殊アクリルなどの散乱体からなる。クラッド部８２ｂは、樹脂などからなる。これにより、第２線状材料部８２は、伝播する光を外部に散乱させ、側面からの光放射が非常に多いため、外部への光拡散率が非常に高い部分となっている。すなわち、第２線状材料部８２では、第１線状材料部８１よりも、側面放射量が非常に多い。

線状光源８０では、第１線状材料部８１では外部に光が放出されず、第２線状材料部８２では外部に光が放出される。線状材料１１における発光素子１２の結合部分では、光が必要ない場合が多い。よって、光放射が必要ない部分には側面放射量の少ない第１線状材料部８１を構成し、外部への光放射が必要な部分では側面放射量が多い第１線状材料部８１を構成して、線状材料１１を作成することにより、光の利用効率を高めることが可能となる。

図２４および図２５に、台紙８３の表面において光表示が必要な場合の照明パターンの一例を示す。図２４および図２５に示すように、線状光源８０は、線状材料１１の一部が台紙８３の表面に位置し、発光素子１２が台紙８３の裏面に位置するように、台紙８３に取り付けられている。このとき、線状材料１１には、光が必要の無い部分には第１線状材料部８１を構成するとともに、外部に見せたい部分には第２線状材料部８２を構成すればよい。これにより、台紙８３の表面側に位置する線状材料１１のみが光っているように見せることが可能となる。

〔実施の形態７〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１〜６と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１〜６の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、上述した前記実施の形態１〜６の線状光源の用途例について説明する。なお、説明の便宜上、以下では線状光源１００と示す。

図２６は、線状光源１００をエアコン１１０に搭載したときの一構成例を示す図である。

線状光源１００は、例えば、赤色の発光素子１２と青色の発光素子１２とにより構成されている。線状光源１００は、冷房運転時は青色点灯を行い、暖房運転時は赤色点灯を行う。すなわち、赤色の発光素子１２と青色の発光素子１２とを切り替えて発光する。よって、線状光源１００は、光表示を行うことで機能表示を行うことが可能であり、ユーザに認識または通知させるインジケータとして使用することができる。

なお、エアコン１１０に限らず、各種家電機器に搭載して、機能表示を行うことが可能である。また、線状光源１００は、発光素子１２に半導体レーザ素子を用いれば、特に直線状の照明装置となる。それゆえ、通常のＬＥＤ光源などを用いる場合よりも高い表示効果を期待することができる。

図２７は、線状光源１００を表示装置１２０に搭載したときの一構成例を示す図である。

図２７に示すように、表示装置１２０は、画像を表示する液晶デバイス１２１と、液晶デバイス１２１の背面に配列された線状光源１００とを備えている。線状光源１００は、例えば白色光源となるように、発光素子１２の光の波長と蛍光体３６とが組み合わされて構成されている。これにより、線状光源１００は、現在使われているＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）と同様な配置で、バックライトを構成することができる。

図２８は、線状光源１００を用いた照明装置１３０の表面の一構成例を示す図である。図２９は、図２８に示した照明装置１３０の裏面の一構成例を示す図である。

図２８に示すように、線状光源１００の直進性および可曲性という特長が利用され、複数の線状光源１００を組み合わせることによって、任意の文字表示が可能となっている。また、線状光源１００は、図２９に示すように、発光素子１２が裏面に位置するように台材１３１の裏面から通されて、台材１３１に構成されている。これにより、発光素子１２は表面から見えないようになっている。

よって、線状光源１００は、従来用いられているガス放電を行うネオン管の代替とすることができる。特に発光素子１２に半導体レーザ素子などのレーザ光を利用した場合は、線状材料１１内の伝播効率も良く、レーザ光特有のギラギラ感などの照明効果も期待することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以上のように、本発明の線状光源は、線状材料の一方の端に配置され、該線状材料の一方の端に入射するように光を出射する第１発光素子と、上記線状材料の他方の端に配置され、該線状材料を伝播してきた光を検出する受光素子とを備えている構成である。

それゆえ、受光素子により線状材料を伝播する光が検出されるので、線状材料の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生すれば、正常時と比較して、受光素子が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、上記光伝播量により異常事態を検出することができる線状光源を提供するという効果を奏する。

また、本発明の線状光源は、上記第１発光素子は、上記受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断されることが好ましい。これにより、線状材料の破断などの異常事態が発生した場合、第１発光素子が停止される。よって、外部への光の放出などを防止することが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記受光素子は、第２発光素子に内蔵された構成を有しており、上記受光素子を内蔵する第２発光素子は、上記線状材料の他方の端に入射するように光を出射することが好ましい。これにより、線状材料の両端から光を入射させるので、発光強度を向上することが可能となる。

さらには、本発明の線状光源は、上記受光素子は、さらに、上記第２発光素子の発光量を検出し、上記第２発光素子は、上記受光素子が検出した発光量に応じて発光強度が調整されていることが望ましい。

また、好適に発光するために、本発明の線状光源は、上記線状材料の内部には、光拡散物質が含有されていることが好ましい。

また、所望の色で発光するために、本発明の線状光源は、上記線状材料の外周面には、蛍光体が塗布されていることが好ましい。または、上記線状材料の内部には、蛍光体が混入されていることが好ましい。

また、本発明の線状光源は、上記第１発光素子は、半導体レーザであり、上記第１発光素子から出射される光を、コリメートまたはスポットした状態で上記線状材料に入射させる光学素子をさらに備えていることが好ましい。これにより、第１発光素子の出射光を、線状材料に効率良く入射させることが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記線状材料の外周面に該線状材料に対してそれぞれ配置され、該線状材料の外周面に入射するように光を出射する複数の半導体レーザをさらに備え、上記複数の半導体レーザは、それぞれ異なる波長の光を出射するように構成されていることが好ましい。これにより、第１発光素子、（第２発光素子）および複数の半導体レーザを同時に発光させることにより、線状材料を複数の色で発光させることが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記線状材料は、側面放射量が異なる部分が複数組み合わされて構成されていることが好ましい。これにより、光放射が必要ない部分には側面放射量の少ない部分を構成し、外部への光放射が必要な部分では側面放射量が多い部分を構成して、線状材料を作成することにより、光の利用効率を高めることが可能となる。

また、本発明の線状光源は、線状材料の両端にそれぞれ配置され、発光素子に受光素子が内蔵された構成を有する受光素子内蔵発光素子を備え、上記各受光素子内蔵発光素子は、上記発光素子により上記線状材料の端に入射するように光を出射するとともに、上記受光素子により該線状材料を伝播してきた光を検出する構成である。

それゆえ、各受光素子内蔵発光素子の受光素子により線状材料を伝播する光が検出されるので、線状材料の破断や想定外の湾曲、並びに、発光素子の故障や配置ズレなどの異常事態が発生すれば、正常時と比較して、各受光素子が検出する光伝播量が大きく変化する。したがって、上記光伝播量により異常事態を検出することができる線状光源を提供するという効果を奏する。

また、本発明の線状光源は、上記各受光素子内蔵発光素子の発光素子は、他方の受光素子内蔵発光素子の受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断されることが好ましい。これにより、線状材料の破断などの異常事態が発生した場合、各受光素子内蔵発光素子の発光素子が停止される。よって、外部への光の放出などを防止することが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記各受光素子内蔵発光素子の受光素子は、さらに、同一パッケージ内の発光素子の発光量を検出し、上記各受光素子内蔵発光素子の発光素子は、同一パッケージ内の受光素子が検出した発光量に応じて発光強度が調整されていることが望ましい。

また、好適に発光するために、本発明の線状光源は、上記線状材料の内部には、光拡散物質が含有されていることが好ましい。

また、所望の色で発光するために、本発明の線状光源は、上記線状材料の外周面には、蛍光体が塗布されていることが好ましい。または、上記線状材料の内部には、蛍光体が混入されていることが好ましい。

また、本発明の線状光源は、上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子内蔵発光素子の受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えていることが好ましい。これにより、線状材料を伝播してきた光を好適に受光素子に入射させるので、受光素子の検出精度を向上することが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記各受光素子内蔵発光素子は、交互に発光動作を行うとともに、発光動作の間は受光動作を行うことが好ましい。これにより、両発光素子からの光の干渉を回避し、各発光素子の発光による光伝播量を個別に検出することが可能となる。

また、本発明の線状光源は、上記線状材料は、側面放射量が異なる部分が複数組み合わされて構成されていることが好ましい。これにより、光放射が必要ない部分には側面放射量の少ない部分を構成し、外部への光放射が必要な部分では側面放射量が多い部分を構成して、線状材料を作成することにより、光の利用効率を高めることが可能となる。

また、本発明の電子機器は、上記線状光源を備える構成を有している。

上記電子機器は、光表示で認識または通知させる機能を有する電子機器であり、上記光表示を行う手段として、上記線状光源を備えている電子機器として実現することができる。さらに、上記電子機器は、例えば、バックライトとして上記線状光源を備える表示装置や、上記線状光源を用いた照明装置として実現することもできる。

本発明は、レーザ光などを伝播する光ファイバを利用した線状光源に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、線状光源の製造方法に関する分野にも好適に用いることができ、さらには、ディスプレイ用バックライトや、光表示機能を有する家電機器、ネオン管を用いる照明装置などの分野にも広く用いることができる。

１０，１０ａ，１５，１５ａ，２０，２５，３０，３０ａ，３０ｂ，３５ａ，３５ｂ，４０，５０，５５，６０，７０，８０，１００ 線状光源
１１・１１ａ、１１ｂ・１１ｃ 線状材料
１２ 発光素子（第１発光素子）
１２ａ ＬＥＤ素子
１２ｂ 半導体レーザ素子
２１ 受光素子
２６ 受光部内蔵発光素子（受光素子内蔵発光素子）
２７ 受光部（受光素子）
２８ 発光部（第２発光素子、発光素子）
３１ 光拡散物質
３６ 蛍光体
４１，４１ａ 放熱板
５１ コリメートレンズ（光学素子）
５６ ホログラム素子（ホログラムパターン素子）
８１ 第１線状材料部
８２ 第２線状材料部
１１０ エアコン（電子機器）
１２０ 表示装置
１３０ 照明装置

Claims (12)

1. 入射光を内部で伝播することが可能な線状材料を備え、上記線状材料の内部に光を伝播させることによって発光する線状光源において、
   上記線状材料の一方の端に配置され、該線状材料の一方の端に入射するように光を出射する第１発光素子と、
   上記線状材料の他方の端に配置され、該線状材料を伝播してきた光を検出する受光素子とを備えており、
   上記第１発光素子は、上記受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断され、
   上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えており、
   上記ホログラムパターン素子は、上記線状材料を伝播してきた光を上記受光素子に入射させるとともに、上記受光素子と同じ上記他方の端に配置された第２発光素子からの出射光を上記線状材料に入射させることを特徴とする線状光源。
2. 上記受光素子は、第２発光素子に内蔵された構成を有しており、
   上記受光素子を内蔵する第２発光素子は、上記線状材料の他方の端に入射するように光を出射することを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
3. 上記受光素子は、さらに、上記第２発光素子の発光量を検出し、
   上記第２発光素子は、上記受光素子が検出した発光量に応じて発光強度が調整されていることを特徴とする請求項２に記載の線状光源。
4. 上記第１発光素子は、半導体レーザであることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
5. 上記線状材料の外周面に該線状材料に対してそれぞれ配置され、該線状材料の外周面に入射するように光を出射する複数の半導体レーザをさらに備え、
   上記複数の半導体レーザは、それぞれ異なる波長の光を出射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
6. 上記線状材料は、側面放射量が異なる部分が複数組み合わされて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
7. 上記線状材料および上記第１発光素子を固定する放熱板であって、上記第１発光素子の形状と、上記線状材料の径とに合わせた形状を有するとともに、上記第１発光素子から放出された光が上記線状材料に効率よく入射するような空間を上記第１発光素子と上記線状材料との間に形成する形状を有する放熱板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の線状光源。
8. 入射光を内部で伝播することが可能な線状材料を備え、上記線状材料の内部に光を伝播させることによって発光する線状光源において、
   上記線状材料の両端にそれぞれ配置され、発光素子に受光素子が内蔵された構成を有する受光素子内蔵発光素子を備え、
   上記各受光素子内蔵発光素子は、上記発光素子により上記線状材料の端に入射するように光を出射するとともに、上記受光素子により該線状材料を伝播してきた光を検出し、
   上記各受光素子内蔵発光素子の発光素子は、他方の受光素子内蔵発光素子の受光素子が検出した光伝播量に応じて電気的接続が切断され、
   上記線状材料を伝播してきた光を、上記受光素子内蔵発光素子の受光素子に入射させるように回折するホログラムパターン素子をさらに備えており、
   上記ホログラムパターン素子は、上記線状材料を伝播してきた光を上記受光素子に入射させるとともに、上記受光素子と同一パッケージ内の発光素子からの出射光を上記線状材料に入射させることを特徴とする線状光源。
9. 上記各受光素子内蔵発光素子の受光素子は、さらに、同一パッケージ内の発光素子の発光量を検出し、
   上記各受光素子内蔵発光素子の発光素子は、同一パッケージ内の受光素子が検出した発光量に応じて発光強度が調整されていることを特徴とする請求項８に記載の線状光源。
10. 上記各受光素子内蔵発光素子は、交互に発光動作を行うとともに、発光動作の間は受光動作を行うことを特徴とする請求項８に記載の線状光源。
11. 上記線状材料は、側面放射量が異なる部分が複数組み合わされて構成されていることを特徴とする請求項８に記載の線状光源。
12. 請求項１または８に記載の線状光源を備える電子機器。

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