JP5853739B2 - Collimated light source and surface light source device - Google Patents

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Description

本発明はコリメート光源及び面光源装置に関し、具体的には面光源装置の導光板に平行光を入射させるためのコリメート光源と、当該コリメート光源を用いた面光源装置に関する。   The present invention relates to a collimated light source and a surface light source device, and more particularly to a collimated light source for allowing parallel light to enter a light guide plate of the surface light source device and a surface light source device using the collimated light source.

アミューズメント用機器などのディスプレイに用いられる面光源装置では、点灯する光源を切り替えて発光面の一部だけを光らせられるようにしたものがある。このような面光源装置では、導光板の端面に沿って複数個の光源を一列に並べて配置してある。その光源の一部だけを点灯した場合には、点灯した光源から出射した光が平行光として導光板内に導入される。このような面光源装置では、導光板内に入射した平行光が光源の前方へほぼまっすぐに導光されるので、任意の光源の前方だけを発光させることができ、光による様々な演出が可能になる。また、各光源の前方へまっすぐに光が導光されるので、他の光源の前方へ光が出射されて他の光源の前方を光らせにくく、光っている領域と光っていない領域との境界をくっきりさせることができる。さらに、各光源には、赤色光、緑色光、青色光のLEDチップが内蔵されており、点灯させるLEDチップを切り替えることにより、導光板を種々の色に発光させることができる。   Some surface light source devices used for displays such as amusement devices can change the light source to be turned on so that only a part of the light emitting surface can be illuminated. In such a surface light source device, a plurality of light sources are arranged in a line along the end surface of the light guide plate. When only a part of the light source is lit, the light emitted from the lit light source is introduced into the light guide plate as parallel light. In such a surface light source device, the parallel light incident on the light guide plate is guided almost straight to the front of the light source, so that only the front of any light source can emit light, and various effects by light are possible. become. In addition, since light is guided straight to the front of each light source, the light is emitted to the front of other light sources, making it difficult to shine ahead of the other light sources, and the boundary between the shining area and the non-shining area It can be made clear. Furthermore, each light source includes LED chips of red light, green light, and blue light, and the light guide plate can emit light in various colors by switching the LED chip to be lit.

(特許文献1の面光源装置)
このようなタイプの面光源装置としては、たとえば特許文献1に開示されたものがある。図1は特許文献1に記載された面光源装置11の斜視図である。この面光源装置11は、コリメート光源12と導光板13からなる。
(A surface light source device of Patent Document 1)
An example of such a type of surface light source device is disclosed in Patent Document 1. FIG. 1 is a perspective view of a surface light source device 11 described in Patent Document 1. FIG. The surface light source device 11 includes a collimated light source 12 and a light guide plate 13.

コリメート光源12は、赤色光、緑色光、青色光のLEDチップを内蔵した複数個の光源14とコリメートレンズアレイ15とからなる。コリメートレンズアレイ15は、複数個のコリメートレンズ16を横に並べて一体化したものであって、透明樹脂によって均一な厚みの板状に成形されている。   The collimating light source 12 includes a plurality of light sources 14 incorporating LED chips for red light, green light, and blue light, and a collimating lens array 15. The collimating lens array 15 is formed by arranging a plurality of collimating lenses 16 side by side, and is formed into a plate having a uniform thickness with a transparent resin.

このコリメートレンズアレイ15のうちの1つのコリメートレンズ16と1つの光源14を図2に示す。コリメートレンズ16は、後端面が入光面17となっており、入光面17の中央部には拡散パターン領域18が形成されている。入光面17の両端から前方へ延びた側面部分は、それぞれ反射壁19とステップ面20からなる。反射壁19は前方へ向かうに従って外側へ広がった平らな面であり、ステップ面20は入光面17と平行な平らな面である。また、コリメートレンズ16の前面は、厚み方向から見て円弧状をした出射側レンズ21(凸レンズ)によって構成されている。   One collimating lens 16 and one light source 14 in the collimating lens array 15 are shown in FIG. The rear end surface of the collimating lens 16 is a light incident surface 17, and a diffusion pattern region 18 is formed at the center of the light incident surface 17. Side portions extending forward from both ends of the light incident surface 17 are each composed of a reflection wall 19 and a step surface 20. The reflection wall 19 is a flat surface spreading outward as it goes forward, and the step surface 20 is a flat surface parallel to the light incident surface 17. Further, the front surface of the collimating lens 16 is constituted by an emission side lens 21 (convex lens) having an arc shape when viewed from the thickness direction.

導光板13は、高屈折率の透明樹脂によって平板状に成形されており、裏面13aの適宜箇所には光を全反射させて表面13b(光出射面)から出射させるための光出射パターン23(図4参照)が形成されている。   The light guide plate 13 is formed into a flat plate shape with a transparent resin having a high refractive index, and a light emission pattern 23 (for emitting light from the front surface 13b (light emission surface) by totally reflecting light to an appropriate portion of the back surface 13a. 4) is formed.

この面光源装置11では、図1に示すように、コリメートレンズアレイ15は、各コリメートレンズ16の前端面を導光板13の光入射端面13cに当接させて位置決めされており、光源14は各コリメートレンズ16の入光面17に近接させて対向配置されている。   In the surface light source device 11, as shown in FIG. 1, the collimating lens array 15 is positioned by bringing the front end face of each collimating lens 16 into contact with the light incident end face 13 c of the light guide plate 13. The collimating lens 16 is disposed so as to be opposed to the light incident surface 17.

面光源装置11においては、光源14から出射された光のうち入光面17の両端部(平坦な領域)からコリメートレンズ16に入射する光は、入光面17で屈折して前方へ向けて進む。また、拡散パターン領域18からコリメートレンズ16に入射する光は、拡散パターン領域18で拡散されて左右に広げられ、コリメートレンズ16の両側面へ向けて拡散された光は反射壁19で全反射して前方へ向けられる。そして、コリメートレンズ16から出射する光は、出射側レンズ21によってコリメート化され、ほぼ平行光となって出射側レンズ21から出射される。したがって、コリメートレンズ16の中央部では、拡散パターン領域18によって光が拡散するために配光される光量が少なくなり、コリメートレンズ16の両側部では拡散パターン領域18で拡散された光が分配されるために光量が増加し、コリメートレンズ16から出射する平行光の強度がコリメートレンズ16の全幅にわたってほぼ均一化される。コリメートレンズアレイ15から導光板13内に入射した光は、導光板13内を導光し、光出射パターン23で反射されると導光板13の表面13bから出射され、光出射パターン23の形成された領域が発光する。   In the surface light source device 11, light incident on the collimator lens 16 from both ends (flat regions) of the light incident surface 17 out of the light emitted from the light source 14 is refracted by the light incident surface 17 and directed forward. move on. Further, the light incident on the collimating lens 16 from the diffusion pattern region 18 is diffused in the diffusion pattern region 18 and spreads left and right, and the light diffused toward both side surfaces of the collimating lens 16 is totally reflected by the reflection wall 19. To be directed forward. The light emitted from the collimator lens 16 is collimated by the emission side lens 21 and is emitted from the emission side lens 21 as substantially parallel light. Accordingly, the amount of light distributed is reduced in the central portion of the collimating lens 16 because light is diffused by the diffusion pattern region 18, and the light diffused in the diffusion pattern region 18 is distributed on both sides of the collimating lens 16. For this reason, the amount of light increases, and the intensity of the parallel light emitted from the collimating lens 16 is substantially uniform over the entire width of the collimating lens 16. The light that has entered the light guide plate 13 from the collimator lens array 15 is guided through the light guide plate 13 and is reflected from the light output pattern 23 to be output from the surface 13 b of the light guide plate 13, thereby forming the light output pattern 23. The illuminated area emits light.

(特許文献1の面光源装置からの派生的形態)
上記のような面光源装置11では、面光源装置11を機器に組み込んだ後に振動などによってコリメートレンズアレイ15と導光板13の間に位置ずれが発生する恐れがある。これを防ぐため、図3及び図4に示すようにコリメートレンズアレイ15と導光板13を一体化し、各コリメートレンズ16の前端面を導光板13の光入射端面13cと連続的に形成することがある。この場合には、コリメートレンズ16の出射側レンズ21のために、隣接するコリメートレンズ16の出射側レンズ21間に略三角形状の貫通孔22が形成される。
(Derivative form from the surface light source device of Patent Document 1)
In the surface light source device 11 as described above, there is a possibility that a positional deviation occurs between the collimating lens array 15 and the light guide plate 13 due to vibration or the like after the surface light source device 11 is incorporated into a device. In order to prevent this, as shown in FIGS. 3 and 4, the collimating lens array 15 and the light guide plate 13 are integrated, and the front end face of each collimating lens 16 is formed continuously with the light incident end face 13 c of the light guide plate 13. is there. In this case, a substantially triangular through hole 22 is formed between the exit side lenses 21 of the adjacent collimator lenses 16 for the exit side lens 21 of the collimator lens 16.

特開2011−233416号公報JP 2011-233416 A

上記のような面光源装置においても、より高品質なものが求められるようになると、図5に示すような放射状の輝度むらや縞状の色むらが問題となってくる。ここで言う放射状の輝度むらとは、各コリメートレンズ16の直前(導光板13の端部)において左右斜め方向の輝度が高くなるものである。このような放射状の輝度むらが発生する原因は、つぎのように考えられる。   Even in the above surface light source device, when a higher quality device is required, radial luminance unevenness and striped color unevenness as shown in FIG. 5 become a problem. The radial luminance unevenness referred to here is one in which the luminance in the left-right oblique direction increases immediately before each collimating lens 16 (the end of the light guide plate 13). The cause of such radial luminance unevenness is considered as follows.

図3のようにコリメートレンズアレイ15と導光板13を射出成形により一体化した場合、射出成形の都合上、コリメートレンズ16の前端面と導光板13のつながった部分は、約3mmの幅を必要とする。図3に示す光線L1のように、このつながった部分では出射側レンズ21が部分的に消失しているので、ここを通過する光線は、出射側レンズ21による屈折作用を受けない。そのため光線L1は平行光化されずに斜め方向へ出射し、導光板13の端部では光源14のまっすぐ前方が暗くなり、図5のように前方斜め方向には光線L1による輝線が生じる。また、コリメートレンズ16と導光板13が一体化されていない特許文献1の面光源装置でも、コリメートレンズ16の前端面が導光板13の光入射端面13cに密着していると、同様な理由により、密着した部分を通過する光線は、出射側レンズ21によって平行光化されず、まっすぐ前方が暗くなり、前方斜め方向に輝線が生じる。   When the collimating lens array 15 and the light guide plate 13 are integrated by injection molding as shown in FIG. 3, the width between the front end surface of the collimating lens 16 and the light guide plate 13 needs to be about 3 mm for the convenience of injection molding. And As the light beam L1 shown in FIG. 3, the exit side lens 21 is partially lost at this connected portion, and thus the light beam passing through the connected portion is not refracted by the exit side lens 21. Therefore, the light beam L1 is emitted in an oblique direction without being converted into parallel light, and the straight front of the light source 14 becomes dark at the end of the light guide plate 13, and a bright line due to the light beam L1 is generated in the forward oblique direction as shown in FIG. Further, even in the surface light source device of Patent Document 1 in which the collimator lens 16 and the light guide plate 13 are not integrated, if the front end surface of the collimator lens 16 is in close contact with the light incident end surface 13c of the light guide plate 13, for the same reason. The light beam that passes through the closely contacted portion is not converted into parallel light by the emission side lens 21, and the front side becomes darker and a bright line is generated in the diagonally forward direction.

また、縞状の色むらとは、赤色光、緑色光、青色光のLEDチップを点灯させて光源14を白色発光させても、導光板13の光入射端面13cの近傍(光入射端面13cから10−40mm程度の領域)で赤色(R)、緑色(G)、青色(B)にうっすらと色づいた縞模様が見えるものである。このような色むらは、特に導光板の光入射端面のすぐ近くで目立っている。縞状の色むらが発生する原因は、つぎのように考えられる。   Further, the striped color unevenness means that even if the LED chip of red light, green light, and blue light is turned on and the light source 14 emits white light, the vicinity of the light incident end face 13c of the light guide plate 13 (from the light incident end face 13c). In the region of about 10-40 mm), a striped pattern slightly colored in red (R), green (G), and blue (B) can be seen. Such color unevenness is particularly noticeable in the immediate vicinity of the light incident end face of the light guide plate. The cause of the striped color unevenness is considered as follows.

赤色光、緑色光、青色光のLEDチップを幅方向に並べて光源内に配置すると、導光板の光出射面に垂直な方向(厚み方向)から見たとき、導光板内における各色の平行光の角度がずれ、光入射端面から離れた箇所では各色のずれが大きくなる。そのため、図4に示すように、光源14内においては、緑色光のLEDチップ24G、赤色光のLEDチップ24R、青色光の24Bは導光板13の厚み方向に沿って一列に配列されている。一方、コリメートレンズアレイ15を導光板13と一体化した場合、あるいは導光板13の光入射端面13cと密着させた場合には、隣り合ったコリメートレンズ16の出射側レンズ21間に比較的大きな貫通孔22が生じる。この貫通孔22は、厚み方向から見て略三角形状をしており、前後方向における最大の長さDが4mm程度ある。   When LED chips of red light, green light, and blue light are arranged in the light source in the width direction, when viewed from the direction (thickness direction) perpendicular to the light emitting surface of the light guide plate, the parallel light of each color in the light guide plate The angle shifts, and the shift between the colors increases at a position away from the light incident end face. Therefore, as shown in FIG. 4, in the light source 14, the green light LED chip 24 </ b> G, the red light LED chip 24 </ b> R, and the blue light 24 </ b> B are arranged in a line along the thickness direction of the light guide plate 13. On the other hand, when the collimating lens array 15 is integrated with the light guide plate 13 or is brought into close contact with the light incident end surface 13c of the light guide plate 13, a relatively large penetration is made between the exit side lenses 21 of the adjacent collimating lenses 16. A hole 22 is created. The through hole 22 has a substantially triangular shape when viewed from the thickness direction, and the maximum length D in the front-rear direction is about 4 mm.

そのため、図3に示す光線L2のように出射側レンズ21を通過する光は、平行光化されて導光板13内に入射するが、一部の光は図4に示すように導光板13に入射することなく貫通孔22を通って上方へ漏れる。このようにして漏れる光は、図4に示すようにLEDチップ24Gの緑色光(G)とLEDチップ24Rの赤色光(R)とLEDチップ24Bの青色光(B)でずれているため、図5のような色むらとなって現れる。   Therefore, the light passing through the emission side lens 21 like the light beam L2 shown in FIG. 3 is collimated and enters the light guide plate 13, but a part of the light enters the light guide plate 13 as shown in FIG. It leaks upward through the through hole 22 without being incident. The light leaking in this way is shifted by the green light (G) of the LED chip 24G, the red light (R) of the LED chip 24R, and the blue light (B) of the LED chip 24B as shown in FIG. Color irregularities such as 5 appear.

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コリメート光源やコリメート光源を用いた面光源装置において、輝度むらや色むらの発生を低減することにある。   The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to reduce the occurrence of uneven brightness and color unevenness in a collimated light source or a surface light source device using a collimated light source. There is.

本発明に係るコリメート光源は、複数個の光源と、前記光源から放射された光を平行光化して出射する複数個のコリメートレンズとを有するコリメート光源であって、前記コリメートレンズは、それぞれ、前記光源からの光を導入する入光面と、前記入光面と反対側に位置する出光面と、前記入光面の両側から前記出光面へ向けて延出されていて、前記入光面から導入された光を反射させる光反射壁と、前記入光面と前記出光面の中間に形成された、前記コリメートレンズの厚み方向に貫通した貫通孔と、前記入光面から導入されて前記貫通孔を通過する光を平行光化するための、前記貫通孔の縁に形成された光屈折面とを備え、複数個の前記コリメートレンズは幅方向に並べて配置され、隣接するコリメートレンズは互いに側面の一部が連続していることを特徴とする。 Collimated light source according to the present invention is a collimated light source having a plurality of light sources, a plurality of collimating lenses for emitting collimated the light emitted from said light source, said collimator lens, respectively, wherein A light incident surface for introducing light from a light source, a light exit surface located on the opposite side of the light incident surface, and extending from both sides of the light incident surface toward the light exit surface, from the light incident surface A light reflecting wall for reflecting the introduced light, a through hole formed in the thickness direction of the collimator lens formed between the light incident surface and the light exit surface, and the through hole introduced from the light incident surface A light refracting surface formed on the edge of the through hole for collimating light passing through the hole , and the plurality of collimating lenses are arranged side by side in the width direction, and the adjacent collimating lenses are arranged side by side. Part of And characterized in that it.

本発明に係るコリメート光源にあっては、入光面からコリメートレンズ内に導入されて横に広がった光は、光反射壁によって反射され、前方へ向けて出光面から出射される。また、入光面からほぼ前方へ向けてコリメートレンズ内に導入された光は、貫通孔を通過することによって平行光化され、前方へ向けて出光面から出射される。しかも、このコリメート光源にあっては、通過する光を平行光化するための貫通孔を入光面と出光面の中間に形成しているので、コリメート光源の出射面が導光板の入射面に密着していたり、導光板と一体に形成されていたりした場合でも、光線を平行光化するための貫通孔の縁の光屈折面が消失することがなく、導光板の端部に輝度むらが生じにくくなる。また、貫通孔を入光面と出光面の間に配置することで、入光面に垂直な方向における貫通孔の長さを短くすることができるので、貫通孔から光が漏れにくくなり、輝度むらも軽減される。さらに、本発明に係るコリメート光源では、コリメートレンズが幅方向に並べて配置され、隣接するコリメートレンズは互いに側面の一部が連続しているので、複数個のコリメートレンズが一体化されており、その取り扱いが容易になる。 In the collimated light source according to the present invention, the light that has been introduced into the collimating lens from the light incident surface and spread laterally is reflected by the light reflecting wall and emitted forward from the light emitting surface. Further, the light introduced into the collimating lens substantially forward from the light incident surface is converted into parallel light by passing through the through-hole, and is emitted forward from the light exit surface. Moreover, in this collimated light source, a through hole for collimating the light passing therethrough is formed between the light incident surface and the light exit surface, so that the output surface of the collimated light source is on the light incident surface of the light guide plate. Even if it is in close contact or formed integrally with the light guide plate, the light refracting surface at the edge of the through hole for parallelizing the light beam does not disappear, and uneven brightness is present at the end of the light guide plate. It becomes difficult to occur. In addition, by arranging the through hole between the light incident surface and the light exit surface, the length of the through hole in the direction perpendicular to the light incident surface can be shortened, so that light is less likely to leak from the through hole and the luminance is increased. Unevenness is also reduced. Further, in the collimating light source according to the present invention, the collimating lenses are arranged side by side in the width direction, and the adjacent collimating lenses are part of the side surfaces of each other, so that a plurality of collimating lenses are integrated. Handling becomes easy.

本発明に係るコリメート光源のある実施態様は、前記貫通孔の縁のうち前記入光面に近い側の光屈折面と前記入光面から遠い側の光屈折面との距離が、前記貫通孔の中央部で前記貫通孔の両端部よりも小さくなっていることを特徴とする。かかる実施態様では、コリメートレンズの厚み方向から見たとき、貫通孔の形状が略凹状となっていて光学的には凸レンズとして機能するので、通過する光を平行光化することが可能になる。また、貫通孔の中央部で、入光面に垂直な方向における貫通孔の長さが短くなるので、貫通孔の中央部における光の漏れが小さくなる。   In an embodiment of the collimated light source according to the present invention, a distance between a light refracting surface closer to the light incident surface and a light refracting surface farther from the light incident surface of the edge of the through hole is equal to the through hole. The center portion of the through hole is smaller than both end portions of the through hole. In such an embodiment, when viewed from the thickness direction of the collimating lens, the shape of the through hole is substantially concave and optically functions as a convex lens, so that the light passing therethrough can be collimated. In addition, since the length of the through hole in the direction perpendicular to the light incident surface is reduced at the central portion of the through hole, light leakage at the central portion of the through hole is reduced.

本発明に係るコリメート光源の別な実施態様は、前記貫通孔の縁のうち前記入光面に近い側の光屈折面が、曲面、円弧状に湾曲した面又は複数の平面によって構成されていることを特徴とする。かかる実施態様によれば、貫通孔の縁のうち入光面に近い側の面に形成された光屈折面によって光を屈折させることができるので、貫通孔の入光面に近い側の光屈折面を適宜形状の面、たとえば中央部が貫通孔内に張り出すようにして膨らんだ面とすることにより、光を平行光化することができる。   In another embodiment of the collimated light source according to the present invention, the light refracting surface on the side close to the light incident surface of the edge of the through hole is configured by a curved surface, a curved surface in an arc shape, or a plurality of planes. It is characterized by that. According to such an embodiment, light can be refracted by the light refracting surface formed on the surface of the through-hole that is closer to the light incident surface, so that the light refraction on the side closer to the light incident surface of the through-hole. By making the surface into an appropriately shaped surface, for example, a surface that swells so that the central portion projects into the through hole, light can be collimated.

さらに、当該実施態様においては、前記貫通孔の縁のうち前記入光面から遠い側の光屈折面が、前記出光面に平行な平面と、前記出光面に対して傾いた傾斜面によって構成されていることが望ましい。このような構成によれば、入光面から遠い側の光屈折面でも光を屈折させて平行光化することができるので、入光面に近い側の光屈折面の形状をシンプルにすることができる。特に、前記貫通孔の縁のうち前記入光面から遠い側の光屈折面の中央部は、前記出光面に平行な平面となり、前記貫通孔の縁のうち前記入光面から遠い側の光屈折面の両側部が、前記中央部に近い端が前記入光面に近く、前記中央部から遠い端が前記入光面から遠くなるように傾いた傾斜面となっていることが望ましい。   Further, in this embodiment, the light refracting surface on the side far from the light incident surface of the edge of the through hole is constituted by a plane parallel to the light output surface and an inclined surface inclined with respect to the light output surface. It is desirable that According to such a configuration, light can be refracted and collimated even on a light refracting surface far from the light incident surface, so that the shape of the light refracting surface closer to the light incident surface can be simplified. Can do. In particular, the central portion of the light refracting surface on the side far from the light incident surface in the edge of the through hole is a plane parallel to the light exit surface, and the light on the side far from the light incident surface in the edge of the through hole. It is desirable that both sides of the refracting surface are inclined surfaces that are inclined such that an end close to the central portion is close to the light incident surface and an end far from the central portion is far from the light incident surface.

本発明に係るコリメート光源のさらに別な実施態様は、前記光反射壁が、前記コリメートレンズの外側へ向けて膨らんだ曲面又は複数の平面によって構成されていることを特徴とする。かかる実施態様によれば、光反射壁をほぼ放物面鏡状もしくは凹面鏡状とすることができるので、前方へ向けて反射する光を平行光化できる。   Yet another embodiment of the collimated light source according to the present invention is characterized in that the light reflecting wall is constituted by a curved surface or a plurality of planes bulging toward the outside of the collimating lens. According to such an embodiment, the light reflecting wall can be formed substantially in a parabolic mirror shape or a concave mirror shape, so that the light reflected forward can be converted into parallel light.

本発明に係るコリメート光源のさらに別な実施態様は、前記入光面が、拡散パターンを設けた領域と、拡散パターンを設けられていない平坦な領域とを有することを特徴とする。かかる実施態様によれば、拡散パターンを設けた領域に入射した光は拡散パターンによって拡散され、平坦面に入射した光は拡散されることなく入光面を通過するので、拡散パターンを設ける領域を調整することにより、光源からコリメートレンズに入る光の分布を適正化できる。たとえば、前記拡散パターンとしては、前記コリメートレンズの厚み方向に伸びた凹溝又は凸条を設ければよい。   Still another embodiment of the collimated light source according to the present invention is characterized in that the light incident surface has a region where a diffusion pattern is provided and a flat region where no diffusion pattern is provided. According to such an embodiment, the light incident on the region provided with the diffusion pattern is diffused by the diffusion pattern, and the light incident on the flat surface passes through the light incident surface without being diffused. By adjusting, the distribution of light entering the collimating lens from the light source can be optimized. For example, the diffusion pattern may be provided with a groove or a ridge extending in the thickness direction of the collimating lens.

本発明に係る第1の面光源装置は、導光板と、前記導光板の光入射端面に沿って配置された本発明に係る上記コリメート光源とからなり、上記コリメート光源の出光面が前記導光板の光入射端面に接合又は一体的に形成されていることを特徴とする。かかる面光源装置によれば、複数個のコリメートレンズが一体化されているので、面光源装置を組み立てる際の取り扱いが容易になる。また、導光板の端部に生じる輝度むらや色むらを低減することができる。 A first surface light source device according to the present invention includes a light guide plate and the collimated light source according to the present invention disposed along a light incident end surface of the light guide plate, and a light output surface of the collimated light source is the light guide plate. It is characterized in that it is joined or integrally formed with the light incident end face. According to such a surface light source device, since a plurality of collimating lenses are integrated, handling at the time of assembling the surface light source device becomes easy. Further, luminance unevenness and color unevenness generated at the end of the light guide plate can be reduced.

本発明に係る第2の面光源装置は、複数個の光源と、導光板と、前記導光板の端部と一体的に形成されていて前記光源から放射された光を平行光化して前記導光板へ入射させる複数個のコリメートレンズとを有する面光源装置であって、複数個の前記コリメートレンズ及び導光板が一体化された部材は、前記光源からの光を導入する入光面と、前記入光面の両側から前記導光板側へ向けて延出されていて、前記入光面から導入された光を反射させる光反射壁と、前記コリメートレンズの厚み方向に貫通した貫通孔と、前記入光面から導入されて前記貫通孔を通過する光を平行光化するための、前記貫通孔の縁に形成された光屈折面とを備え、複数個の前記コリメートレンズは幅方向に並べて配置され、隣接するコリメートレンズは互いに側面の一部が連続していることを特徴とする。かかる面光源装置では、複数個のコリメートレンズと導光板が一体となっているので、コリメートレンズと導光板との間にずれが生じることがなく、またコリメートレンズを導光板に取り付ける手間を省ける。また、導光板の端部に生じる輝度むらや色むらを低減することができる。さらに、本発明に係る面光源装置では、コリメートレンズが幅方向に並べて配置され、隣接するコリメートレンズは互いに側面の一部が連続しているので、複数個のコリメートレンズが一体化されており、その取り扱いが容易になる。 A second surface light source device according to the present invention is formed integrally with a plurality of light sources, a light guide plate, and an end of the light guide plate, and converts the light emitted from the light source into parallel light to guide the light. A surface light source device having a plurality of collimating lenses to be incident on an optical plate, wherein a member in which the plurality of collimating lenses and the light guide plate are integrated includes a light incident surface for introducing light from the light source, and a front surface A light reflecting wall that extends from both sides of the light entry surface toward the light guide plate and reflects light introduced from the light incident surface; a through-hole penetrating in the thickness direction of the collimator lens; A light refracting surface formed at the edge of the through hole for collimating the light introduced from the writing light surface and passing through the through hole , and the plurality of collimating lenses are arranged in the width direction. Adjacent collimating lenses And a part are continuous. In such a surface light source device, since the plurality of collimating lenses and the light guide plate are integrated, there is no displacement between the collimating lens and the light guide plate, and the labor for attaching the collimating lens to the light guide plate can be saved. Further, luminance unevenness and color unevenness generated at the end of the light guide plate can be reduced. Furthermore, in the surface light source device according to the present invention, the collimating lenses are arranged side by side in the width direction, and adjacent collimating lenses are part of the side surfaces of each other, so that a plurality of collimating lenses are integrated, The handling becomes easy.

本発明に係る第2の面光源装置のある実施態様は、側面から見たとき、前記光反射壁の前記入光面から遠い側の端が、前記貫通孔の前記入光面から遠い側の端よりも前記入光面から遠くに位置していることを特徴とする。かかる実施態様によれば、貫通孔を通過しない光をより確実に光反射壁で前方へ向けて反射させることができる。 In an embodiment of the second surface light source device according to the present invention, when viewed from the side, the end of the light reflecting wall on the side far from the light incident surface is located on the side far from the light incident surface of the through hole. It is characterized by being located farther from the light incident surface than the end. According to such an embodiment, light that does not pass through the through hole can be more reliably reflected forward by the light reflecting wall.

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。   The means for solving the above-described problems in the present invention has a feature in which the above-described constituent elements are appropriately combined, and the present invention enables many variations by combining such constituent elements. .

図1は、特許文献1に開示された面光源装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of the surface light source device disclosed in Patent Document 1. FIG. 図2は、図1に示されたコリメートレンズアレイのうちの1つのコリメートレンズと1つの光源を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing one collimating lens and one light source in the collimating lens array shown in FIG. 図3は、図1の面光源装置においてコリメートレンズアレイと導光板を一体化したものを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the surface light source device of FIG. 1 in which a collimating lens array and a light guide plate are integrated. 図4は、図3のP−P線に沿った概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line PP in FIG. 図5は、図3の面光源装置に生じる輝度むらと色むらを模式的に表した説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the luminance unevenness and the color unevenness generated in the surface light source device of FIG. 図6は、本発明の実施形態1に係るコリメート光源の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the collimated light source according to the first embodiment of the present invention. 図7は、図6のQ−Q線断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line QQ in FIG. 図8は、図6のコリメート光源に用いられているコリメートレンズアレイを示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a collimating lens array used in the collimating light source of FIG. 図9は、コリメートレンズアレイのうちの1つのコリメートレンズを示す拡大平面図である。FIG. 9 is an enlarged plan view showing one collimating lens in the collimating lens array. 図10Aは、コリメートレンズの入光面の構造を示す斜視図である。図10Bは、コリメートレンズの入光面の異なる構造を示す斜視図である。FIG. 10A is a perspective view showing the structure of the light incident surface of the collimator lens. FIG. 10B is a perspective view showing a different structure of the light incident surface of the collimator lens. 図11Aは、コリメートレンズアレイがクサビ状をした実施形態1のコリメート光源を表す。図11Bは、比較例によるコリメート光源を表す。FIG. 11A shows the collimating light source of Embodiment 1 in which the collimating lens array has a wedge shape. FIG. 11B shows a collimated light source according to a comparative example. 図12Aは、光源から出射した光が光反射壁と貫通孔により平行光化される様子を示した光線図である。図12Bは、光源から出射した光が貫通孔により平行光化される様子を示した光線図である。FIG. 12A is a ray diagram illustrating a state in which light emitted from the light source is collimated by the light reflection wall and the through hole. FIG. 12B is a ray diagram illustrating a state in which light emitted from the light source is converted into parallel light by the through hole. 図13Aは、光反射壁や貫通孔で影響されることなく出光面に達する光を説明する図である。図13Bは、光反射壁や貫通孔で影響されることなく出光面に達する光をなくした改良例を説明する図である。FIG. 13A is a diagram illustrating light reaching the light exit surface without being affected by the light reflecting wall or the through hole. FIG. 13B is a diagram illustrating an improved example in which light reaching the light exit surface is eliminated without being affected by the light reflecting wall or the through hole. 図14は、実施形態1のコリメート光源において、光源から出射される光線の軌跡をシミュレーションした図である。FIG. 14 is a diagram simulating the locus of light emitted from the light source in the collimated light source of the first embodiment. 図15は、本発明の実施形態1による面光源装置を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing the surface light source device according to Embodiment 1 of the present invention. 図16は、実施形態1による面光源装置の平面図である。FIG. 16 is a plan view of the surface light source device according to the first embodiment. 図17は、従来例及び実施形態1の面光源装置において、いずれかの光源を点灯させ、点灯している光源の前方における導光板端部での指向特性を測定した結果を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a result of measuring directivity characteristics at the end portion of the light guide plate in front of the light source that is turned on in the conventional example and the surface light source device of the first embodiment. 図18は、従来例及び実施形態1の面光源装置において、隣り合う光源を点灯させ、点灯している光源の中間の前方における導光板端部での指向特性を測定した結果を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a result of measuring the directivity characteristics at the end portion of the light guide plate in front of the middle of the light sources that are turned on in the conventional light source device and the surface light source device of the first embodiment. . 図19Aは、従来例の面光源装置において、導光板の端部における発光時の輝度分布を表した図である。図19Bは、本発明の実施形態1の面光源装置において、導光板の端部における発光時の輝度分布を表した図である。FIG. 19A is a diagram illustrating a luminance distribution during light emission at the end portion of the light guide plate in a conventional surface light source device. FIG. 19B is a diagram illustrating a luminance distribution during light emission at the end portion of the light guide plate in the surface light source device according to the first embodiment of the present invention. 図20は、図19A及び図19Bに基づいて、光入射端面から10mmの位置において、Y軸方向に沿った輝度の変化を表した図である。FIG. 20 is a diagram showing a change in luminance along the Y-axis direction at a position of 10 mm from the light incident end face based on FIGS. 19A and 19B. 図21Aは、本発明の実施形態2によるコリメート光源を示す平面図である。図21Bは、当該コリメート光源の断面図である。FIG. 21A is a plan view showing a collimated light source according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 21B is a cross-sectional view of the collimated light source. 図22は、本発明の実施形態2による面光源装置72の平面図である。FIG. 22 is a plan view of a surface light source device 72 according to Embodiment 2 of the present invention. 図23は、本発明の実施形態3による面光源装置81を示す平面図である。FIG. 23 is a plan view showing a surface light source device 81 according to Embodiment 3 of the present invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

(実施形態1)
以下、図6−図20を参照して本発明の実施形態1によるコリメート光源と面光源装置を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a collimated light source and a surface light source device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6は、本発明の実施形態1によるコリメート光源31を示す平面図であって、コリメート光源31は、コリメートレンズアレイ32と光源33からなる。図7は、図6のQ−Q線に沿った断面を示す拡大図である。図8は、コリメートレンズアレイ32の斜視図である。図9は、コリメートレンズアレイ32のうちの1つのコリメートレンズ34を示す拡大平面図である。図10Aは、コリメートレンズ34の入光面35の構造を示す斜視図、図10Bは、コリメートレンズ34の入光面35の異なる構造を示す斜視図である。   FIG. 6 is a plan view showing the collimated light source 31 according to Embodiment 1 of the present invention, and the collimated light source 31 includes a collimating lens array 32 and a light source 33. FIG. 7 is an enlarged view showing a cross section taken along line QQ in FIG. 6. FIG. 8 is a perspective view of the collimating lens array 32. FIG. 9 is an enlarged plan view showing one collimating lens 34 in the collimating lens array 32. FIG. 10A is a perspective view showing the structure of the light incident surface 35 of the collimating lens 34, and FIG. 10B is a perspective view showing a different structure of the light incident surface 35 of the collimating lens 34.

図6に示すように、コリメート光源31は、コリメートレンズアレイ32と複数個の光源33によって構成されている。コリメートレンズアレイ32は、複数個の同一形状をしたコリメートレンズ34を横一列に並べて一体成形したものである。図6では4個のコリメートレンズ34が一体化されているが、コリメートレンズアレイ32は導光板の幅に応じて多数個のコリメートレンズ34が一体化されている場合もある。コリメートレンズアレイ32は、ポリカーボネイト樹脂(PC)やアクリル樹脂(PMMA)、ポリスチレン樹脂(PS)などの屈折率の大きな透明樹脂を原料として射出成形により作製される。また、コリメートレンズアレイ32は、切削加工によって作製することも可能である。   As shown in FIG. 6, the collimated light source 31 includes a collimating lens array 32 and a plurality of light sources 33. The collimating lens array 32 is formed by integrally forming a plurality of collimating lenses 34 having the same shape in a horizontal row. In FIG. 6, four collimating lenses 34 are integrated, but the collimating lens array 32 may have a large number of collimating lenses 34 integrated according to the width of the light guide plate. The collimating lens array 32 is manufactured by injection molding using a transparent resin having a large refractive index such as polycarbonate resin (PC), acrylic resin (PMMA), polystyrene resin (PS), or the like as a raw material. The collimating lens array 32 can also be manufactured by cutting.

図8に示すように、コリメートレンズアレイ32は、各コリメートレンズ34の端面に、光源33を対向配置させるための入光面35を備えており、入光面35の反対側の端面に入光面35と平行な出光面36を備えている。出光面36はコリメートレンズアレイ32の端から端まで連続した平坦面となっている。また、コリメートレンズアレイ32は、出光面36の厚み(高さ)hが後述する導光板の光入射端面の厚みと等しくなっており、入光面35の厚みHが出光面36の厚みhよりも大きくなっている。したがって、コリメートレンズアレイ32は、図7に示すように、前後方向の断面(後述のXZ平面と平行な断面)がクサビ状となっていて、表裏両面40b、40aがいずれも傾斜面となっている。なお、以下においては、出光面36に垂直な方向にX軸方向を定め、X軸方向に直交するコリメートレンズアレイ32の幅方向にY軸方向を定め、X軸方向及びY軸方向に直交するコリメートレンズアレイ32の厚み方向にZ軸方向を定めるものとする。   As shown in FIG. 8, the collimating lens array 32 includes a light incident surface 35 for disposing the light source 33 on the end surface of each collimating lens 34, and light is incident on the end surface opposite to the light incident surface 35. A light exit surface 36 parallel to the surface 35 is provided. The light exit surface 36 is a flat surface continuous from end to end of the collimating lens array 32. Further, in the collimating lens array 32, the thickness (height) h of the light exit surface 36 is equal to the thickness of the light incident end surface of the light guide plate described later, and the thickness H of the light incident surface 35 is greater than the thickness h of the light exit surface 36. Is also getting bigger. Therefore, as shown in FIG. 7, the collimating lens array 32 has a wedge-shaped cross section in the front-rear direction (cross section parallel to the XZ plane described later), and both the front and back surfaces 40b and 40a are inclined surfaces. Yes. In the following, the X-axis direction is defined in the direction perpendicular to the light exit surface 36, the Y-axis direction is defined in the width direction of the collimator lens array 32 orthogonal to the X-axis direction, and orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction. The Z-axis direction is defined in the thickness direction of the collimating lens array 32.

図8及び図9に示すように、入光面35の中央部には拡散パターン領域37が形成されており、拡散パターン領域37の両側にはパターンのない平坦面領域45が形成されている。図10Aを参照すると、入光面35の左右両端部は平滑な平坦面領域45となっており、左右の平坦面領域45の間に拡散パターン領域37が形成されている。拡散パターン領域37は、コリメートレンズアレイ32の厚み方向に伸びたV溝状の拡散パターン47を形成された領域である。拡散パターン領域37は、さらに2つの領域に分かれている。拡散パターン領域37の中央部は拡散パターン47の密度の小さい領域46aとなっており、ここでは拡散パターン47と短冊状の平面48とが交互に、かつ規則的に配列されている。この領域46aと平坦面領域45の間は、拡散パターン47の密度の大きい領域46bとなっており、ここには拡散パターン47が隙間なく配列されている。   As shown in FIGS. 8 and 9, a diffusion pattern region 37 is formed at the center of the light incident surface 35, and a flat surface region 45 without a pattern is formed on both sides of the diffusion pattern region 37. Referring to FIG. 10A, both left and right end portions of the light incident surface 35 are smooth flat surface regions 45, and a diffusion pattern region 37 is formed between the left and right flat surface regions 45. The diffusion pattern region 37 is a region where a V-groove diffusion pattern 47 extending in the thickness direction of the collimating lens array 32 is formed. The diffusion pattern region 37 is further divided into two regions. The central portion of the diffusion pattern region 37 is a region 46a where the density of the diffusion pattern 47 is small. Here, the diffusion pattern 47 and the strip-shaped planes 48 are arranged alternately and regularly. Between the region 46a and the flat surface region 45 is a region 46b where the density of the diffusion pattern 47 is high, and the diffusion pattern 47 is arranged without a gap.

なお、拡散パターン領域37は、図10AのV溝状の拡散パターン47に代えて、図10Bに示すように、コリメートレンズアレイ32の厚み方向に伸びたプリズム状や半円筒状などの凸条からなる拡散パターン49を設けてあってもよい。   Note that the diffusion pattern region 37 is formed from a convex shape such as a prism shape or a semi-cylindrical shape extending in the thickness direction of the collimating lens array 32 as shown in FIG. 10B instead of the V-groove diffusion pattern 47 of FIG. 10A. A diffusion pattern 49 may be provided.

図9に示すように、各コリメートレンズ34の両側面は、入光面35の両端から出光面36へ向けて延びた光反射壁38によって形成されており、隣接するコリメートレンズ34どうしは、光反射壁38の先端部分に設けられた連続部分41によって互いに連続していて一体となっている。隣接する光反射壁38の端部どうしは曲面によって滑らかにつながっている。光反射壁38は、コリメートレンズ34の幅方向外側へ向けて膨らんでいる。たとえば、光反射壁38は、Z軸方向から見て円弧状、放物線状などの曲面によって構成された湾曲面でもよく、複数の平面によって構成されていてZ軸方向から見て折れ線状に屈曲していてもよい。また、左右の光反射壁38間の距離(出光面36と平行な方向の距離)は、出光面36へ向かうに従って広くなっている。   As shown in FIG. 9, both side surfaces of each collimating lens 34 are formed by light reflecting walls 38 extending from both ends of the light incident surface 35 toward the light exit surface 36. The continuous portions 41 provided at the front end portion of the reflecting wall 38 are continuous and integrated with each other. The ends of adjacent light reflecting walls 38 are smoothly connected by a curved surface. The light reflecting wall 38 bulges outward in the width direction of the collimating lens 34. For example, the light reflecting wall 38 may be a curved surface formed by a curved surface such as an arc or a parabola when viewed from the Z-axis direction, and is configured by a plurality of planes and bent into a polygonal line when viewed from the Z-axis direction. It may be. Further, the distance between the left and right light reflecting walls 38 (the distance in the direction parallel to the light exit surface 36) becomes wider toward the light exit surface 36.

入光面35と出光面36の中間、特に入光面35と出光面36のX軸方向の中央よりも入光面35に近い箇所には、各コリメートレンズ34の厚み方向(Z軸方向)に貫通した略凹形状をした貫通孔39が開口されている。貫通孔39の入光面35に近い側の縁は、中央部が貫通孔39内へ張り出すように膨らんだほぼ円弧状の第1光屈折面42となっている。第1光屈折面42は、Z軸方向から見て円弧状となるように湾曲していてもよく、複数の平面によって折線状に屈曲していてもよい。また、貫通孔39の出光面36に近い側の縁も、中央部が貫通孔39内へ張り出すように突出した第2光屈折面43となっている。第2光屈折面43は、中央部がX軸方向に垂直な平面43aとなっており、平面43aの両側は、平面43aに近い部分ほど出光面36から遠くなるように傾いた傾斜面43bとなっている。こうして、貫通孔39のX軸方向の長さは、貫通孔39の中央で最も短くなっている。貫通孔39の最短長さDは、貫通孔39からの光漏れを最小限にするためには、できるだけ短くする必要がある。射出成形による量産を想定した場合には、金型の耐久性を考慮すれば、貫通孔39の最短長さDは約1mm程度必要となる。   The thickness direction (Z-axis direction) of each collimator lens 34 is located between the light incident surface 35 and the light exit surface 36, particularly at a location closer to the light entrance surface 35 than the center of the light entrance surface 35 and the light exit surface 36 in the X-axis direction. A through hole 39 having a substantially concave shape penetrating into the hole is opened. The edge of the through hole 39 on the side close to the light incident surface 35 is a substantially arc-shaped first light refracting surface 42 that swells so that the central portion projects into the through hole 39. The first light refraction surface 42 may be curved so as to have an arc shape when viewed from the Z-axis direction, or may be bent into a polygonal line by a plurality of planes. Further, the edge of the through hole 39 on the side close to the light exit surface 36 is also a second light refracting surface 43 that protrudes so that the central portion projects into the through hole 39. The second light refracting surface 43 is a flat surface 43a whose central portion is perpendicular to the X-axis direction. It has become. Thus, the length of the through hole 39 in the X-axis direction is the shortest at the center of the through hole 39. The shortest length D of the through hole 39 needs to be as short as possible in order to minimize light leakage from the through hole 39. Assuming mass production by injection molding, the shortest length D of the through hole 39 is required to be about 1 mm in consideration of the durability of the mold.

貫通孔39の両側面44は、光反射壁38とほぼ平行となるように傾いた平面となっている。貫通孔39の側面44と光反射壁38との距離は、射出成形によりコリメートレンズアレイ32を量産することを想定した場合には、最低でも1.5mm程度は必要となる。   Both side surfaces 44 of the through hole 39 are inclined planes so as to be substantially parallel to the light reflecting wall 38. The distance between the side surface 44 of the through hole 39 and the light reflecting wall 38 is required to be at least about 1.5 mm when mass production of the collimating lens array 32 is assumed by injection molding.

さらに、第1光屈折面42と側面44の間のコーナー部や、傾斜面43bと側面44の間のコーナー部は適宜曲率で湾曲している。これはコリメートレンズアレイ32を射出成形する場合には、射出成形用金型の耐久性を考慮すれば、貫通孔39のコーナー部にあたる箇所に半径0.2mm程度のアールが必要となるので、コリメートレンズアレイ32を成形すると、貫通孔39のコーナー部が曲面となるのである。   Furthermore, the corner portion between the first light refraction surface 42 and the side surface 44 and the corner portion between the inclined surface 43b and the side surface 44 are appropriately curved with a curvature. This is because when the collimating lens array 32 is injection-molded, a radius of about 0.2 mm is required at a location corresponding to the corner portion of the through hole 39 in consideration of the durability of the injection mold. When the lens array 32 is molded, the corner portion of the through hole 39 becomes a curved surface.

光源33内には、図7に示すように、発光色が緑色のLEDチップ51G、赤色のLEDチップ51R、青色のLEDチップ51Bが実装されており、各LEDチップ51G、51R、51Bは透明樹脂52内に封止されている。これらのLEDチップ51G、51R、51Bは、Z軸方向に沿って配列されている。さらに透明樹脂52は、前面を除く外周面を白色樹脂からなる被覆部53によって覆われており、前面の透明樹脂52が露出した部分が光を出射させるための出射窓54となっている。しかして、この光源33は、各LEDチップ51G、51R、51Bを同時に点灯させることによって白色光を出射窓54から出射し、また任意の1個又は2個のLEDチップを発光させることにより、色づいた光を出射する。光源33は、コリメートレンズ34の入光面35に近接させて対向配置されている。光源33の出射窓54の高さは、コリメートレンズ34の入光面35の高さよりも小さくなっている。   As shown in FIG. 7, a light emitting color green LED chip 51G, a red LED chip 51R, and a blue LED chip 51B are mounted in the light source 33. Each LED chip 51G, 51R, 51B is a transparent resin. 52 is sealed. These LED chips 51G, 51R, 51B are arranged along the Z-axis direction. Further, the transparent resin 52 is covered with a coating portion 53 made of a white resin on the outer peripheral surface except the front surface, and a portion where the transparent resin 52 on the front surface is exposed serves as an emission window 54 for emitting light. Thus, the light source 33 emits white light from the emission window 54 by simultaneously lighting the LED chips 51G, 51R, and 51B, and colors one or two LED chips to emit light. Emit light. The light source 33 is disposed so as to face the light incident surface 35 of the collimator lens 34. The height of the exit window 54 of the light source 33 is smaller than the height of the light incident surface 35 of the collimating lens 34.

ここで、コリメートレンズアレイ32を構成するコリメートレンズ34の寸法例を述べておく(図9参照)。ただし、この寸法は一例であって、これらの寸法に限るものではない。
コリメートレンズ34の配列ピッチ: 10.8mm
コリメートレンズ34の幅W: 10.8mm
コリメートレンズ34の長さS: 9mm
光源33の出射窓54の幅: 2.5mm
入光面35の幅w: 4.4mm
拡散パターン密度の小さな領域46aの幅M: 2.2mm
領域46aにおける拡散パターン密度(面積密度): 50%
拡散パターン47の頂角: 80度
光反射壁38の曲率半径: 約27mm
貫通孔39の中央の長さD: 1mm程度
第1光屈折面42の曲率半径: 約2.3mm
第2光屈折面43における傾斜面43bの傾きθ: 約21度
Here, the dimension example of the collimating lens 34 which comprises the collimating lens array 32 is described (refer FIG. 9). However, this dimension is an example and is not limited to these dimensions.
Arrangement pitch of collimating lens 34: 10.8 mm
Collimating lens 34 width W: 10.8 mm
Collimating lens 34 length S: 9 mm
The width of the exit window 54 of the light source 33: 2.5 mm
Width w of light incident surface 35: 4.4 mm
Width M of region 46a having a small diffusion pattern density: 2.2 mm
Diffusion pattern density (area density) in region 46a: 50%
Vertical angle of diffusion pattern 47: 80 degrees Radius of curvature of light reflecting wall 38: about 27 mm
Center length D of through-hole 39: about 1 mm Curvature radius of first light refracting surface 42: about 2.3 mm
Inclination θ of the inclined surface 43b in the second light refracting surface 43: about 21 degrees

つぎに、図11−図13を参照しながら、上記のような構造を有する実施形態1のコリメート光源31の作用効果を説明する。図11Aは、コリメートレンズアレイ32がクサビ状をした実施形態1のコリメート光源31を表し、図11Bは実施形態1のコリメート光源31との比較例を表す。   Next, the effects of the collimated light source 31 of the first embodiment having the above-described structure will be described with reference to FIGS. 11A shows the collimated light source 31 of the first embodiment in which the collimating lens array 32 has a wedge shape, and FIG. 11B shows a comparative example with the collimated light source 31 of the first embodiment.

図11Bに示す比較例では、コリメートレンズアレイ32は均一な厚みを有している。この比較例のようにコリメートレンズアレイ32の厚みが均一であると、導光板の厚みを薄くした場合には、コリメートレンズアレイ32の厚みも薄くなる。そのため、コリメートレンズアレイ32の入光面35の厚みが光源33の出射窓の高さよりも薄くなり、図11Bに示すように、光源33から出射する光の一部が入光面35に入射しなくなり、光の利用効率が低下する。また、発光色の異なるLEDチップ51G、51R、51Bを厚み方向に配列している場合には、光源33を白色発光させようとしても、一部の光(たとえば、緑色や青色の光の一部)が入光面35に入射しなくなることにより入光面35に入射する光の色バランスが崩れ、コリメートレンズアレイ32から出射する光が色づくことになる。   In the comparative example shown in FIG. 11B, the collimating lens array 32 has a uniform thickness. When the thickness of the collimating lens array 32 is uniform as in this comparative example, when the thickness of the light guide plate is reduced, the thickness of the collimating lens array 32 is also reduced. Therefore, the thickness of the light incident surface 35 of the collimating lens array 32 is thinner than the height of the light emission window of the light source 33, and a part of the light emitted from the light source 33 enters the light incident surface 35 as shown in FIG. 11B. The light use efficiency decreases. Further, when the LED chips 51G, 51R, and 51B having different emission colors are arranged in the thickness direction, even if the light source 33 attempts to emit white light, some light (for example, part of green or blue light) ) Does not enter the light incident surface 35, the color balance of the light incident on the light incident surface 35 is lost, and the light emitted from the collimating lens array 32 is colored.

これに対し、実施形態1のコリメート光源31の場合には、コリメートレンズアレイ32がクサビ状をしているので、導光板の厚みが薄くなっても入光面35の厚みを光源33の出射窓の高さよりも大きくすることができる。そのため、図11Aに示すように、光源33から出射する光の漏れが小さくなり、光の利用効率が向上する。また、発光色の異なるLEDチップ51G、51R、51Bを厚み方向に配列していても、いずれの発光色の光も入光面35から漏れにくくなるので、コリメートレンズアレイ32に入射する光の色バランスが崩れて出射光が色づくのを防ぐことができる。   On the other hand, in the case of the collimated light source 31 of the first embodiment, the collimating lens array 32 has a wedge shape. Therefore, even if the thickness of the light guide plate is reduced, the thickness of the light incident surface 35 is set to the emission window of the light source 33. It can be larger than the height. Therefore, as shown in FIG. 11A, leakage of light emitted from the light source 33 is reduced, and light utilization efficiency is improved. Further, even if the LED chips 51G, 51R, 51B having different emission colors are arranged in the thickness direction, the light of any emission color is difficult to leak from the light incident surface 35, so the color of the light incident on the collimating lens array 32 It is possible to prevent the outgoing light from being colored due to a loss of balance.

また、入光面35は、図10Aのような構造を有しているので、入光面35から入射する光は拡散パターン領域37によって幅方向へ広げられる。すなわち、光源33から出射される光は、光源33の前方では輝度が高く、左右斜め方向では輝度が低くなっている。しかし、光源33から前方へ出射された光は拡散パターン47によって散乱されるので、入光面35の中央部に入射した光はコリメートレンズ34の端へも送られる。一方、光源33から左右斜め方向へ出射された光は、入光面35の側端部にある平坦面領域45からコリメートレンズ34内に入射する。この結果、コリメートレンズ34内に入射する光の、幅方向における強度分布が均一化される。   Further, since the light incident surface 35 has a structure as shown in FIG. 10A, the light incident from the light incident surface 35 is spread in the width direction by the diffusion pattern region 37. That is, the light emitted from the light source 33 has a high luminance in front of the light source 33 and a low luminance in the left-right oblique direction. However, since the light emitted forward from the light source 33 is scattered by the diffusion pattern 47, the light incident on the central portion of the light incident surface 35 is also sent to the end of the collimating lens 34. On the other hand, the light emitted from the light source 33 in the diagonal direction enters the collimating lens 34 from the flat surface region 45 at the side end of the light incident surface 35. As a result, the intensity distribution in the width direction of the light incident on the collimating lens 34 is made uniform.

拡散パターン47の配置は、入光面35を通過した光の強度分布がY軸方向でほぼ均一になるように適宜設計すればよい。実施形態1では、拡散パターン領域37の中央の領域46aは、拡散パターン領域37の両端部の領域46bよりも拡散パターン密度が小さくなっており、コリメートレンズ34から出射する光の強度が中心部(光源33のまっすぐ前方)で小さくなり過ぎないようにしている。   The arrangement of the diffusion pattern 47 may be appropriately designed so that the intensity distribution of the light that has passed through the light incident surface 35 is substantially uniform in the Y-axis direction. In the first embodiment, the central region 46 a of the diffusion pattern region 37 has a lower diffusion pattern density than the regions 46 b at both ends of the diffusion pattern region 37, and the intensity of light emitted from the collimating lens 34 is the central portion ( The light source 33 is prevented from becoming too small (in front of the light source 33).

こうしてコリメートレンズ34内に入射した光線L3は、図11Aに示すように、コリメートレンズ34の裏面40aと表面40bで全反射しながら導光し、出光面36から出射する。第1光屈折面42は凸レンズとして働くので、この光線L3のうち第1光屈折面42の中央部に入射した光線L3aは、図12Aに示すように、貫通孔39を通過する際に、第1光屈折面42で屈折して平行光化される。そして、第2光屈折面43の平面43aをそのまま透過し、出光面36からX軸方向で平行光化された光線L3aが出射される。   As shown in FIG. 11A, the light beam L3 incident on the collimating lens 34 is guided while being totally reflected by the back surface 40a and the front surface 40b of the collimating lens 34, and is emitted from the light output surface 36. Since the first light refracting surface 42 acts as a convex lens, the light ray L3a incident on the central portion of the first light refracting surface 42 out of the light ray L3 passes through the through-hole 39 as shown in FIG. 12A. The light is refracted by one light refracting surface 42 to be collimated. Then, the light beam L3a is transmitted through the flat surface 43a of the second light refraction surface 43 as it is, and is collimated in the X-axis direction from the light output surface 36.

また、第1光屈折面42の端部に入射した光線L3bは、図12Bに示すように、貫通孔39を通過する際に、第1光屈折面42で屈折して平行光化される。しかし、第1光屈折面42で平行光化された光線はX軸方向から傾いているが、第2光屈折面43の傾斜面43bで屈折することによってX軸方向と平行な方向へ曲げられ、出光面36から平行光化された光線L3bが出射される。   Further, as shown in FIG. 12B, the light beam L3b incident on the end portion of the first light refracting surface 42 is refracted by the first light refracting surface 42 to be collimated when passing through the through hole 39. However, although the light beam collimated by the first light refracting surface 42 is inclined from the X-axis direction, it is bent in a direction parallel to the X-axis direction by being refracted by the inclined surface 43b of the second light refracting surface 43. The collimated light beam L3b is emitted from the light exit surface 36.

また、貫通孔39から外れた方向へ導光された光線L3cは、図12Aに示すように光反射壁38に入射し、光反射壁38で全反射されて平行光化され、出光面36から平行光化された光線L3cが出射される。このようにして、出光面36のほぼ全体から出射される光の大部分が平行光化される。   Further, the light beam L3c guided in the direction away from the through hole 39 is incident on the light reflecting wall 38 as shown in FIG. 12A, is totally reflected by the light reflecting wall 38 and is converted into parallel light, and from the light exit surface 36. A collimated light beam L3c is emitted. In this way, most of the light emitted from almost the entire light exit surface 36 is converted into parallel light.

なお、貫通孔39の両側面44は、光反射壁38とほぼ平行に傾斜しているので、光反射壁38へ向かう光を妨げにくくなっている。また、円弧状の第1光屈折面42の端における傾斜が出光面と直交する方向に近づくにつれて、第1光屈折面42の端に入射する光が全反射してロス光となる割合が増加するので、第1光屈折面42の端の形状は全反射ロスがないような緩やかな傾斜となるようにしている。   In addition, since both side surfaces 44 of the through hole 39 are inclined substantially parallel to the light reflection wall 38, it is difficult to block light traveling toward the light reflection wall 38. Further, as the inclination at the end of the arc-shaped first light refracting surface 42 approaches the direction orthogonal to the light exiting surface, the ratio of the light incident on the end of the first light refracting surface 42 being totally reflected and becoming lossy light increases. Therefore, the shape of the end of the first light refracting surface 42 has a gentle inclination so that there is no total reflection loss.

このような構造のコリメートレンズ34では、光反射壁38と貫通孔39の位置関係によっては、図13Aに示すように、貫通孔39にも光反射壁38にも当たらないままで出光面36から出射する光線L4が生じることがある。たとえば、上記寸法例のコリメートレンズ34の場合では、X軸方向に対して20−32度の角度をなす方向へ出射された光は、貫通孔39にも光反射壁38にも当たらないまま出光面36から出射される。このような光は出射方向を制御することができないので、このような非制御光が発生すると、隣合った光源33を異なる色で発光させたとき、導光板内において異なる色の光が混じりあってしまい、演色性が損なわれる。   In the collimating lens 34 having such a structure, depending on the positional relationship between the light reflecting wall 38 and the through hole 39, as shown in FIG. An outgoing light beam L4 may be generated. For example, in the case of the collimating lens 34 having the above dimension example, light emitted in a direction forming an angle of 20 to 32 degrees with respect to the X-axis direction is emitted without hitting the through hole 39 or the light reflecting wall 38. The light is emitted from the surface 36. Since such light cannot control the emission direction, when such non-control light is generated, when adjacent light sources 33 emit light in different colors, light of different colors is mixed in the light guide plate. Color rendering is impaired.

このような場合には、図13Bに示すように、コリメートレンズ34の幅を大きくして(たとえば、前記寸法例では、幅Wを10.8mmから11.8mmに広げる。)光反射壁38の端が出光面36により近くなるようにし、光源33の出射窓の端から出た光線のうち貫通孔39に接する光線が光反射壁38で反射されるようにすればよい。こうすれば、非制御光の発生を抑制し、上記のような光線L4も平行光化することができる。また、光反射壁38や貫通孔39の形状を設計変更することによって非制御光を抑制できるようにしてもよい。   In such a case, as shown in FIG. 13B, the width of the collimating lens 34 is increased (for example, in the dimension example, the width W is increased from 10.8 mm to 11.8 mm). It is only necessary that the end be closer to the light exit surface 36 and that the light ray coming out from the end of the exit window of the light source 33 is in contact with the through hole 39 and reflected by the light reflecting wall 38. By so doing, the generation of non-control light can be suppressed, and the light beam L4 as described above can be converted into parallel light. Moreover, you may enable it to suppress non-control light by changing the design of the shape of the light reflection wall 38 or the through-hole 39. FIG.

図14は、光源33から出射される光線の軌跡をシミュレーションしたものである。この図からは、出光面36から出射される光が、完全な平行光ではないにしても、かなり良く平行光化されていることが分かる。   FIG. 14 is a simulation of the trajectory of light emitted from the light source 33. From this figure, it can be seen that the light emitted from the light exit surface 36 is fairly well collimated even if it is not completely parallel light.

図15は本発明の実施形態1による面光源装置61を示す斜視図、図16は面光源装置61の平面図である。この面光源装置61は、導光板62と、実施形態1の上記コリメート光源31からなる。導光板62は、屈折率の高い透明樹脂によって射出成形されており、光入射端面63cから入射した光を導光させ、裏面63aの適宜箇所に設けた光出射パターンで光を反射させることによって光出射面63bから光を出射させるものである。   FIG. 15 is a perspective view showing the surface light source device 61 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 16 is a plan view of the surface light source device 61. The surface light source device 61 includes the light guide plate 62 and the collimated light source 31 of the first embodiment. The light guide plate 62 is injection-molded with a transparent resin having a high refractive index, guides light incident from the light incident end surface 63c, and reflects light with a light emission pattern provided at an appropriate location on the back surface 63a. Light is emitted from the emission surface 63b.

コリメートレンズアレイ32と導光板62は、同じ屈折率を有する透明樹脂の成形品である。コリメートレンズアレイ32は、その出光面36と導光板62の光入射端面63cとの間に空気を挟み込まないように密着させて、導光板62の光入射端面63cに接合されている。たとえば、コリメートレンズアレイ32の出光面36を、コリメートレンズアレイ32及び導光板62と同じ屈折率の透明な紫外線(UV)硬化型の光学用接着剤を用いて導光板62の光入射端面63cに接着している。あるいは、コリメートレンズアレイ32の出光面36を、コリメートレンズアレイ32及び導光板62と同じ屈折率の光学用オイルを用いて導光板62の光入射端面63cに貼り付けてもよい。   The collimating lens array 32 and the light guide plate 62 are molded products of transparent resin having the same refractive index. The collimating lens array 32 is bonded to the light incident end surface 63c of the light guide plate 62 so that air is not caught between the light exit surface 36 and the light incident end surface 63c of the light guide plate 62. For example, the light exit surface 36 of the collimator lens array 32 is applied to the light incident end surface 63 c of the light guide plate 62 using a transparent ultraviolet (UV) curable optical adhesive having the same refractive index as that of the collimator lens array 32 and the light guide plate 62. Glued. Alternatively, the light exit surface 36 of the collimator lens array 32 may be attached to the light incident end surface 63 c of the light guide plate 62 using optical oil having the same refractive index as that of the collimator lens array 32 and the light guide plate 62.

よって、この面光源装置61にあっては、コリメート光源31から出射されたほぼ平行光化された光は、光入射端面63cから導光板62内に入射する。導光板62内に入射した光は、導光板62内をほぼX軸方向に沿って導光され、各コリメート光源31の前方を個々に発光させる。たとえば、各光源33を異なる色に発光させると、導光板62は各色で区分的に発光するので、面光源装置61に演色性や演出性を持たせることができる。   Therefore, in this surface light source device 61, the substantially collimated light emitted from the collimated light source 31 enters the light guide plate 62 from the light incident end face 63c. The light that has entered the light guide plate 62 is guided in the light guide plate 62 substantially along the X-axis direction, and individually emits light in front of each collimated light source 31. For example, when each light source 33 emits light in a different color, the light guide plate 62 emits light in a divided manner for each color, so that the surface light source device 61 can have color rendering properties and performance.

また、この面光源装置61では、光を平行光化するための貫通孔39が入光面35と出光面36の中間に設けられているので、コリメート光源31を面光源装置61に接合させて一体化しても貫通孔39の形状が損なわれない。そのため、従来例のような輝度むらを解消させることができる。   Further, in this surface light source device 61, since the through hole 39 for collimating the light is provided between the light incident surface 35 and the light exit surface 36, the collimated light source 31 is joined to the surface light source device 61. Even if integrated, the shape of the through hole 39 is not impaired. Therefore, luminance unevenness as in the conventional example can be eliminated.

図17は、いずれかの光源を点灯させ、点灯している光源の前方(たとえば、図16のE部分)における導光板端部での指向特性を測定した結果を示す図である。横軸は、X軸方向から測った角度を示し、縦軸は輝度を示す。また、破線は図3の従来例の場合を示し、実線は実施形態1の面光源装置61の場合を示す。図17によれば、従来例も実施形態1の場合もほぼ同様な指向特性を示し、幅方向における指向性半値角は約6度となっている。   FIG. 17 is a diagram illustrating a result of measuring the directivity characteristics at the end portion of the light guide plate in front of the light source that is turned on (for example, an E portion in FIG. 16). The horizontal axis indicates an angle measured from the X-axis direction, and the vertical axis indicates luminance. Moreover, a broken line shows the case of the prior art example of FIG. 3, and a solid line shows the case of the surface light source device 61 of the first embodiment. According to FIG. 17, both the conventional example and the first embodiment show almost the same directivity characteristics, and the directivity half-value angle in the width direction is about 6 degrees.

図18は、隣り合う光源を点灯させ、点灯している光源の中間の前方(たとえば、図16のF部分)における導光板端部での指向特性を測定した結果を示す図である。横軸は、X軸方向から測った角度を示し、縦軸は輝度を示す。また、破線は図3の従来例の場合を示し、実線は実施形態1の面光源装置61の場合を示す。図18から分かるように、従来例の場合には±10度あたりに2つの大きな輝度のピークを示し、顕著な輝度むらが見られる。これに対し、実施形態1の場合には、X軸方向(角度0°)のピークの両側にもピークが見られるが、従来例に比較してかなり小さくなっていて輝度むらが低減されている。   FIG. 18 is a diagram illustrating a result of measuring the directivity characteristics at the end portion of the light guide plate in the middle front of the light sources that are lit (for example, F portion in FIG. 16). The horizontal axis indicates an angle measured from the X-axis direction, and the vertical axis indicates luminance. Moreover, a broken line shows the case of the conventional example of FIG. 3, and a solid line shows the case of the surface light source device 61 of the first embodiment. As can be seen from FIG. 18, in the case of the conventional example, two large luminance peaks are shown around ± 10 degrees, and noticeable luminance unevenness is observed. On the other hand, in the case of the first embodiment, peaks are also seen on both sides of the peak in the X-axis direction (angle 0 °), but it is considerably smaller than the conventional example, and unevenness in luminance is reduced. .

図19Aは、図3のような従来例の面光源装置において、導光板の端部における発光時の輝度分布を表した図(導光板の写真に光源とコリメートレンズを書き加えたもの)である。また、図19Bは、本発明の実施形態1の面光源装置61において、導光板の端部における発光時の輝度分布を表した図(導光板の写真に光源とコリメートレンズを書き加えたもの)である。図19A及び図19Bに示す観察領域は、いずれも幅方向(Y軸方向)がコリメートレンズ2個分(21.6mm)の幅で、長さ方向(X軸方向)が光入射端面から測って45mmの長さの矩形領域である。   FIG. 19A is a diagram showing the luminance distribution during light emission at the end portion of the light guide plate in the surface light source device of the conventional example as shown in FIG. 3 (a light source and a collimator lens are added to the photograph of the light guide plate). . FIG. 19B is a diagram showing the luminance distribution during light emission at the end of the light guide plate in the surface light source device 61 of Embodiment 1 of the present invention (a light source and a collimator lens added to a photograph of the light guide plate). It is. In the observation regions shown in FIGS. 19A and 19B, the width direction (Y-axis direction) is the width of two collimating lenses (21.6 mm), and the length direction (X-axis direction) is measured from the light incident end face. It is a rectangular area with a length of 45 mm.

光入射端面から測って30mm以下の領域では、図19Aより求めた従来例の輝度むらは約50%であるのに対し、図19Bから求めた実施形態1の輝度むらは約80%となっており、実施形態1により輝度むらが改善されている。また、光入射端面から測って30mm以上の領域では、図19Aより求めた従来例の輝度むらと、図19Bから求めた実施形態1の輝度むらは、いずれも約80%となっている。これは、光入射端面から30mm以上の領域では、もともと従来例でも輝度むらが大きくないためである。なお、ここでいう輝度むらとは、
〔(最小輝度)/(最大輝度)〕×100%
で定義されるものである。
In the region of 30 mm or less measured from the light incident end face, the luminance unevenness of the conventional example obtained from FIG. 19A is about 50%, whereas the luminance unevenness of Embodiment 1 obtained from FIG. 19B is about 80%. Thus, the uneven brightness is improved by the first embodiment. Further, in the region of 30 mm or more measured from the light incident end face, the luminance unevenness of the conventional example obtained from FIG. 19A and the luminance unevenness of Embodiment 1 obtained from FIG. 19B are both about 80%. This is because, in the region of 30 mm or more from the light incident end face, the luminance unevenness is not large even in the conventional example. The brightness unevenness here is
[(Minimum luminance) / (Maximum luminance)] x 100%
Is defined by

図20は、図19A及び図19Bに基づいて、光入射端面から10mmの位置において、Y軸方向に沿った輝度の変化を求めたものである。横軸は、コリメートレンズ2個分におけるY軸方向の位置を示し、縦軸が輝度を示す。また、破線は図19Aに基づいて求めた従来例の輝度分布を示し、実線は図19Bに基づいて求めた実施形態1の輝度分布を示す。この図20からも、本発明の実施形態1による輝度むらの改善効果は明らかである。   FIG. 20 shows the change in luminance along the Y-axis direction at a position 10 mm from the light incident end face based on FIGS. 19A and 19B. The horizontal axis indicates the position in the Y-axis direction for two collimating lenses, and the vertical axis indicates the luminance. Further, the broken line indicates the luminance distribution of the conventional example obtained based on FIG. 19A, and the solid line indicates the luminance distribution of the first embodiment obtained based on FIG. 19B. Also from FIG. 20, the effect of improving luminance unevenness according to the first embodiment of the present invention is clear.

つぎに、色むらについていうと、従来例においては、貫通孔22の中央部で開口長さDが4mm程度あったのに対し、実施形態1では、貫通孔39の中央部で開口長さDが1mm程度まで狭くすることができるので、従来例に比べて実施形態1では貫通孔39からの光の漏れを少なくでき、それによって色むらの発生を抑制することができる。   Next, regarding color unevenness, in the conventional example, the opening length D is about 4 mm at the central portion of the through hole 22, whereas in Embodiment 1, the opening length D is at the central portion of the through hole 39. Therefore, in the first embodiment, light leakage from the through hole 39 can be reduced as compared with the conventional example, thereby suppressing the occurrence of color unevenness.

(実施形態2)
図21Aは、本発明の実施形態2によるコリメート光源71を示す平面図である。図21Bは、コリメート光源71の断面図である。このコリメート光源71は、1つの光源33と、1つの独立したコリメートレンズ34によって構成されている。この実施形態2のコリメートレンズ34も、実施形態1のコリメートレンズアレイ32の一部を構成するコリメートレンズ34と同じ形状及び構造を有しているので、詳細は省略する。ただし、実施形態2のコリメートレンズ34では、光反射壁38が入光面35の両端から出光面36まで延びている点で、実施形態1のコリメートレンズ34と異なっている。
(Embodiment 2)
FIG. 21A is a plan view showing a collimated light source 71 according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 21B is a cross-sectional view of the collimated light source 71. This collimated light source 71 is composed of one light source 33 and one independent collimating lens 34. Since the collimating lens 34 of the second embodiment also has the same shape and structure as the collimating lens 34 constituting a part of the collimating lens array 32 of the first embodiment, the details are omitted. However, the collimating lens 34 according to the second embodiment is different from the collimating lens 34 according to the first embodiment in that the light reflecting walls 38 extend from both ends of the light incident surface 35 to the light exit surface 36.

図22は、本発明の実施形態2による面光源装置72の平面図である。この面光源装置72では、導光板62の光入射端面63cに沿って複数個のコリメート光源71が配列されており、各コリメート光源71のコリメートレンズ34の出光面36が導光板62の光入射端面63cに接合されている。   FIG. 22 is a plan view of a surface light source device 72 according to Embodiment 2 of the present invention. In the surface light source device 72, a plurality of collimated light sources 71 are arranged along the light incident end surface 63 c of the light guide plate 62, and the light exit surface 36 of the collimator lens 34 of each collimated light source 71 is the light incident end surface of the light guide plate 62. 63c is joined.

実施形態2のような面光源装置72では、各コリメートレンズ34が独立しているので、コリメートレンズ34内の光が隣接するコリメートレンズ34内へ漏れて異なる色の光が混じり合うのを防ぐことができる。   In the surface light source device 72 as in the second embodiment, since each collimator lens 34 is independent, the light in the collimator lens 34 is prevented from leaking into the adjacent collimator lens 34 and mixing light of different colors. Can do.

(実施形態3)
図23は、本発明の実施形態3による面光源装置81を示す平面図である。この面光源装置81では、実施形態1で説明したような構造を有する複数個のコリメートレンズ34(コリメートレンズアレイ32)と導光板62を射出成形により一体成形している。
(Embodiment 3)
FIG. 23 is a plan view showing a surface light source device 81 according to Embodiment 3 of the present invention. In this surface light source device 81, a plurality of collimating lenses 34 (collimating lens array 32) having a structure as described in the first embodiment and a light guide plate 62 are integrally formed by injection molding.

また、この面光源装置81では、コリメートレンズ34と導光板62を側面から見た場合、光反射壁38の入光面35から遠い側の端(図23に示すJ点)は、貫通孔39の入光面35から遠い側の端(図23に示すK点)よりも入光面35から遠くに位置している。このような構成によれば、貫通孔39を通過しない光をより確実に光反射壁38で前方へ向けて反射させることができる。   Further, in this surface light source device 81, when the collimating lens 34 and the light guide plate 62 are viewed from the side, the end (point J shown in FIG. 23) of the light reflecting wall 38 far from the light incident surface 35 is the through hole 39. Is located farther from the light incident surface 35 than the end far from the light incident surface 35 (point K shown in FIG. 23). According to such a configuration, light that does not pass through the through hole 39 can be more reliably reflected forward by the light reflecting wall 38.

この面光源装置81では、複数個のコリメートレンズ34と導光板62を一体成形しているので、組み立てる手間が省けて量産性が向上する。また、コリメートレンズ34と導光板62との間に位置ずれが発生する恐れもない。   In this surface light source device 81, since the plurality of collimating lenses 34 and the light guide plate 62 are integrally molded, the labor for assembling can be saved and the mass productivity can be improved. Further, there is no possibility that a positional shift occurs between the collimating lens 34 and the light guide plate 62.

31 コリメート光源
32 コリメートレンズアレイ
33 光源
34 コリメートレンズ
35 入光面
36 出光面
37 拡散パターン領域
38 光反射壁
39 貫通孔
42 第1光屈折面
43 第2光屈折面
47、49 拡散パターン
61 面光源装置
62 導光板
63c 光入射端面
71 コリメート光源
72 面光源装置
81 面光源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 Collimated light source 32 Collimating lens array 33 Light source 34 Collimating lens 35 Light incident surface 36 Light emitting surface 37 Diffusion pattern area 38 Light reflection wall 39 Through hole 42 First light refraction surface 43 Second light refraction surface 47, 49 Diffusion pattern 61 Surface light source Device 62 Light guide plate 63c Light incident end surface 71 Collimated light source 72 Surface light source device 81 Surface light source device

Claims (12)

複数個の光源と、前記光源から放射された光を平行光化して出射する複数個のコリメートレンズとを有するコリメート光源であって、
前記コリメートレンズは、それぞれ、
前記光源からの光を導入する入光面と、
前記入光面と反対側に位置する出光面と、
前記入光面の両側から前記出光面へ向けて延出されていて、前記入光面から導入された光を反射させる光反射壁と、
前記入光面と前記出光面の中間に形成された、前記コリメートレンズの厚み方向に貫通した貫通孔と、
前記入光面から導入されて前記貫通孔を通過する光を平行光化するための、前記貫通孔の縁に形成された光屈折面とを備え
複数個の前記コリメートレンズは幅方向に並べて配置され、隣接するコリメートレンズは互いに側面の一部が連続していることを特徴とするコリメート光源。
A collimated light source having a plurality of light sources, a plurality of collimating lenses for emitting collimated the light emitted from the light source,
The collimating lenses are respectively
A light incident surface for introducing light from the light source;
A light exit surface located on the opposite side of the light entrance surface;
A light reflecting wall that extends from both sides of the light incident surface toward the light exit surface and reflects light introduced from the light incident surface;
A through hole formed in the middle of the light incident surface and the light exit surface and penetrating in the thickness direction of the collimating lens;
Before for collimating the light passing through the through-holes are introduced from the light incident surface, and a light refracting surface formed on an edge of the through hole,
The collimating light source , wherein the plurality of collimating lenses are arranged side by side in the width direction, and adjacent collimating lenses have a part of side surfaces continuous with each other .
前記貫通孔の縁のうち前記入光面に近い側の光屈折面と前記入光面から遠い側の光屈折面との距離が、前記貫通孔の中央部で前記貫通孔の両端部よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項1に記載のコリメート光源。   The distance between the light refracting surface near the light incident surface and the light refracting surface far from the light incident surface of the edge of the through hole is greater than the both end portions of the through hole at the center of the through hole. The collimated light source according to claim 1, wherein the collimated light source is small. 前記貫通孔の縁のうち前記入光面に近い側の光屈折面は、曲面、円弧状に湾曲した面又は複数の平面によって構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のコリメート光源。   2. The collimator according to claim 1, wherein a light refracting surface closer to the light incident surface in an edge of the through hole is configured by a curved surface, a curved surface in an arc shape, or a plurality of planes. light source. 前記貫通孔の縁のうち前記入光面に近い側の光屈折面は、中央部が前記貫通孔内に向けて張り出すように膨らんでいることを特徴とする、請求項3に記載のコリメート光源。   4. The collimator according to claim 3, wherein a light refracting surface closer to the light incident surface in an edge of the through hole swells so that a central portion projects toward the inside of the through hole. light source. 前記貫通孔の縁のうち前記入光面から遠い側の光屈折面は、前記出光面に平行な平面と、前記出光面に対して傾いた傾斜面によって構成されていることを特徴とする、請求項3に記載のコリメート光源。   The light refracting surface on the side farther from the light incident surface of the edge of the through hole is constituted by a plane parallel to the light exit surface and an inclined surface inclined with respect to the light exit surface, The collimated light source according to claim 3. 前記貫通孔の縁のうち前記入光面から遠い側の光屈折面の中央部は、前記出光面に平行な平面となり、
前記貫通孔の縁のうち前記入光面から遠い側の光屈折面の両側部は、前記中央部に近い端が前記入光面に近く、前記中央部から遠い端が前記入光面から遠くなるように傾いた傾斜面となっていることを特徴とする、請求項5に記載のコリメート光源。
The center part of the light refracting surface on the side far from the light incident surface among the edges of the through hole is a plane parallel to the light emitting surface,
Of the edges of the through-holes, on both sides of the light refracting surface far from the light incident surface, an end close to the central portion is close to the light incident surface, and an end far from the central portion is far from the light incident surface. The collimated light source according to claim 5, wherein the collimated light source is an inclined surface that is inclined as follows.
前記光反射壁が、前記コリメートレンズの外側へ向けて膨らんだ曲面又は複数の平面によって構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のコリメート光源。   The collimated light source according to claim 1, wherein the light reflecting wall is configured by a curved surface or a plurality of flat surfaces bulging toward the outside of the collimating lens. 前記入光面は、拡散パターンを設けた領域と、拡散パターンを設けられていない平坦な領域とを有することを特徴とする、請求項1に記載のコリメート光源。   The collimating light source according to claim 1, wherein the light incident surface has a region where a diffusion pattern is provided and a flat region where no diffusion pattern is provided. 前記拡散パターンは、前記コリメートレンズの厚み方向に伸びた凹溝又は凸条であることを特徴とする、請求項8に記載のコリメート光源。   The collimating light source according to claim 8, wherein the diffusion pattern is a concave groove or a ridge extending in a thickness direction of the collimating lens. 導光板と、前記導光板の光入射端面に沿って配置された請求項に記載したコリメート光源とからなり、前記コリメート光源の出光面が前記導光板の光入射端面に接合又は一体的に形成されていることを特徴とする面光源装置。 A light guide plate consists of a collimated light source according to claim 1 which is disposed along the light incident end face of the light guide plate, joined or integrally formed light exit surface of the collimating light source to the light incident end face of the light guide plate A surface light source device. 複数個の光源と、導光板と、前記導光板の端部と一体的に形成されていて前記光源から放射された光を平行光化して前記導光板へ入射させる複数個のコリメートレンズとを有する面光源装置であって、
複数個の前記コリメートレンズ及び導光板が一体化された部材は、
前記光源からの光を導入する入光面と、
前記入光面の両側から前記導光板側へ向けて延出されていて、前記入光面から導入された光を反射させる光反射壁と、
前記コリメートレンズの厚み方向に貫通した貫通孔と、
前記入光面から導入されて前記貫通孔を通過する光を平行光化するための、前記貫通孔の縁に形成された光屈折面と、
を備え
複数個の前記コリメートレンズは幅方向に並べて配置され、隣接するコリメートレンズは互いに側面の一部が連続していることを特徴とする面光源装置。
A plurality of light sources, a light guide plate, and a plurality of collimating lenses that are formed integrally with an end portion of the light guide plate and collimate the light emitted from the light source so as to enter the light guide plate. A surface light source device,
A member in which a plurality of the collimating lenses and the light guide plate are integrated,
A light incident surface for introducing light from the light source;
A light reflecting wall that extends from both sides of the light incident surface toward the light guide plate and reflects light introduced from the light incident surface;
A through-hole penetrating in the thickness direction of the collimating lens;
A light refracting surface formed on an edge of the through hole for collimating light introduced from the light incident surface and passing through the through hole;
Equipped with a,
The surface light source device , wherein the plurality of collimating lenses are arranged side by side in the width direction, and adjacent collimating lenses have a part of side surfaces continuous with each other .
側面から見たとき、前記光反射壁の前記入光面から遠い側の端は、前記貫通孔の前記入光面から遠い側の端よりも前記入光面から遠くに位置していることを特徴とする、請求項11に記載の面光源装置。 When viewed from the side, the end of the light reflecting wall far from the light incident surface is located farther from the light incident surface than the end of the through hole far from the light incident surface. The surface light source device according to claim 11 , wherein the surface light source device is a feature.
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