JP6108104B2 - 光偏向プレート、面光源装置及び照光スイッチ - Google Patents

Description

本発明は光偏向プレート、面光源装置及び照光スイッチに関する。具体的には、後方に配置された光源から出射する光を透過させることにより、透過した光の輝度分布を均一化させるための光偏向プレートに関する。また、当該光偏向プレートを用いた面光源装置及び照光スイッチに関する。

照光スイッチは、一対のスイッチ接点間を開閉する開閉機構部と光源とをケーシング内に備えており、その前面に押ボタンを有している。そして、押ボタン操作により開閉機構部を動作させてスイッチ接点間を開成又は閉成し、また光源を点灯又は消灯する。このような照光スイッチでは、発光部分（面光源装置）の輝度分布を均一にするために光源と押ボタンとの間に拡散板を配置している。また、照光スイッチは、発光色や表示面（表示面に表した文字やマーク、あるいは表示面の色など）などで照光スイッチの種類や用途などを認識できるようにしたものである。

図１は、従来の照光スイッチに内蔵されている面光源装置（発光部分）の構成を示す概略図である。光源１１（ＬＥＤ）の前方には２枚の拡散板１２、１３が配置されている。この従来例では、２枚の拡散板１２、１３は隙間をあけないで重ね合わされている。

このような面光源装置では、図１に矢印で示すように、光源１１から前方へ出射した白色光が、拡散板１２、１３を透過する際に拡散されて広がるので、光源１１の正面（光源の主光線の出射方向）における輝度が抑えられ、輝度分布の均一化が図られる。

しかし、図１のような構造の面光源装置では、拡散板１２、１３による光の拡散が不十分で、拡散板１３の前面における輝度分布の均一性が低いという問題があった。図２は、光源１１の前方に２枚の拡散板１２、１３を配置した面光源装置において、拡散板１３を透過した直後における光量の分布をシミュレーションにより求めた結果を示す。図２の横軸は、拡散板１３の表面に平行な方向における光源１１の主軸からの距離Ｌｘである。図２の縦軸は、距離Ｌｘにおいて拡散板１３を透過した直後の光量を示す。この図から分かるように、光源１１の正面付近では光量が大きく、拡散板１３の縁では光量が小さくなっている。そのため、輝度分布の均一性が不十分で、照光スイッチ内の光源１１を点灯させたとき、押ボタンは光源の正面位置が局部的に明るく光って見え、照光スイッチの見栄えが悪かった。

なお、図１のような面光源装置においても、光源と拡散板との距離を大きくすれば、拡散板を透過した直後における輝度分布の均一性が向上する。しかし、そのような方法では、照光スイッチが大きくなる（無駄なスペースが大きくなる）という問題がある。また、面光源装置の輝度が小さくなるので、光源を点灯しているときの押ボタンの明るさが低下する。

別な照光スイッチとしては、特許文献１に開示されたものがある。この照光スイッチでは、光源の前方に２枚の拡散板、たとえば第１フィルタと第２フィルタを配置している。この照光スイッチでは、第１フィルタと第２フィルタを離して配置し、両フィルタ間に比較的広い空間部を設けている。

特許文献１の照光スイッチでは、空間部を隔てて２枚の拡散板を配置しているので、輝度の均一性が改善される。しかし、その反面で、この照光スイッチには、押ボタンを通して見たときの発光部分（面光源装置）の輝度が低くなる欠点がある。さらに、２枚の拡散板の間に空間部を必要とするので、照光スイッチの前後方向（つまり、押ボタンの表面に垂直な方向）の長さが長くなり、照光スイッチが大きくなるという不具合がある。

また、特許文献２には、複数個の光源を並べ、その前方に光偏向用の樹脂シートＡを配置し、さらにその前方に光拡散用の樹脂シートＢを重ねた面光源装置が開示されている。この面光源装置に用いられている樹脂シートＡは、その表面に多角錐形状又は多角錐台形状の凹部を多数設けたものである。また、樹脂シートＢは、少なくとも１つの直交する方向の拡散度の差を７°以上としたものである。

多角錐形状又は多角錐台形状の凹部を有する上記樹脂シートＡは、互いに平行に並んだ複数の第１のプリズムと互いに平行に並んだ複数の第２のプリズムを、相互に直交するように重ね合わせたものと考えることができる。図３及び図４は、このような観点から特許文献２の面光源装置における光の挙動を表した図である。図３（Ａ）は、光源１４から離れた位置で光源１４を四方から囲む第１のプリズム１５と第２のプリズム１６の一部を示す平面図である。なお、樹脂シートＡでは、図３（Ａ）に示すプリズム１５、１６で囲まれた領域の内側にも外側にもさらにプリズム１５、１６が存在しているが、図示を省略している。図３（Ｂ）は、いずれかのプリズム１５（又は、１６）に入射した光の挙動を示す斜視図である。図３（Ｂ）に１点鎖線で示す平面１７は、光源１４の主軸（主光線の軸）を含み、かつ、プリズム１５（１６）の長さ方向に垂直な平面を表し、矢印で示す光線Ｒｙ１は、当該平面１７内を進む光を表している。図４は、光源１４から出てプリズム１５（１６）に入射する光の挙動を示す断面図である。すなわち、図４は図３（Ｂ）の平面１７を通る断面を表している。

特許文献２の面光源装置によれば、光源１４から正面方向へ出射した光Ｒｙ２は、図４に示すようにプリズム１５（１６）によって回帰反射して光源側へ戻る。そのため、光源の前方における輝度が小さくなり、輝度分布の均一化が図られる。しかし、光源１４から少し離れた位置で、プリズム１５（１６）の長さ方向に対してほぼ直交する方向からプリズム１５（１６）に入射した光Ｒｙ１の一部が問題を生じさせる。すなわち、図３（Ｂ）及び図４に示すように、プリズム１５（１６）に入射した光Ｒｙ１は、その斜面を透過し、その際に光源１４の主軸側へ向けて屈折する。そのため、図３（Ａ）に示すように、プリズム１５、１６に対してほぼ直交する方向からプリズム１５、１６に入射した光の一部は、プリズム１５、１６で屈折して四方から光源１４の正面に集まる。その結果、樹脂シートＡで光を回帰反射させることによって低下させた光源正面の輝度が再び大きくなり、光源の正面における輝度を小さくする効果が減殺される。

面光源装置のコスト削減のためには光源の数を減らす（すなわち、光源の配列ピッチを大きくする）ことが必要であり、また面光源装置の薄型化のためには光源と樹脂シートＡとの距離を小さくすることが望まれる。具体的には、光源と樹脂シートＡとの距離ｈに対する光源の配列ピッチｐの比ｐ／ｈが２.５以上であることが望まれる。しかし、特許文献２に記載されているような樹脂シートＡでは、比ｐ／ｈが２.５以上となるような場合には、輝度の均一性を十分に改善できず、輝度ムラを解消することができない。

そのため、特許文献２の面光源装置では、輝度分布の均一性を得るためには、特殊な樹脂シートＢ（すなわち、少なくとも１つの直交する方向の拡散度の差が７°以上である樹脂シート）を用いて光を拡散させることが必須となり、面光源装置のコストが高くつくという問題があった。

特開２０００−２３１８５１号公報 特開２０１２−２４２７６４号公報

本発明の目的とするところは、光源の前方に配置したとき、全体としての輝度の低下を抑制しながら輝度分布をより均一化することのできる光偏向プレートを提供することにある。また、サイズを大きくすることなく、かつ、全体としての輝度の低下を小さくしながら、輝度分布をより均一化することのできる面光源装置及び照光スイッチを提供することにある。

本発明に係る光偏向プレートは、基板と、前記基板に形成された、直線状に延びた複数の光学パターンとを備えた透明又は半透明の光偏向プレートにおいて、前記基板に垂直な方向から見たとき、前記基板の、入射光の主軸が通過する点を含むエリアがそれぞれが互いに平行に配列した複数の前記光学パターンからなる少なくとも３つの領域に区分され、かつ、前記少なくとも３つの領域が前記点を中心として放射状に延びた少なくとも３本の境界線により区分され、少なくとも前記点の近傍に形成された光学パターンは、前記領域のそれぞれにおいて、その領域を挟む２本の境界線の中間の方向に延びており、前記光学パターンは、入射光を屈折または回帰反射させることにより、前記入射光の入射側と反対側へ出射される光の輝度分布を均一化させることを特徴とする光偏向プレート。ただし、各領域内の光学パターンは、前記基板のある点を通過している必要はない。

本発明に係る光偏向プレートにおいては、基板に垂直な方向から見たとき、基板の、入射光の主軸が通過する点を含むエリアがそれぞれが互いに平行に配列した複数の前記光学パターンからなる少なくとも３つの領域に区分され、かつ、前記少なくとも３つの領域が前記点を中心として放射状に延びた少なくとも３本の境界線により区分され、少なくとも前記点の近傍に形成された光学パターンは、前記領域のそれぞれにおいて、その領域を挟む２本の境界線の中間の方向に延びており、前記光学パターンは、入射光を屈折または回帰反射させることにより、前記入射光の入射側と反対側へ出射される光の輝度分布を均一化させるので、光源の主軸が前記点を通過するように光偏向プレートを配置すれば、光源から出射した光が、光源の近傍で光学パターンの長さ方向に直交する方向から光学パターン内に入射しなくなる。そのため、光源の光が光学パターンを透過して光路を曲げられても、光源の方向へ曲げられて光源の正面に集まることがなく、光源の正面が明るく光るのを防ぐことができる。また、光学パターンを透過した光が光源の正面に集まらないようにする効果がより高くなっている。

本発明に係る光偏向プレートのある実施態様は、前記点の近傍に形成された前記光学パターンが、前記領域のそれぞれにおいて、その領域を挟む２本の境界線の間の角度の２等分線と平行に延びていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光学パターンを透過した光が光源の正面に集まらないようにする効果がより高くなる。

本発明に係る光偏向プレートの別な実施態様は、前記光学パターンの長さ方向に垂直な断面が、三角形状となっていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光源の正面方向へ出射された光を回帰反射させて光源の正面における輝度を小さくする効果が高い。

本発明に係る光偏向プレートのさらに別な実施態様は、前記光学パターンの長さ方向に垂直な断面が、波形状となっていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光偏向プレートの上に拡散板などを重ねて置いても、光学パターンの頂部が潰れにくくなる。

本発明に係る光偏向プレートのさらに別な実施態様は、前記基板が、透明又は半透明の乳白色材料により形成されていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光偏向プレートに光を拡散させる機能を持たせることができるので、光学パターンにより光を回帰反射させる働きを弱めることができ、輝度分布を調整することができる。

本発明に係る光偏向プレートのさらに別な実施態様は、前記基板内に、光拡散材料を分散させていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、光偏向プレートに光を拡散させる機能を持たせることができるので、光学パターンにより光を回帰反射させる働きを弱めることができ、輝度分布を調整することができる。

本発明に係る光偏向プレートのさらに別な実施態様は、前記基板の一方の主面に前記光学パターンが形成され、前記基板の他方の主面に微細な凹凸が形成されていることを特徴としている。かかる実施態様では、光学パターンを設けた面と反対面に微細な凹凸を形成しているので、光偏向プレートに光を拡散させる機能を持たせることができ、光学パターンにより光を回帰反射させる働きを弱めることができ、輝度分布を調整することができる。

本発明に係る光偏向プレートのさらに別な実施態様は、入射光の主軸が通過する前記点が複数存在することを特徴としている。かかる実施態様によれば、境界線の中心となる点が複数存在しているので、主軸が複数の点を通過するように光源を配置することができる。すなわち、この実施態様では、複数個の光源とともに用いることが可能になる。

本発明に係る面光源装置は、光源と、本発明に係る光偏向プレートとを備え、前記光偏向プレートは、前記光源の主軸と垂直となり、かつ、前記点が前記光源の主軸上に位置するように配置されていることを特徴としている。本発明に係る面光源装置によれば、光源の正面における輝度を小さくすることができ、面光源装置における輝度分布の均一性をより良好にすることができる。

本発明に係る面光源装置においては、前記光偏向プレートの前記光学パターンを、前記基板の前記光源から遠い側の主面に形成してもよく、前記基板の前記光源に近い側の主面に形成してもよい。

本発明に係る照光スイッチは、押ボタンと、前記押ボタンを押すことによって閉成または開成する接点開閉機構部と、前記押ボタンを押すことによって点灯または消灯する本発明に係る面光源装置とを備えたことを特徴としている。

本発明に係る照光スイッチによれば、光源の正面が明るく光るのを防ぐことができ、押ボタンの全体を均一に光らせることができる。

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。

図１は、従来の照光スイッチに内蔵されている面光源装置の構成を示す概略図である。 図２は、光源の前方に配置された拡散板を透過した直後における光の光量分布を示す図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、特許文献２に開示された面光源装置における光の挙動を示す概略平面図及び斜視図である。 図４は、特許文献２に開示された面光源装置における光の挙動を示す断面図である。 図５は、本発明の実施形態１による照光スイッチの斜視図である。 図６は、図５に示した照光スイッチの分解斜視図である。 図７は、本発明の実施形態１による照明スイッチに内蔵されている面光源装置の平面図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、前記面光源装置のうち、１個の光源を含むユニットを分割して示す平面図及び正面図である。図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図９は、図８（Ａ）の面光源装置における光の挙動を説明する斜視図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、図８（Ａ）の面光源装置における光の挙動を説明する概略平面図及び概略正面図である。 図１１は、図８（Ａ）の面光源装置における光の挙動を示す概略平面図である。 図１２（Ａ）は、特許文献２に開示された面光源装置における輝度分布を示す図である。図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態１の面光源装置における輝度分布を示す図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、本発明の変形例における面光源装置を説明するための概略図である。 図１４（Ａ）は、本発明の別な変形例を示す概略平面図である。図１４（Ｂ）は、本発明のさらに別な変形例を示す概略平面図である。 図１５は、本発明のさらに別な変形例を示す概略平面図である。 図１６は、本発明のさらに別な変形例における光偏向プレートを示す正面図である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、本発明の実施形態２による面光源装置を示す平面図及び正面図である。 図１８は、本発明の実施形態２による面光源装置における光の挙動を示す概略図である。 図１９（Ａ）−図１９（Ｄ）は、それぞれ異なる断面形状の光偏向プレートを示す一部拡大断面図である。 図２０（Ａ）−図２０（Ｃ）は、さらに異なる断面形状の光偏向プレートを示す一部拡大断面図である。 図２１（Ａ）は、異なるピッチで配列された光学パターンを示す概略断面図である。図２１（Ｂ）は、徐々に高さを変化させて配列された光学パターンを示す概略断面図である。図２１（Ｃ）は、徐々に光透過部の曲率半径を変化させて配列された光学パターンを示す概略断面図である。 図２２は、各領域の光学パターンを非平行に配列させた光偏向プレートを示す平面図である。

２１ 照光スイッチ
２２ 光源
２４ 光偏向プレート
２５ 拡散板
２６ カラープレート
３０ 押ボタン
３１ 光学パターン
３２ 反射シート
４１、４１ａ、５１ａ 面光源装置
４３ 境界線
４４ 領域
４６ プリズム
４７ ドット状パターン
４８ 拡散パターン

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。

（実施形態１の構造）
以下、図５−図８を参照して本発明の実施形態１による照光スイッチを説明する。図５は本発明の実施形態１による照光スイッチ２１の全体斜視図である。図６は、この照光スイッチ２１の分解斜視図である。また、図７は、照光スイッチ２１内に納められている面光源装置４１の平面図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、１ユニットの面光源装置４１ａを示す平面図及び正面図である。図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図５及び図６に示すように、この照光スイッチ２１では、光源２２を内蔵したホルダー２３の上方に光偏向プレート２４を配置し、その上に拡散板２５を重ね、さらにその上にカラープレート２６と押ボタン３０を配置している。なお、照光スイッチ２１の前後方向とは、光源２２の主光線の方向であるが、以下においては、図５、図６に描かれた照光スイッチ２１の向きに従って、照光スイッチの前方を上方といい、照光スイッチの後方を下方ということがある。

樹脂製のホルダー２３は、ホルダー固定部２３ａとホルダー可動部２３ｂとからなる。ホルダー固定部２３ａは、照光スイッチ２１を回路基板などに実装する際に、その回路基板などに固定される部分である。ホルダー固定部２３ａの上面には、光源２２が取り付けられており、またホルダー固定部２３ａの上面には白色樹脂シートなどの反射シート３２を敷いている。光源２２としては一般に白色ＬＥＤが用いられるが、その種類や数は特に限定されるものではない。たとえば、赤、青、緑、黄、橙などの色で発光するカラー光源（ＬＥＤ）を用いてもよく、その場合にはカラープレート２６を必要としなくなる。光源の種類としては、砲弾型ＬＥＤ、ランプ型ＬＥＤ、ＬＥＤチップなどを用いることができる。光源の数も、複数個であってもよく１個であってもよいが、図示例では４個の光源２２を矩形状に配置している。

ホルダー可動部２３ｂは、ホルダー固定部２３ａに組み付けられている。ホルダー可動部２３ｂは、上下に貫通した形状を有しており、ホルダー固定部２３ａに対して上下にスライド自在となっている。さらに、ホルダー可動部２３ｂは、ホルダー固定部２３ａとホルダー可動部２３ｂの間に介在するスプリング２７によって上方へ弾性的に付勢されている。一方、ホルダー可動部２３ｂの両側面に設けた係合部２９がホルダー固定部２３ａの下面に引っ掛かることでホルダー可動部２３ｂが上方へ抜けて外れないようになっている。

光偏向プレート２４、拡散板２５及びカラープレート２６はホルダー可動部２３ｂの上面に重ねられ、ホルダー可動部２３ｂに固定された押ボタン３０の下面とホルダー可動部２３ｂの上面との間に挟み込まれている。光偏向プレート２４は、表面に光学パターン３１を形成された透明なプレートであるが、その詳細については後述する。拡散板２５は、一般的に用いられているものでよく、たとえば透明又は半透明の乳白色プレートである。拡散板２５は、光偏向プレート２４の光学パターン３１の上に重ねられており、光偏向プレート２４の光学パターン３１を形成された面と拡散板２５の下面との間には小さな間隙が形成されている。ただし、拡散板２５の下面が光偏向プレート２４の光学パターン３１を形成された面に密着していても差し支えない。

カラープレート２６は、透明又は半透明のプラスチック又はガラス製のプレートである。カラープレート２６は、照光スイッチ２１の照光色を決めるものであって、赤、青、緑、黄、橙、アンバー、ピュアホワイトなどに着色されている。押ボタン３０は、無着色透明又は無着色半透明のプラスチック成形品であって、ホルダー可動部２３ｂに嵌合する。

しかして、押ボタン３０を押すと、ホルダー可動部２３ｂが下方へ押し下げられ、スプリング２７が押し縮められる。押ボタン３０を離すと、押ボタン３０及びホルダー可動部２３ｂがスプリング２７の弾性反発力によって押し戻され、元の位置に復帰する。

ホルダー固定部２３ａとホルダー可動部２３ｂの間には、一対のスイッチ接点（可動接点と固定接点）を開閉する複数の接点開閉機構部２８が設けられている。押ボタン３０を押すとホルダー可動部２３ｂが下降し、それによって接点開閉機構部２８が動作して一対のスイッチ接点間が開状態（オフ）から閉状態（オン）に切り替わり、それと同時に光源２２が点灯する。押ボタン３０及びホルダー可動部２３ｂが元の位置に戻っても、スイッチ接点間は閉状態に保たれ、光源２２は点灯状態に保たれる。もう一度押ボタン３０を押すとホルダー可動部２３ｂが下降し、それによって接点開閉機構部２８が動作して一対のスイッチ接点間が閉状態（オン）から開状態（オフ）に切り替わり、それと同時に光源２２が消灯する。押ボタン３０及びホルダー可動部２３ｂが元の位置に戻っても、スイッチ接点間は開状態に保たれ、光源２２は消灯状態に保たれる。よって、照光スイッチ２１が点灯状態であるか消灯状態であるかにより、照光スイッチ２１がオン状態であるか、オフ状態であるかを視覚によって直感的に認識することができる。

なお、接点開閉機構部２８の具体的な構造は説明を省略する。このような動作をする接点開閉機構部２８の構造としては、一般に用いられているものであってもよく、特殊な構造のものであってもよい。また、別な例としては、スイッチ接点間が開状態（オフ）のときに光源２２が点灯し、スイッチ接点間が閉状態（オン）のときに光源２２が消灯するようになっていてもよい。

図７は、照光スイッチ２１に内蔵された面光源装置４１の平面図である。この面光源装置４１は、反射シート３２、複数個（図示例では、４個）の光源２２、光偏向プレート２４及び拡散板２５からなる。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、１個の光源２２を用いた面光源装置４１ａの平面図及び正面図である。なお、図７では面光源装置４１ａどうしの境界を太実線で示し、図７及び図８（Ａ）では、拡散板２５の図示を省略している。面光源装置４１ａは、反射シート３２の上面中央に光源２２を置き、光源２２の上方に光偏向プレート２４を配置し、光偏向プレート２４の上に拡散板２５を重ねたものである。複数個の光源２２を用いた面光源装置４１は、１個の光源２２を用いた面光源装置４１ａをユニットとして並べたものであるので、以下においては、面光源装置４１ａについて説明する。

面光源装置４１ａの光偏向プレート２４は、屈折率の大きな透明樹脂やガラスなどからなる基板４２の上面、すなわち光源２２と反対側の面に光学パターン３１を設けたものである。基板４２の上面は、ある点を中心として放射状に延びた複数本の境界線（図８では、境界線を太線で示す。）により複数の領域に区分されている。境界線の本数は３本以上であり、境界線に挟まれた領域も３つ以上である。この領域を挟む境界線間の狭角は１８０°以下（好ましくは、１２０°以下）となっている。また、境界線及び領域の数は、３以上であるが、また２０以下であることが好ましい。各領域内には、その領域を挟む２本の境界線の中間の方向（好ましくは、当該境界線の間の角度の２等分線の方向）と平行に延びた複数の光学パターンが形成されている。

図８（Ａ）の場合でいうと、基板４２の上面は、基板上面の中央に位置する点Ｏを中心とする４本の境界線４３（対角線）によって４つの三角形状をした領域４４に分割されている。それぞれの領域４４においては、その領域４４を挟む２本の境界線４３の２等分線と平行な方向に延びた複数本の光学パターン３１が形成されており、各光学パターン３１は互いに平行に配列されている。光学パターン３１は、図８（Ｃ）に示すように、その長さ方向に垂直な断面形状が三角形のプリズム形状となっている。プリズム形状の光学パターン３１の場合には、その頂角は６７°以上１００°以下であることが望ましい。

光偏向プレート２４は、光源２２の主軸Ｎが中央の点Ｏを通過し、かつ、光偏向プレート２４が主軸Ｎと垂直となるように配置されている。

（実施形態１の作用効果）
上記のような構造の面光源装置４１ａによれば、面光源装置４１ａの表面における輝度分布の均一性を良好にすることができる。以下、その理由（光学的作用）を図９−図１１により説明する。

図９は、光学パターン３１に入射した光の挙動を示す斜視図である。図９に１点鎖線で示す平面４５は、光源２２の主軸（主光線）を含み、かつ、光学パターン３１の長さ方向と平行な平面を表し、矢印で示す光線Ｒｚ１は、当該平面１７とほぼ平行に進む光を表し、矢印で示す光線Ｒｚ２は、光源２２の近傍で光学パターン３１内に入射する光を表している。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、光源２２から出て光学パターン３１に入射する光の挙動を示す概略平面図及び概略断面図である。図１１は、面光源装置４１ａに垂直な方向から見た光の挙動を示す図である。

光源２２から出射して光源２２の近傍で光学パターン３１内に入射した光は、図１０（Ｂ）の光線Ｒｚ２のように光学パターン３１で回帰反射し、元の方向へ戻る。そのため、光源２２の近傍では光が光偏向プレート２４を透過しにくくなり、光源２２の正面付近における輝度が小さくなる。一方、光学パターン３１で回帰反射して元の方向へ戻った光は、反射シート３２で反射されて再利用される。

光源２２から出て領域４４内の中央部に位置する光学パターン３１に入射する光の一部は、図９の光線Ｒｚ１のように光学パターン３１に入射した後、その斜面を透過し、あるいは斜面で反射する。斜面を透過して面光源装置４１ａの前面側へ出射した光線Ｒｙ１は、斜面を透過する際に屈折するが、実施形態１の面光源装置４１ａの場合には、光源２２から出た光は光学パターン３１の長さ方向に垂直な方向から光学パターン３１内に入射しない（図３を参照）。そのため、光線Ｒｚ１が光学パターン３１を透過する際に屈折しても、図１０（Ａ）及び図１１に示すように、光学パターン３１の幅方向へ曲げられるだけであって、光源２２の方向へは戻らない。これは、領域４４の端部に位置する光学パターン３１に入射した光線Ｒｚ３についても同様である。

よって、引用文献２の面光源装置のように光源から離れた位置で光学パターン（プリズム）に入射した光が光源の前方に集まることがなく、光源２２の前方における輝度を小さくする効果が高くなり、面光源装置４１ａの輝度分布の均一性が良好になる。

図１２は、特許文献２に記載された面光源装置（ただし、樹脂シートＢは除いたもの）の輝度分布と本発明の実施形態１の輝度分布とをシミュレーションにより表現した図である。すなわち、図１２（Ａ）は、特許文献２に記載された面光源装置における輝度分布を表している。図１２（Ｂ）は、実施形態１の面光源装置（光源数が１のもの）における輝度分布を表している。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）においては、黒い部分ほど輝度が低く、白い部分ほど輝度が高いことを表している。この図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）との比較からは、本発明の実施形態１によれば、光源の前方における輝度を低くすることができ、輝度分布の均一性を高くできることが分かる。なお、ここで用いた実施形態１の光偏向プレートは、頂角が７５°のプリズム形状をした光学パターンを０.５ｍｍのピッチで設けたものであるが、頂点には（稜線に沿って）曲率半径が０.０５ｍｍの曲面が形成されている。

なお、実施形態１の面光源装置を示す図では、光偏向プレート２４に垂直な方向から見たとき、各領域の中央の光学パターン３１は、その稜線が光源２２の主軸位置を通過するように描いているが、谷線が主軸位置を通過していてもよく、あるいは稜線及び谷線以外の箇所が主軸位置を通過していてもよい。また、拡散板２５は必須ではなく、使用しなくても差し支えない。

（変形例の説明）
本発明に係る面光源装置は、種々の変形例が可能であるので、以下においては変形例の一部を説明する。

まず、光偏向プレート２４の各領域４４は、互いに等しい面積を有している必要はなく、また各領域を両側から挟む境界線４３間の挟角も互いに等しくなくてもよい。たとえば、光源２２の主軸が通過する点Ｏを中心として、図１３（Ａ）に示すようにそれぞれ異なる挟角（ただし、狭角は１８０°以下である）となるように任意の方向に境界線４３を引いて任意の領域を定めてもよい。そして、各領域において、図１３（Ｂ）のように、光学パターン３１の長さ方向が、その領域を挟む一対の境界線４３の２等分方向とほぼ平行となるように光学パターン３１を形成してもよい。なお、光偏向プレート２４は矩形状に限らず、円形や六角形などであっても差し支えない。また、図１４（Ｂ）のような光偏向プレート２４を繰り返し並べたものを光偏向プレート２４とし、複数個の光源とともに用いてもよい

さらに、光偏向プレート２４の光源前方の領域を除く領域（たとえば、光偏向プレート２４の周辺部）には、図１４（Ａ）のように、光学パターン３１と重なり合うようにして輝度分布調整用のプリズム４６を設けてもよい。このプリズム４６の長さ方向は、光学パターン３１の長さ方向と直交していても差し支えない。あるいは、光偏向プレート２４の光源前方の領域を除く領域（たとえば、光偏向プレート２４の周辺部）には、図１４（Ｂ）のように、光学パターン３１と重なり合うようにして輝度分布調整用のドット状パターン４７を設けてもよい。これらの輝度調整用のプリズム４６やドット状パターン４７を設けることにより、面光源装置における輝度分布を調整することができる。

また、図１５に示すように複数の光源２２を接近させて一箇所に配置している場合には、これらの複数の光源２２を１つの光源とみなしてもよい。したがって、複数の光源２２の中央を通過する中心軸を主軸とし、その主軸の通過する点を境界線４３の交点Ｏとしてもよい。

また、光偏向プレート２４の光学パターン３１を設けた面と反対面には、図１６に示すように、微細な凹凸４８を設けてもよい。かかる変形例によれば、光偏向プレート２４で回帰反射する光の効率を調整することができるので、輝度分布の微調整を行うことができる。あるいは、光偏向プレート２４を透明又は半透明の乳白色材料で成形したり、光偏向プレート２４内に微細なビーズなどの光拡散材料を分散させたりしてもよい。これらの場合にも、光偏向プレート２４の内部で光を拡散させることで回帰反射する光の効率を調整することが可能になり、輝度分布の微調整を行うことができる。

（実施形態２）
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、本発明の実施形態２による面光源装置５１ａを示す平面図及び正面図である。この実施形態では、光偏向プレート２４の光源側を向いた面に光学パターン３１を形成している。この場合には、プリズム状をした光学パターン３１の頂角は、６０°付近の値が好適である。その他の点については、実施形態１と同様であるので、同じ構成部分については同一の符号を付しすことによって説明を省略する。

光学パターン３１の形成された面が光源側を向いている場合には、図１８に示すように、光源２２から前方へ出射された光線Ｒｚ４の一部は、下面の光学パターン３１で屈折し、さらに光偏向プレート２４の上面で反射される。そのため、面光源装置５１ａの中央から前方へ出射する光量が少なくなり、面光源装置５１ａにおける輝度分布の均一性が良好になる。

（光学パターンについて）
光学パターン３１の断面形状は、図８（Ｃ）や図１８などに示したようなプリズム形状に限らない。例えば、図１９（Ａ）に示す例では、円弧状に丸味を帯びた曲面によって光学パターン３１の頂部のみに光透過部５２を設けている。図１９（Ｂ）に示す例では、平坦面によって光学パターン３１の頂部のみに光透過部５２を設けている。図１９（Ｃ）に示す例では、円弧状に丸味を帯びた曲面によって光学パターン３１の底部のみに光透過部５２を設けている。図１９（Ｄ）に示す例では、平坦面によって光学パターン３１の底部のみに光透過部５２を設けている。

さらに、頂部の光透過部５２と底部の光透過部５２を組み合わせてもよい。たとえば図２０（Ａ）のように頂部に設けた曲面状の光透過部５２と底部に設けた曲面状の光透過部５２を組みあわせて断面を波形状としたり、図２０（Ｂ）のように頂部に設けた平坦な光透過部５２と底部に設けた平坦な光透過部５２を組みあわせたり、図２０（Ｃ）のように頂部に設けた平坦な３２と底部に設けた曲面状の光透過部５２を組みあわせたり、組合せ方は自由である。

このように光学パターン３１の頂部や底部に光透過部５２を設ければ、光透過部５２から光が漏れるので、光学パターン３１によって回帰反射される光量を調整することができ、輝度分布がより均一になるように調整することができる。また、このような光透過部５２を設けておけば、光偏向プレート２４の上に重ねた拡散板２５を曲面や平坦面で受けることができるので、光学パターン３１の強度が増す。

また、光学パターン３１は、各領域において一定のピッチで配列されている必要はない。たとえば、図２１（Ａ）に示すように、光学パターン３１の配列ピッチが徐々に変化していてもよい。また、各領域において光学パターン３１の大きさ（断面積）も一定である必要はない。図２１（Ｂ）に示す例では、頂角が同じ光学パターン３１を一定ピッチで配列しているが、光学パターン３１の高さが徐々に変化している。また、図２１（Ｃ）に示す例でも、頂角が同じ光学パターン３１を一定ピッチで配列しているが、光学パターン３１の頂部に設けた光透過部５２の曲率半径を徐々に変化させている。なお、光学パターン３１のピッチが大きいと光学パターン３１が目に見えるので、光学パターン３１のピッチは１ｍｍ以下であることが望ましい。また、光学パターン３１の断面は左右非対称であっても差し支えない。

また、図２２に示すように、それぞれの領域４４内に設けた光学パターン３１は、その領域を挟む境界線４３の間の中間の角度であれば、多少は互いに非平行となっていてもよい。ただし、各領域４４内の光学パターン３１は、光偏向プレート２４に垂直な方向から見て点Ｏに集まらないことが好ましい。

本発明に係る面光源装置の用途は、照光スイッチに限るものでなく、たとえば液晶表示パネルのバックライトや、照明用のライトなどに用いることもできる。

Claims (12)

1. 基板と、前記基板に形成された、直線状に延びた複数の光学パターンとを備えた透明又は半透明の光偏向プレートにおいて、
   前記基板に垂直な方向から見たとき、前記基板の、入射光の主軸が通過する点を含むエリアがそれぞれが互いに平行に配列した複数の前記光学パターンからなる少なくとも３つの領域に区分され、かつ、前記少なくとも３つの領域が前記点を中心として放射状に延びた少なくとも３本の境界線により区分され、
   少なくとも前記点の近傍に形成された光学パターンは、前記領域のそれぞれにおいて、その領域を挟む２本の境界線の中間の方向に延びており、
   前記光学パターンは、入射光を屈折または回帰反射させることにより、前記入射光の入射側と反対側へ出射される光の輝度分布を均一化させることを特徴とする光偏向プレート。
2. 前記点の近傍に形成された前記光学パターンは、前記領域のそれぞれにおいて、その領域を挟む２本の境界線の間の角度の２等分線と平行に延びていることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
3. 前記光学パターンが、その長さ方向に垂直な断面が三角形状となっていることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
4. 前記光学パターンが、その長さ方向に垂直な断面が波形状となっていることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
5. 前記基板が、透明又は半透明の乳白色材料により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
6. 前記基板内に、光拡散材料を分散させていることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
7. 前記基板の一方の主面に前記光学パターンが形成され、前記基板の他方の主面に微細な凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
8. 入射光の主軸が通過する前記点が複数存在することを特徴とする、請求項１に記載の光偏向プレート。
9. 光源と、請求項１に記載の光偏向プレートとを備え、
   前記光偏向プレートは、前記光源の主軸と垂直となり、かつ、前記点が前記光源の主軸上に位置するように配置されていることを特徴とする面光源装置。
10. 前記光偏向プレートの前記光学パターンは、前記基板の前記光源から遠い側の主面に形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の面光源装置。
11. 前記光偏向プレートの前記光学パターンは、前記基板の前記光源に近い側の主面に形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の面光源装置。
12. 押ボタンと、
    前記押ボタンを押すことによって閉成または開成する接点開閉機構部と、
    前記押ボタンを押すことによって点灯または消灯する請求項９に記載の面光源装置と、を備えた照光スイッチ。