JP6847513B2 - 導光体 - Google Patents

Description

本発明は、自動車その他の車両の灯具等に用いられる導光体に関する。

従来、自動車等の車両の前照灯、尾灯、車幅灯等の灯具としては、タングステン灯等の点光源及びリフレクタ等を用いたものが知られる一方、近年は小電力、軽量化、視認性向上等の観点から、ＬＥＤ光源等の高輝度かつ電力消費の小さい光源及び導光体を用いた灯具が広く用いられる。

導光体としては透明な合成樹脂又は透光性を有する液体や樹脂を充填したチューブ等が例示され、一端から入射した光を内部で反射、散乱させつつ他端へ伝達しつつ側面から放出することにより、容易に面発光を実現する。また、導光体は加工が容易なことから、直線状、曲線状等任意の形状を得ることができる。

更に、入射光の進行方向に直交する周面の一部に、光を周面の他の部分に反射させる光反射溝やノッチを設け、照明面における光の指向性や見栄えを向上させるようにした技術も提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

特開２００３−１８５８４６号公報 特開２０１１−３２８１号公報

しかしながら、上記従来の技術による導光体を用いた灯具においては、以下のような課題があった。すなわち、導光体を用いた光源においては、直線状又は曲線状の導光体の一端又は両端に光源を配置して光の伝達を行うところ、導光体の周面であって光源近傍において、導光体を灯具として用いた場合に視認性や美感を損なってしまう恐れのある発光ムラが生じることを、本発明者は見いだした。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、発光ムラを軽減して灯具の面発光を良好に行うことが可能な導光体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、少なくとも一端に設けられた入射面から照明光が入射される線状の導光体本体を備え、前記入射面は、前記照明光の光軸を含む平面で略二分された第１のサブ入射面と第２のサブ入射面とで、前記照明光の入射角及び入射距離の少なくともいずれか一方が、前記導光体本体内における前記第１のサブ入射面から入射した第１の入射光の反射面及び前記第２のサブ入射面から入射した第２の入射光の反射面が、前記導光体本体の側面に沿った輝度又は照度のばらつきが小さくなる向きに重なりあうように互いに異なっており、前記導光体本体には、前記第１のサブ入射面と前記第２のサブ入射面との境界に前記導光体本体の延出方向に沿った面が形成されている、導光体である。

更に、本発明は他の側面として、少なくとも一端に設けられた入射面から照明光が入射される線状の導光体本体を備え、前記入射面は、前記照明光の光軸を含む平面で略二分された第１のサブ入射面と第２のサブ入射面とで、前記照明光の入射角及び入射距離の少なくともいずれか一方が、前記導光体本体内における前記第１のサブ入射面から入射した第１の入射光の反射面及び前記第２のサブ入射面から入射した第２の入射光の反射面との重なりの数が、前記導光体本体における前記第１のサブ入射面に隣接する第１のサブ側面と前記第２のサブ入射面に隣接する第２のサブ側面とで異なるように、互いに異なっている、導光体であってもよい。

更に、本発明は他の側面として、少なくとも一端に設けられた入射面から照明光が入射される線状の導光体本体を備え、前記入射面は、前記照明光の光軸を含む平面で略二分された第１のサブ入射面と第２のサブ入射面とで、前記照明光の入射角及び入射距離の少なくともいずれか一方が、前記導光体本体内における前記第１のサブ入射面から入射した第１の入射光と前記第２のサブ入射面から入射した第２の入射光とで、光路の屈折角及び光路の幅の少なくともいずれか一方が大きくなる向きに異なるように、互いに異なっている、導光体であってもよい。

以上のような本発明は、発光ムラを軽減して灯具の面発光を良好に行うことが可能な導光体を提供することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る導光体の構成を示す斜視図 （ａ）本発明の実施の形態に係る導光体内における光路を模式的に示す平面図（ｂ）本発明の実施の形態に係る導光体内における光路を模式的に示す平面図（ｃ）本発明の実施の形態に係る導光体内における光路を模式的に示す平面図 （ａ）従来の導光体内における光路を模式的に示す平面図（ｂ）従来の導光体内における光路を模式的に示す平面図（ｃ）従来の導光体内における光路を模式的に示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態に係る導光体の構成を示す斜視図（ｂ）本発明の実施の形態に係る導光体の構成を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る導光体の要部の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の導光体は、光源２０から入射する光を受けて、内部で反射、散乱を繰り返して周面にて面発光する導光体本体１０を主要な構成として備える。

導光体本体１０は、例えばポリカーボネート等の透明な樹脂により作製される直線状又は曲線状の部材であって、図中においては直線状の形状を有するとして示した。更に、図中座標にて示すように、導光体本体の延出方向を前方、当該延出方向に直交する平面をそれぞれ上下、左右として定めた。

導光体本体１０においては、光源２０から光の入射を受ける端面１１、発光する周面の一部としての右側面１２ａ及び左側面１２ｂが形成される。

光源２０は、ＬＥＤ等により実現され、光軸Ｏを軸として対称に発散する光を端面１１に対して出射する手段である。なお、本実施の形態においては光源２０の光軸Ｏと、導光体本体１０の中心軸は一致するものとした。

更に、導光体本体１０の端面１１は、光軸Ｏから右にシフトして右側面１２ａに隣接する第１のサブ端面１１ａと、光軸Ｏから左にシフトして左側面１２ｂに隣接する第２のサブ端面１１ｂとを有する。第１のサブ端面１１ａは、光軸Ｏに対して直交する平面をなし、第２のサブ端面１１ｂは、第１のサブ端面１１ａより後退して、光源２０から遠ざかるともに、光軸Ｏに対して鈍角（後退角）となる角θにて傾斜した斜面をなす。

以上の構成において、導光体本体１０は本発明の導光体本体に相当し、端面１１は本発明の入射面に、第１のサブ端面１１ａ及び第２のサブ端面１１ｂは、それぞれ第１のサブ入射面と第２のサブ入射面に相当する。

このような構成を有する本発明の実施の形態の導光体は、端面１１を、光源２０までの距離及び光源２０からの光の入射角が互いに異なる第１のサブ端面１１ａ及び第２のサブ端面１１ｂにより構成したことを特徴とする。

以下、図３に示す従来の導光体１００と比較しつつ、図２（ａ）〜（ｃ）を併せて参照して説明を行う。ここで図２（ａ）〜（ｃ）は導光体本体１０を上から見た平面図であって、図２（ａ）第１のサブ端面１１ａからの第１の入射光Ｅ１の、導光体本体１０内における光路の一を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は第２のサブ端面１１ｂからの第２の入射光Ｅ２の、導光体本体１０内における光路の一を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）（ｂ）を重ね合わせて、導光体本体１０内における光源２０からの入射光全体の光路の一を模式的に示す図である。

図２（ａ）に示すように、光源２０から出射された第１の入射光Ｅ１は、第１のサブ端面１１ａを経由することにより、導光体本体１０の右側面１２ａ及び左側面１２ｂの内側を交互に反射するとともに当該反射面から外部に光を出射しつつ前進する。このとき、導光体本体１０内で反射を繰り返す光の光路においては、光源２０からの距離が遠ざかるにつれて複数の反射面が重なることにより、当該重なった反射面における輝度が反射面の他の部分の輝度より大きくなるものが生ずる。

具体的には、光源２０から出射直後の第１の入射光Ｅ１は、右側面１２ａにおける最初に反射する反射面Ｒ（ｃ）１及び左側面１２ｂにおける最初の反射面Ｒ（ｃ）２においては、略同一の輝度Ｌ１ａにて反射するのに対し、右側面１２ａにおける再反射となる反射面Ｒ（ｃ）３においては、光路の広がり、散乱等に起因して、輝度Ｌ１ａとＬ１ａ≠Ｌ２ａである輝度Ｌ２ａとが含まれる。

したがって、導光体本体１０の右側面１２ａは、同一輝度Ｌ１のみから構成される反射面Ｒ（ｃ）１、異なる輝度Ｌ１ａ及びＬ２ａを含む反射面Ｒ（ｃ）２、並びに反射面を含まず光が出射しない暗部Ｄを含む面とが隣接して現れることとなり、この輝度のばらつきが導光体の光源近傍において、視認性を損なってしまう恐れのある発光ムラを生じさせる。なお、図においては、導光体内部における光の減衰は無視し、光量は導光体本体１０内で一様であるとした。すなわち、本発明における上記の発光ムラは、導光体本体において形成される反射光の光路の態様のみに起因して生ずるものを対象とするものである。

一方、図２（ｂ）に示すように、光源２０から出射された光のうち、第２のサブ端面１１ｂを経由する第２の入射光Ｅ２は、第２のサブ端面１１ｂが、第１のサブ端面１１ａより光源２０までの距離が遠く、光源２０からの光の入射角が大きくなることから、導光体本体１０内で光軸Ｏにより並行に近い角にて屈折して、導光体本体１０の左側面１２ｂ及び右側面１２ａの内側を交互に反射しつつ前進する。

このとき、導光体本体１０内で反射を繰り返す光は、第１のサブ端面１１ａの場合と同様、反射面が重なりあって当該反射面において他の部分の輝度Ｌ１ｂより大きな輝度Ｌ２ｂとなる部分を含む反射面Ｒ（ｎ）２を形成する。一方で、右側面１２ａ及び左側面１２ｂにおけるそれぞれの反射面Ｒ（ｎ）１、Ｒ（ｎ）２及びＲ（ｎ）３は、反射面の発生する位置が変化するとともに、反射面同士の間隔及び各反射面の幅、すなわち側面に沿った寸法が拡大する。

すなわち、本実施の形態の導光体本体１０においては、光源２０からの光の入射を受ける端面１１を第１のサブ端面１１ａと第２のサブ端面１１ｂとに分割したことにより、それぞれのサブ端面を経由する光は、右側面１２ａ及び左側面１２ｂのそれぞれにおいて光の反射面同士の間隔及び各反射面の寸法が異なる光路を生じるとともに、これら２つの光路が重ね合わせられることとなる。

本実施の形態の導光体本体１０は、この重ね合わせを利用して、先に説明した発光ムラを、導光体の左右一方の側面側にて低減する。すなわち、導光体本体１０の左側面１２ｂにおいては、図２（ａ）に示す第１のサブ端面１１ａを経由した第１の入射光Ｅ１が暗部Ｄ及び輝度Ｌ１ａの反射面Ｒ（ｃ）２を含む光路を形成する一方、図２（ｂ）に示す第２のサブ端面１１ｂを経由した第２の入射光Ｅ２は輝度Ｌ１ｂの反射面Ｒ（ｎ）１及びＲ（ｎ）３、並びに反射面Ｒ（ｎ）１及びＲ（ｎ）３に挟まれる暗部Ｄを含む光路を形成する。

そして、図３に示すように、これら光路が光源２０全体で重ね合わせられた場合、左側面１２ｂにおいては、輝度Ｌ１ａ及びＬ１ｂ、並びに輝度（Ｌ１ａ＋Ｌ１ｂ）である部分を含む反射面Ｒ１を含む光路が形成されることとなる。

一方、右側面１２ａにおいては、同様の重ね合わせにより、輝度Ｌ１ａである反射面Ｒ２、暗部Ｄ、及び輝度Ｌ１ｂ、（Ｌ１ａ＋Ｌ１ｂ）、（Ｌ２ａ＋Ｌ１ｂ）及び（Ｌ２ａ＋Ｌ２ｂ）である部分をそれぞれ含む反射面Ｒ３を含む光路が形成される。

したがって、暗部を含めた輝度のばらつきのより小さい側である左側面１２ｂを灯具の照明面として選択的に用いることにより、発光ムラを軽減することが可能となる。

すなわち、本実施の形態の導光体は、導光体本体１０の端面１１を、光源２０までの距離及び光源２０からの光の入射角が互いに異なる第１のサブ端面１１ａ及び第２のサブ端面１１ｂにより構成したことにより、導光体本体１０内にて第１のサブ端面１１ａにより形成される光路と第２のサブ端面１１ｂにより形成される光路とを重ね合わせて、光路の反射面となる左右いずれかの側面における輝度のばらつきが小さくなるようにしている。これにより、輝度のばらつきの小さくなった側面における発光ムラを軽減して発光面として用いて、灯具の面発光を良好に行うことが可能となる。

なお、側面における輝度のばらつきを小さく設定する方法としては、導光体本体１０内における第１のサブ端面１１ａから入射した第１の入射光Ｅ１の反射面及び第２のサブ端面から入射した第２の入射光Ｅ２の反射面の重なりの数が、導光体本体１０における右側面１２ａと左側面１２ｂとで異なるようにすることが好ましい。更に、これに代えて、或いは併用する方法として、導光体本体１０内における第１のサブ端面１１ａから入射した第１の入射光Ｅ１と反射面及び第２のサブ端面から入射した第２の入射光Ｅ２とで、光路の屈折角及び幅の少なくともいずれか一方が大きくなるように異ならせることが好ましい。

このような本実施の形態の導光体に対し、光源２０からの入射面の形状が左右で等しい従来の導光体１００においては、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、光源２０から出射した右側の第１の入射光Ｅ１及び左側の第２の入射光Ｅ２は、それぞれが光軸Ｏに対して対称をなす、配置、寸法及び輝度が同一の反射面Ｒ（ｎ）１、反射面Ｒ（ｎ）２及び反射面Ｒ（ｎ）３、及び暗部Ｄを含む光路を形成する。導光体１００においてこれら光路が重ねあわされた状態は、図３（ａ）に示すように、右側面１０２ａ及び左側面１０２ｂに、輝度Ｌ１ａである反射面Ｒ（ｎ）２、暗部Ｄ、及び輝度Ｌ１ａ、（Ｌ１ａ＋Ｌ１ａ）、及びＬ２ａである部分をそれぞれ含む反射面Ｒ（ｎ）４を含む光路が光軸Ｏを対称に形成されることとなり、左右いずれの側面を用いた場合でも一定の発光ムラを含むこととなる。

以上のように、本発明の実施の形態の導光体によれば、発光ムラを軽減して灯具の面発光を良好に行うことが可能となるという効果を奏する。

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、導光体本体１０の端面１１は、光軸Ｏに対して直交する平面をなす第１のサブ端面１１ａと、第１のサブ端面１１ａより後退して、光源２０から遠ざかるともに、光軸Ｏに対して鈍角（後退角）となる角θにて傾斜した斜面をなす第２のサブ端面１１ｂとから構成されるものとしたが、図４（ａ）に示す、光軸Ｏに対して直交する平面をなす第１のサブ端面１３ａ及び第１のサブ端面１３ａの端面から直接第２のサブ端面１１ｂと同様の傾斜した斜面をなす第２のサブ端面１３ｂとから構成されるものとしてもよい。

更に、図４（ｂ）に示すように、第１のサブ端面１１ａと同一形状の第１のサブ端面１４ａと、第２のサブ端面１３ｂと同様に第１のサブ端面１４ａの端面から直接形成されることに加えて、傾斜した凹面を有する第２のサブ端面１４ｂとから構成されるものとしてもよい。更に、第１のサブ端面１１ａ及び第２のサブ端面１１ｂは、光軸Ｏの光軸により二等分されるものとしたが、不等分される構成であるとしてもよい。また、第１のサブ端面１１ａは光軸Ｏに対して直交する平面を有するとしたが、斜行する平面であってもよいし、曲面であるとしてもよい。

要するに、本発明の第１のサブ入射面及び第２のサブ入射面は、照明光の入射距離及び照明光の入射角の少なくともいずれか一方が互いに異なることにより、導光体本体内における第１のサブ入射面から入射した第１の入射光の反射面及び第２のサブ入射面から入射した第２の入射光の反射面が、導光体本体の側面に沿った輝度又は照度のばらつきが小さくなる向きに重なりあっていればよく、入射距離又は照明光の入射角のそれぞれを異ならせるための具体的な構成よって限定されるものではない。

更に、上記の説明においては、導光体本体１０の中心軸は一致するものとしたが、平行な配置であってもよいし、交差する配置であるとしてもよい。更に、導光体本体１０は直線状の形状を有するとしたが、曲線状であってもよい。

更に、上記の説明においては、導光体本体１０における第１のサブ端面１１ａにより形成される光路と第１のサブ端面１１ａにより形成される光路とを重ね合わせによって、光路の反射面となる左右いずれかの側面における輝度のばらつきが小さくなるようにするものとしたが、照度のばらつきを小さくするものとしてもよい。

以上のように、本発明は、導光体であって、少なくとも一端に設けられた入射面から照明光が入射される線状の導光体本体を備え、前記入射面は、前記照明光の光軸を含む平面で略二分された第１のサブ入射面と第２のサブ入射面とで、前記照明光の入射角及び入射距離の少なくともいずれか一方が、前記導光体本体内における前記第１のサブ入射面から入射した第１の入射光の反射面及び前記第２のサブ入射面から入射した第２の入射光の反射面が、前記導光体本体の側面に沿った輝度又は照度のばらつきが小さくなる向きに重なりあうように互いに異なっており、前記導光体本体には、前記第１のサブ入射面と前記第２のサブ入射面との境界に前記導光体本体の延出方向に沿った面が形成されているものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、発光ムラを軽減して灯具の面発光を良好に行うことが可能になるという効果を有し、例えば自動車その他車両の尾灯、制動灯その他灯具への適用において有用である。

１０ 導光体本体
１１ 端面
１１ａ、１３ａ、１４ａ 第１のサブ端面
１１ｂ、１３ｂ、１４ｂ 第２のサブ端面
１２ａ 右側面
１２ｂ 左側面
２０ 光源
Ｄ 暗部
Ｅ１ 第１の入射光
Ｅ２ 第２の入射光
Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ 輝度
Ｏ 光軸
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 反射面

Claims (1)

1. 少なくとも一端に設けられた入射面から照明光が入射される線状の導光体本体を備え、
   前記入射面は、前記照明光の光軸を含む平面で略二分された第１のサブ入射面と第２のサブ入射面とで、前記照明光の入射角及び入射距離の少なくともいずれか一方が、
   前記導光体本体内における前記第１のサブ入射面から入射した第１の入射光の反射面及び前記第２のサブ入射面から入射した第２の入射光の反射面が、前記導光体本体の側面に沿った輝度又は照度のばらつきが小さくなる向きに重なりあうように
   互いに異なっており、
   前記導光体本体には、前記第１のサブ入射面と前記第２のサブ入射面との境界に前記導光体本体の延出方向に沿った面が形成されている、
   導光体。

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