JP6875968B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状照明装置に関する。

従来、自動車内の運転席や助手席の手元を照らす車内照明用の面状照明装置が提供されている。また、透光性をさらに有する面状照明装置が近年求められている。

特開２０１０−１０５５６３号公報

しかしながら、透光性を有する面状照明装置において、透光性を維持しつつ、高い配光性を実現させることは困難であった。したがって、運転席や助手席の手元のみならず、運転者や助手席に座る人に対しても光が照射され、運転者や助手席に座る人がまぶしく感じる場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、透光性と高い配光性とを両立させることができる面状照明装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、光源と、導光板と、レンズとを備える。前記光源は、光を出射する。前記導光板は、側面と、一方の主面である出射面と、他方の主面である裏面とを有し、前記裏面にプリズムが形成され、前記光源から前記側面に入射される光を前記出射面から出射する。前記レンズは、前記光源と前記導光板の前記側面との間にあり、前記光源から出射された光の配光を制御する。前記プリズムは、前記出射面と略平行である第１領域と、前記出射面に対して傾斜する第２領域とを有し、前記光源は、前記側面に対して斜めに光を出射する。前記レンズは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズであり、出射面に頂角９０°のプリズムを有する。

本発明の一態様によれば、透光性と高い配光性とを両立させることができる。

図１Ａは、実施形態に係る面状照明装置の上面図である。 図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ−Ａ線の断面図である。 図２Ａは、図１Ａにおける領域Ｂの拡大図である。 図２Ｂは、図２ＡにおけるＥ−Ｅ線の断面図である。 図３Ａは、実施形態に係る光源ユニットの上面図である。 図３Ｂは、図３ＡにおけるＦ−Ｆ線の断面図である。 図４Ａは、実施形態に係るＴＩＲ−フレネル複合レンズを説明するための図である。 図４Ｂは、図４ＡにおけるＧ−Ｇ線の断面図である。 図５Ａは、実施形態に係る第１フィルムについて説明するための図である。 図５Ｂは、実施形態に係る第２フィルムについて説明するための図である。 図６Ａは、実施形態に係る配光分布の評価方法を説明するための図（１）である。 図６Ｂは、実施形態に係る配光分布の評価方法を説明するための図（２）である。 図６Ｃは、実施形態に係る配光分布の評価方法を説明するための図（３）である。 図７Ａは、実施形態の面状照明装置におけるマップランプ評価面の配光分布を示す図である。 図７Ｂは、マップランプ評価面における配光分布の断面を示す図である。 図８は、実施形態の面状照明装置における不要配光評価面の配光分布を示す図である。 図９は、実施形態の変形例に係る面状照明装置の上面図である。 図１０Ａは、実施形態の面状照明装置における不要配光評価面の配光分布を示す別の図である。 図１０Ｂは、実施形態の変形例に係る面状照明装置における不要配光評価面の配光分布を示す図である。

以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により面状照明装置の用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

＜面状照明装置の概要＞
まず、実施形態に係る面状照明装置１の概要について、図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら説明する。図１Ａは、実施形態に係る面状照明装置１の上面図であり、図１Ｂは、図１ＡにおけるＡ−Ａ線の断面図である。

面状照明装置１は、たとえば、自動車の運転席および助手席の手元を照らす車内照明灯に用いられる。面状照明装置１は、第１照明部１ａと、第２照明部１ｂとを有し、中心Ｃを軸に第１照明部１ａおよび第２照明部１ｂが左右対称に構成される。

第１照明部１ａは、たとえば、車内の助手席側（図１Ａでは右下側）に出射される光１０１ａを発する光源であり、第２照明部１ｂは、たとえば、車内の運転席側（図１Ａでは左下側）に出射される光１０１ｂを発する光源である。なお、以降においては、面状照明装置１から出射される光１０１ａ、１０１ｂを総称して「光１０１」と呼称する場合がある。

図１Ａに示すように、面状照明装置１は、ＬＥＤ１０と、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０と、視野制御フィルム３０と、導光板４０と、ハウジングフレーム５０とを備える。

なお、以下においては、説明の便宜上、第２照明部１ｂに対して第１照明部１ａが配置される方向をＸ軸正方向とし、導光板４０に対してＬＥＤ１０が配置される方向をＹ軸正方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向とする。

ＬＥＤ１０は、光源の一例であり、点状の光源である。そして、ＬＥＤ１０は、発光面１０ａ（図３Ａ参照）からＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０に向けて光を出射する。

ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、棒状の部材であり、光の配光を制御する。ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、ＬＥＤ１０と視野制御フィルム３０との間に配置され、ＬＥＤ１０から入射された光の配光を制御して、かかる制御された光を視野制御フィルム３０に出射する。これにより、ＬＥＤ１０で発光された光をより多く導光板４０に導くことができることから、面状照明装置１の発光効率を向上させることができる。なお、かかるＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の詳細については後述する。

視野制御フィルム３０は、棒状の部材であり、光の配光角度を制御する。視野制御フィルム３０は、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０と導光板４０との間に配置され、ＬＥＤ１０から入射された光の配光角度を制御して、かかる制御された光を導光板４０に出射する。また、視野制御フィルム３０は、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを有する。なお、かかる視野制御フィルム３０の詳細については後述する。

ここまで説明したＬＥＤ１０と、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０と、視野制御フィルム３０とで構成される光源ユニット２が、導光板４０の側面４０ｃに沿って複数並んで配置される。そして、かかる複数の光源ユニット２が、導光板４０の側面４０ｃに形成される入射面４０ｇに対して、かかる入射面４０ｇの法線方向に向かう線状（又は帯状）の光１００ａ、１００ｂを出射する。

このように、線状の光を発する光源ユニット２を複数並べて用いることにより、導光板４０から光を発光させることができる。なお、第１照明部１ａでは光源ユニット２から光１００ａが出射され、第２照明部１ｂでは光源ユニット２から光１００ｂが出射される。なお、以降においては、光１００ａ、１００ｂを総称して「光１００」と呼称する場合がある。

ハウジングフレーム５０は、光源ユニット２や導光板４０を保持し収納する。ハウジングフレーム５０は、たとえば、合成樹脂や金属で形成される。また、図１Ｂに示すように、ハウジングフレーム５０には、導光板４０の主面４０ｅ側に開口部５０ａが形成され、導光板４０の主面４０ｆ側に開口部５０ｂが形成されている。そして、かかる開口部５０ａ、５０ｂから導光板４０が露出している。

なお、図１Ａにおいて、説明の便宜上、光源ユニット２が配置された箇所におけるハウジングフレーム５０のＺ軸正方向側の部分の図示が省略されている。

導光板４０は、上面視で略矩形状に形成されており、第１照明部１ａに含まれる第１導光部４０ａと、第２照明部１ｂに含まれる第２導光部４０ｂとを有する。すなわち、導光板４０は、中心Ｃを境界にして第１導光部４０ａと第２導光部４０ｂとに仮想的に分けられる。

また、導光板４０は、図１Ｂに示すように、複数の光源ユニット２に向かい合う側面４０ｃと、かかる側面４０ｃとは反対側の側面４０ｄと、主面４０ｅと、かかる主面４０ｅとは反対側の主面４０ｆとを有する。

側面４０ｃは、図１Ａに示すように、Ｘ軸方向に延在する面である。側面４０ｃは、複数の入射面４０ｇを有し、かかる入射面４０ｇは、側面４０ｃに対して傾斜するテーパ形状を有する。具体的には、入射面４０ｇは、中心Ｃから外側に向かうにしたがい徐々に反対側の側面４０ｄとの距離が遠くなるように傾斜している。

また、導光板４０は、図１Ｂに示すように、中心Ｃと平行に切断した場合に、側面４０ｃから側面４０ｄに向かうにしたがい徐々に厚さが小さくなるくさび形状を有する。すなわち、導光板４０は、光源ユニット２から離れるほど主面４０ｅと主面４０ｆとの間隔が狭くなる。

主面４０ｅ、４０ｆは、ＸＹ平面に沿って広がる略矩形状の面である。主面４０ｅは、入射面４０ｇから入射された光が出射される出射面である。そのため、以下の説明では、主面４０ｅを「出射面４０ｅ」と表記する。また、裏側の主面４０ｆを「裏面４０ｆ」と表記する。

導光板４０は、透明材料（たとえば、ポリカーボネート樹脂）で構成されており、所望の透光性を有する。たとえば、導光板４０は、全体が透けており、裏面４０ｆ側に存在する物体が、ハウジングフレーム５０の開口部５０ａ、５０ｂを介して、出射面４０ｅ側から視認できるように構成される。

図１Ｂに示すように、出射面４０ｅは、光源ユニット２から導光板４０に照射される光１００と略平行に配置される。一方で、裏面４０ｆは、光１００から傾斜して配置される。また、裏面４０ｆには、複数のプリズム４０ｈ（図２Ａ参照）が並んで配置される。つづいて、導光板４０に形成されるプリズム４０ｈの詳細について、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら説明する。

＜導光板に形成されるプリズムの詳細＞
図２Ａは、図１Ａにおける領域Ｂの拡大図である。すなわち、図２Ａは第１導光部４０ａおよび第２導光部４０ｂの拡大図である。また、図２Ｂは、図２ＡにおけるＥ−Ｅ線の断面図である。

図２Ｂに示すように、導光板４０の裏面４０ｆには、複数のプリズム４０ｈがＹ軸方向に沿って並んで形成される。プリズム４０ｈは、第１領域４０ｈ１と第２領域４０ｈ２とを有する。

第１領域４０ｈ１は、略平面状であり、図２Ｂに示すように、出射面４０ｅと略平行である。第２領域４０ｈ２は、略平面状であり、出射面４０ｅに対して傾斜している。具体的には、第２領域４０ｈ２は、光源ユニット２から遠ざかるにしたがい、出射面４０ｅに近づく方向に傾斜している。また、１つのプリズム４０ｈの第２領域４０ｈ２は、隣接するプリズム４０ｈの第１領域４０ｈ１に連続して形成される。

かかる断面形状を有するプリズム４０ｈが、図２Ｂに示すように、光源ユニット２から導光板４０に照射される光１００の進路を変更させて、面状照明装置１から出射される光１０１として出射面４０ｅから出射させる。具体的には、プリズム４０ｈの第２領域４０ｈ２で出射面４０ｅに向けて光１００が反射される。このように、プリズム４０ｈによって、光１０１の配光を制御することができる。

また、第１領域４０ｈ１と出射面４０ｅとを略平行にすることにより、裏面４０ｆ側に存在する物体を出射面４０ｅ側から視認する際に、視認される物体の物理的な連続性を高くすることができる。すなわち、第１領域４０ｈ１と出射面４０ｅとを略平行にすることにより、視認される物体の歪みを小さくすることができる。したがって、導光板４０は高い透光性を有する。

さらに、第１領域４０ｈ１を出射面４０ｅと略平行にすることにより、入射される光１００が、第１領域４０ｈ１で反射する際に、出射される光１０１の角度θがずれることを抑制することができる。したがって、光１０１の配光分布を精度よく制御することができる。

実施形態では、さらに、図２Ａに示すように、プリズム４０ｈの第１領域４０ｈ１および第２領域４０ｈ２の延伸方向に対して、光源ユニット２からの光１００ａおよび光１００ｂが斜めに入射する。具体的には、第１導光部４０ａでは、光１００ａがＸ軸負方向かつＹ軸正方向からＸ軸正方向かつＹ軸負方向に向かって入射され、第２導光部４０ｂでは、光１００ｂがＸ軸正方向かつＹ軸正方向からＸ軸負方向かつＹ軸負方向に向かって入射される。

一方で、第１導光部４０ａおよび第２導光部４０ｂでは、第１領域４０ｈ１および第２領域４０ｈ２が、いずれもＸ軸方向に向かって延びている。すなわち、プリズム４０ｈは、側面４０ｃに沿った方向に延伸する。

このように、プリズム４０ｈの延伸方向に対して光源ユニット２からの光１００ａ、１００ｂを斜めに入射することにより、図２Ａに示すように、光１００ａ、１００ｂのＸ軸方向における進路を変更させて、進路が変更された光１０１ａ、１０１ｂを出射面４０ｅから出射させることができる。

具体的には、第１導光部４０ａではＸ軸正方向かつＹ軸負方向に向かって光１０１ａが出射され、第２導光部４０ｂでは、Ｘ軸負方向かつＹ軸負方向に向かって光１０１ｂが出射される。すなわち、導光板４０からは、光源ユニット２から離れる方向かつＸ軸方向の両方向に向かって光が出射される。このように、プリズム４０ｈにより、光１０１の配光分布を精度よく制御することができる。

ここまで説明したように、実施形態に係る面状照明装置１では、側面４０ｃに対して斜めに入射される光１００を、側面４０ｃに沿って形成されるプリズム４０ｈで向きを変化させることにより、光１０１の配光分布（導光板４０の出射面４０ｅにおける直交する２軸方向の配光分布）を精度よく制御することができる。また、上述のように、面状照明装置１では導光板４０が高い透光性を有する。すなわち、実施形態によれば、透光性と高い配光性とを両立させることができる。

また、実施形態では、図２Ａに示すように、第１導光部４０ａに形成されるプリズム４０ｈと、第２導光部４０ｂに形成されるプリズム４０ｈとが、同じ方向に向かって連続的に形成されるとよい。換言すると、第１導光部４０ａと第２導光部４０ｂとの間にプリズム４０ｈの形状が変化する境界線が形成されないとよい。

もし仮に、第１導光部４０ａと第２導光部４０ｂとの間にプリズム４０ｈの形状が変化する境界線が形成される場合、面状照明装置１の第１照明部１ａと第２照明部１ｂとのいずれかのみが発光する際に、導光板４０内を通る光がかかる境界線で乱反射を起こし、境界線が見切り線として運転者や助手席に座る人に目視されてしまう。

また、面状照明装置１が点灯していない場合でも、かかる境界線が目視可能であることから、プリズム４０ｈの形状が変化する境界部において導光板４０の透光性が低下してしまう。

しかしながら、実施形態では、第１導光部４０ａと第２導光部４０ｂとの間にプリズム４０ｈの形状が変化する境界線が形成されないことから、境界線が見切り線として目視されることを抑制することができる。さらに、プリズム４０ｈの形状が変化する境界部において、導光板４０の透光性が低下することも抑制することができる。

また、実施形態では、図１Ａに示したように、入射面４０ｇは、側面４０ｃに対して傾斜するテーパ形状を有するとよい。これにより、出射させたい運転席側や助手席側にあらかじめある程度傾けた光１００を入射面４０ｇに略垂直に入射させることができることから、入射効率が向上するとともに、導光板４０内で所定の方向に向いた光１０１を出射させる際に、かかる光１０１の配光分布を精度よく制御することができる。

したがって、実施形態によれば、運転者や助手席に座る人の手元のみに限定して光を照らすことができることから、運転者や助手席に座る人がまぶしく感じることを抑制することができる。

さらに、実施形態では、第１照明部１ａと第２照明部１ｂとで異なる傾きのテーパ形状を有する入射面４０ｇが形成されている。これにより、第１導光部４０ａと第２導光部４０ｂとに形成されるプリズム４０ｈを同じ方向に向かって連続的に形成したとしても、異なる２方向に光１０１ａ、１０１ｂを出射させることができる。

また、実施形態では、図１Ａに示したように、各照明部（第１照明部１ａおよび第２照明部１ｂ）に複数（実施形態では２個）の光源ユニット２が配置される場合に、それぞれの光源ユニット２と向かい合う入射面４０ｇの側面４０ｃに対する傾斜角度が異なるとよい。

これにより、各光源ユニット２の配光中心をずらすことができることから、運転者や助手席に座る人の手元における所望の配光面積より、出射される光１０１の配光分布が小さくなった場合にも、所望の配光面積すべてを照射可能な配光分布を得ることができる。

なお、実施形態では、すべての入射面４０ｇが側面４０ｃに対して傾斜した例について示しているが、すべての入射面４０ｇが側面４０ｃに対して傾斜している必要はなく、少なくとも１つの入射面４０ｇが側面４０ｃに対して傾斜していればよい。

また、実施形態では、第１領域４０ｈ１と出射面４０ｅとが完全に平行である必要はない。たとえば、第１領域４０ｈ１は、出射面４０ｅとの成す角度が０°以上５°以下であればよい。さらに、第１領域４０ｈ１は、出射面４０ｅとの成す角度が０°以上１°以下であれば好ましく、出射面４０ｅとの成す角度が０°以上０．５°以下であればより好ましい。

また、実施形態では、図２Ｂに示すように、プリズム４０ｈのＹ軸方向における長さＬ１に対する、第１領域４０ｈ１のＹ軸方向における長さＬ２の比率が、６０％以上１００％未満であればよい。なお、長さＬ１は、長さＬ２と、第２領域４０ｈ２のＹ軸方向における長さＬ３との和である。

また、プリズム４０ｈのプリズム角度φ１を所定の角度に設定することにより、光１０１の出射角度θを適宜制御することができる。これにより、運転者や助手席に座る人の手元のみに限定して光を照らすことができることから、運転者や助手席に座る人がまぶしく感じることを抑制することができる。

＜光源ユニットの詳細＞
つづいて、実施形態に係る光源ユニット２の詳細について説明する。最初に、光源ユニット２の構成について、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら説明する。図３Ａは、実施形態に係る光源ユニット２の上面図であり、図３Ｂは、図３ＡにおけるＦ−Ｆ線の断面図である。なお、図３Ａでは、手前側の黒色樹脂６１、白色樹脂６２および反射フィルム６３の図示を省略している。

上述のように、光源ユニット２は、ＬＥＤ１０と、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０と、視野制御フィルム３０とを備える。また、視野制御フィルム３０は、第１フィルム３１と、第２フィルム３２とを有する。

ＬＥＤ１０は、光を発する発光面１０ａを有し、かかる発光面１０ａがＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の入光面２０ａに対向した状態で、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の入光面２０ａ側に配置される。そして、ＬＥＤ１０は、発光面１０ａからＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の入光面２０ａに向けて光を出射する。

ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、光の配光を制御する。ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、ＬＥＤ１０と視野制御フィルム３０との間に配置される。ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、ＬＥＤ１０の発光面１０ａに対向する入光面２０ａと、かかる入光面２０ａとは反対側の出光面２０ｂとを有する。

ここで、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の詳細について、図４Ａおよび図４Ｂを参照しながら説明する。図４Ａは、実施形態に係るＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０を説明するための図である。

ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の入光面２０ａには、複数のプリズム２０ｃ、２０ｄが長手方向に並んで形成される。かかる複数のプリズム２０ｃ、２０ｄは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の中心を基準に左右対称に形成される。

プリズム２０ｃは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０における内側の領域に形成され、プリズム２０ｄは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０における外側の領域に形成される。そして、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、プリズム２０ｃが屈折型プリズムであり、プリズム２０ｄが全反射型プリズムとしてのＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズムであるリニアフレネルレンズとして構成される。

そして、図４Ａに示すように、ＬＥＤ１０から放射状に出射される光１０２は、プリズム２０ｃでは屈折され、プリズム２０ｄでは内部で全反射されることにより、傾斜角が小さくなるようにその配向性が制御される。したがって、プリズム２０ｃ、２０ｄにより、長手方向の配光分布を精度よく制御することができる。

図４Ｂは、図４ＡにおけるＧ−Ｇ線の断面図である。図４Ｂに示すように、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の出光面２０ｂには、複数のプリズム２０ｅが、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の短手方向に沿って並んで形成される。プリズム２０ｅは、傾斜面２０ｅ１と傾斜面２０ｅ２とを有する。

傾斜面２０ｅ１は、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の短手方向における一端（側面２０ｇ側）から他端（側面２０ｈ側）に向かうにしたがい、出光面２０ｂに平行な面２０ｆから離れる方向に傾斜している。傾斜面２０ｅ２は、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の短手方向における一端（側面２０ｇ側）から他端（側面２０ｈ側）に向かうにしたがい、出光面２０ｂに平行な面２０ｆに近づく方向に傾斜している。

そして、傾斜面２０ｅ１と傾斜面２０ｅ２との成す角（プリズム２０ｅの頂角）の頂角度φ２は、たとえば９０°である。また、傾斜面２０ｅ１と面２０ｆとの成す角度φ３、および傾斜面２０ｅ２と面２０ｆとの成す角度φ４は、たとえば４５°である。

ここで、図４Ｂに示すように、プリズム２０ｅが、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０から出射される光１０３の進路を出光面２０ｂと垂直な方向に変更させることにより、かかる光１０３をより多く視野制御フィルム３０に入射させることができる。このように、プリズム２０ｅにより、短手方向の配光分布を精度よく制御することができる。

すなわち、実施形態に係るＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０では、プリズム２０ｃ、２０ｄ、２０ｅにより、長手方向および短手方向の配光分布を精度よく制御することができる。

なお、プリズム２０ｅの頂角度φ２を９０°にした場合、導光板４０の出射面４０ｅにおける短手方向の配光角を最も狭くすることができる。一方で、頂角度φ２を９０°より大きくすることによって、導光板４０の出射面４０ｅにおける短手方向の配光を広くすることができる。

図３Ａおよび図３Ｂの説明に戻る。視野制御フィルム３０は、光の配光角度を制御する。視野制御フィルム３０は、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０と導光板４０との間に配置され、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを有する。

第１フィルム３１は、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０の出光面２０ｂに対向する入光面３１ａと、かかる入光面３１ａとは反対側の出光面３１ｂとを有する。また、第２フィルム３２は、第１フィルム３１の出光面３１ｂに対向する入光面３２ａと、かかる入光面３２ａとは反対側の出光面３２ｂとを有する。

ここで、第１フィルム３１および第２フィルム３２の詳細について、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａは、実施形態に係る第１フィルム３１について説明するための図であり、具体的には第１フィルム３１を導光板４０の出射面４０ｅと平行な面で切断した場合の断面図である。

図５Ａに示すように、第１フィルム３１は、基材である光透過部３１ｃと、複数の光吸収部３１ｄとを有する。光透過部３１ｃは、光を透過する機能を有し、たとえば、光透過性樹脂で構成される。光吸収部３１ｄは、光を吸収する機能を有し、たとえば、光吸収性樹脂で構成される。かかる光吸収部３１ｄは、帯形状を有し、かかる帯形状の長手方向が所定の向き（たとえば、導光板４０の出射面４０ｅと平行な面で切断した場合に、入光面３１ａと垂直な方向）に揃って向くように配置される。

これにより、図５Ａに示すように、たとえば、入光面３１ａと垂直な方向に対する傾きが小さい光１０４や光１０５が入光面３１ａから出光面３１ｂまで光透過部３１ｃを透過することができるのに対し、入光面３１ａと垂直な方向に対する傾きが大きい光１０６は光吸収部３１ｄで吸収され、出光面３１ｂまで到達できない。

すなわち、第１フィルム３１を設けることにより、導光板４０の出射面４０ｅと平行な面で切断した場合に、入光面３１ａと垂直な方向から大きく外れる不要な光（たとえば、光１０６）が導光板４０に入光することを抑制することができる。これにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光のＸ軸方向における配光性を向上させることができる。

実施形態では、導光板４０の出射面４０ｅと平行な面で切断した場合に、第１フィルム３１の出光面３１ｂから出光する光が、半値全幅で２０°以下であるとよい。また、第１フィルム３１は、導光板４０の出射面４０ｅと平行な面で切断した場合に、配光角度を±６０°以下の範囲で制限するとよい。これにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光のＸ軸方向における配光性をさらに向上させることができる。

図５Ｂは、実施形態に係る第２フィルム３２について説明するための図であり、具体的には、第２フィルム３２を長手方向と垂直な面で切断した場合の断面図である。

第２フィルム３２は、第１フィルム３１と同様に、基材である光透過部３２ｃと、複数の光吸収部３２ｄとを有する。一方で、帯形状を有する光吸収部３２ｄは、第１フィルム３１と異なり、第２フィルム３２を長手方向と垂直な面で切断した場合に、帯形状の長手方向が入光面３２ａと垂直な方向に揃って向くように配置される。

これにより、図５Ｂに示すように、長手方向と垂直な面で切断した場合に、入光面３２ａから出光面３２ｂまでの光透過部３２ｃを、入光面３２ａと垂直な方向に対する傾きが小さい光１０７や光１０８は透過することができる。これに対し、入光面３２ａと垂直な方向に対する傾きが大きい光１０９は光吸収部３２ｄで吸収され、出光面３２ｂまで到達できない。

すなわち、第２フィルム３２を設けることにより、第２フィルム３２の長手方向と垂直な面で切断した場合に、入光面３２ａと垂直な方向から大きく外れる不要な光（たとえば、光１０９）が導光板４０に入光することを抑制することができる。

実施形態では、長手方向と垂直な面で切断した場合に、第２フィルム３２の出光面３２ｂから出光する光が、半値全幅で２０°以下であるとよい。また、第２フィルム３２は、長手方向と垂直な面で切断した場合に、配光角度を±６０°以下の範囲で制限するとよい。これにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光のＹ軸方向における配光性をさらに向上させることができる。

ここまで説明したように、実施形態では、光吸収部３１ｄ、３２ｄの配置が異なる第１フィルム３１と第２フィルム３２とを組み合わせて視野制御フィルム３０を構成することにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光のＸ軸方向およびＹ軸方向における配光性を向上させることができる。

なお、視野制御フィルム３０は、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを直接貼り合わせて構成してもよい。これにより、第１フィルム３１と第２フィルム３２との間での屈折率の変化を抑制することができることから、第１フィルム３１と第２フィルム３２との間で光が減衰することを抑制することができる。したがって、面状照明装置１の発光効率を向上させることができる。

また、視野制御フィルム３０において、第１フィルム３１と第２フィルム３２との配置は図３Ａなどに示した場合に限られず、第２フィルム３２を第１フィルム３１よりＬＥＤ１０に近い位置に（すなわち、第１フィルム３１と第２フィルム３２とを逆に）配置してもよい。

図３Ａおよび図３Ｂの説明に戻る。光源ユニット２は、ここまで説明した構成部材の他に、ＦＰＣ６０と、黒色樹脂６１と、白色樹脂６２と、鏡面反射フィルム６３とをさらに備える。

ＦＰＣ６０は、ＬＥＤ１０が実装される基板である。ＦＰＣ６０は、ＬＥＤ１０を実装可能に構成される実装面を有し、かかる実装面にＬＥＤ１０の発光面１０ａとは反対側の面が接合される。

ＦＰＣ６０には、図示しない駆動回路が接続される。そして、かかる駆動回路により、ＦＰＣ６０を介してＬＥＤ１０が駆動され、ＬＥＤ１０が点灯する。すなわち、ＬＥＤ１０は、実装されるＦＰＣ６０が発光面１０ａと略平行であるトップビュー型のＬＥＤである。なお、ＬＥＤ１０は、トップビュー型のＬＥＤに限られず、実装されるＦＰＣ６０が発光面１０ａと直交するサイドビュー型のＬＥＤであってもよい。

黒色樹脂６１は、ポリカーボネートなどで構成され、高い吸収率を有する樹脂である。黒色樹脂６１は、箱形状を有し、光源ユニット２の各構成部材を囲むように設けられる。

白色樹脂６２は、ポリカーボネートなどで構成され、高い反射率を有する樹脂である。白色樹脂６２は、黒色樹脂６１と光源ユニット２の各構成部材との間に設けられる。白色樹脂６２には、ＬＥＤ１０とＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０との間に断面略扇状の開口部６２ａが形成され、かかる開口部６２ａをＬＥＤ１０から出射された光が通過して、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０に到達する。

鏡面反射フィルム６３は、高い反射率を有するフィルムであり、白色樹脂６２に形成される開口部６２ａを囲むように設けられる。かかる鏡面反射フィルム６３を設けることにより、ＬＥＤ１０から開口部６２ａを通過してＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０に到達する光の減衰を抑制することができる。したがって、面状照明装置１の発光効率を向上させることができる。

なお、図３Ａおよび図３Ｂに示す例では、鏡面反射フィルム６３がＬＥＤ１０に隣接しないように設けられているが、これは、発光時にＬＥＤ１０から発せられる熱により鏡面反射フィルム６３が劣化する恐れがあるからである。したがって、耐熱性の高い鏡面反射フィルム６３を用いて、ＬＥＤ１０に隣接するように鏡面反射フィルム６３を設けることにより、面状照明装置１の発光効率をさらに向上させることができる。

＜配光分布の評価結果＞
次に、実施形態に係る面状照明装置１における配光分布の評価結果について説明する。まずは、配光分布の評価条件の詳細について、図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。

図６Ａ〜図６Ｃは、実施形態に係る配光分布の評価方法を説明するための図（１）〜図（３）であり、実施形態に係る面状照明装置１に対して４つの異なる評価面の評価系における配置について示した図である。なお、図６Ａは、評価系に対する上からの視点を示しており、図６Ｂは、評価系に対する横からの視点を示しており、図６Ｃは、評価系に対する正面からの視点を示している。

面状照明装置１は、評価系の上方中央部分に配置され、図６Ｂに示すように、水平方向から車両後方側が高くなるように１１°傾斜させている。なお、開口部５０ａの中心が座標原点であり、開口部５０ａおよび開口部５０ｂの周囲に部材などは配置されていない。

また、面状照明装置１の周囲には、４つの異なる評価面であるマップランプ評価面２００と、不要配光評価面２０１と、アイポイント評価面２０２、２０３とが配置される。そして、面状照明装置１から助手席側のマップランプ評価面２００に向けて出射される光１０１ａについての各評価面における配光分布を評価する。

マップランプ評価面２００は、助手席に座る人の手元に対応する面であり、面状照明装置１で明るくしたい面である。マップランプ評価面２００は、座標原点から下方に４３０ｍｍ、助手席側に４００ｍｍ、前方に２３０ｍｍ移動した箇所を中心とした面であり、図６Ｂに示すように、水平方向から車両前方側が高くなるように４０°傾いている。

なお、マップランプ評価面２００における評価基準としては、照射中心からφ２００ｍｍ内で照度が６０（ｌｘ）以上であり、かつ照射中心からφ４００ｍｍ内で照度が６（ｌｘ）以上であれば基準を満たすとする。

不要配光評価面２０１は、面状照明装置１の直下に対応する面であり、面状照明装置１で明るくしたくない面である。不要配光評価面２０１は、座標原点から下方に８５０ｍｍ移動した箇所を中心として、水平方向に延びた幅１４００ｍｍ×長さ１０００ｍｍの面である。なお、不要配光評価面２０１における評価基準としては、評価中心において照度が３（ｌｘ）以下であれば基準を満たすとする。

アイポイント評価面２０２は、助手席に座る人の目元に対応する面であり、面状照明装置１で明るくしたくない面である。アイポイント評価面２０２は、座標原点から下方に１３０ｍｍ、助手席側に４００ｍｍ、後方に１８０ｍｍ移動した箇所を中心とした面であり、図６Ｂに示すように、垂直方向に延びた幅２７０ｍｍ×長さ１６０ｍｍの面である。

アイポイント評価面２０３は、運転者の目元に対応する面であり、面状照明装置１で明るくしたくない面である。座標原点から下方に１３０ｍｍ、運転席側に４００ｍｍ、後方に１８０ｍｍ移動した箇所を中心とした面であり、図６Ｂに示すように、垂直方向に延びた幅２７０ｍｍ×長さ１６０ｍｍの面である。

なお、アイポイント評価面２０２、２０３における評価基準としては、評価面での照度の平均値が０．１（ｌｘ）以下であれば基準を満たすとする。

つづいて、上述の評価条件に基づいて評価した結果について説明する。図７Ａは、実施形態の面状照明装置１におけるマップランプ評価面２００の配光分布を示す図であり、図７Ｂは、マップランプ評価面２００における配光分布の断面を示した図である。

なお、図７Ａおよび以降の図面に示す配光分布は、色が濃いほど輝度が大きいことを示している。また、図７Ｂは、図７Ａに示した配光分布のうち、断面２００ａ（垂直方向における配光分布に対応）および断面２００ｂ（水平部分における配光分布に対応）における断面での輝度を示している。

さらに、評価に用いた面状照明装置１では、導光板４０の出射面４０ｅと平行な面で切断した場合における第１フィルム３１の配光角度が±６０°の範囲で制限されており、長手方向と垂直な面で切断した場合における第２フィルム３２の配光角度が±３０°の範囲で制限されている。

実施形態では、図７Ａに示すように、マップランプ評価面２００の中央領域において、高い照度を実現していることがわかる。また、図７Ｂに示すように、垂直方向と水平方向とのいずれにおいても、基準値以上の高い照度を実現していることがわかる。したがって、実施形態によれば、マップランプ評価面２００に対して高い配光分布を実現することができる。

図８は、実施形態の面状照明装置１における不要配光評価面２０１の配光分布を示す図である。図８に示すように、面状照明装置１の直下にある不要配光評価面２０１の評価中心２０１ａは照度が小さくなっている。具体的には、評価中心２０１ａにおける照度は２．３（ｌｘ）であり、基準（照度が３（ｌｘ）以下）を満たす低い不要配光の照度を実現していることがわかる。したがって、実施形態によれば、面状照明装置１からの不要な配光を抑制することができる。

なお、図８には、右下側に照度が高い領域２０１ｂが存在するが、かかる領域２０１ｂはマップランプ評価面２００に照射された光１０１ａが照射される領域であり、不要な配光ではない。

また、アイポイント評価面２０２、２０３における配光分布については図示しないが、いずれも基準値（評価面での照度の平均値が０．１（ｌｘ）以下）を満たしていた。したがって、実施形態によれば、運転者や助手席に座る人がまぶしく感じることを抑制することができる。

＜変形例＞
以降においては、実施形態の変形例について説明する。なお、以降の説明では実施形態と同じ部位については同じ符号を付し、重複する説明については省略する場合がある。図９は、実施形態の変形例に係る面状照明装置１の上面図である。

図９に示すように、変形例では、導光板４０のＸ軸方向における端面４０ｋ、４０ｍに、新たに光吸収部７０が設けられる。たとえば、光吸収部７０は、端面４０ｋ、４０ｍに黒色印刷を施すことにより形成される。これにより、光源ユニット２から出射され、端面４０ｋまたは端面４０ｍに到達した光が、照射したい方向（助手席側または運転席側）と反対方向に出射されることを抑制することができる。

図１０Ａは、実施形態の面状照明装置１における不要配光評価面２０１の配光分布を示す別の図である。なお、図１０Ａでは、配光分布を対数表示で示していることから、低い照度の不要配光がさらにわかりやすく示されている。

図１０Ａに示すように、実施形態では、面状照明装置１から助手席側のみに光１０１ａが照射されているにもかかわらず、運転席側の領域２０１ｃにも不要な配光がわずかに照射されていることがわかる。これは、導光板４０の内部において、助手席側の端面４０ｋで光が運転席側に反射していることに起因する。

図１０Ｂは、実施形態の変形例に係る面状照明装置１における不要配光評価面２０１の配光分布を示す図であり、図１０Ａと同様に、配光分布を対数表示で示している。図１０Ｂに示すように、端面４０ｋ、４０ｍに接するように光吸収部７０を設けることにより、上述の領域２０１ｃにおける照度が低減することがわかる。

したがって、変形例によれば、面状照明装置１からの不要な配光をさらに抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の実施形態では、助手席側を照らす第１照明部１ａと、運転席側を照らす第２照明部１ｂとが左右対称に構成されていたが、必ずしも左右対称に構成する必要はない。たとえば、助手席側および運転席側のそれぞれに必要な照射位置や照度に基づいて、光源ユニット２の数や入射面４０ｇのテーパ角度などを適宜調整してもよい。

また、上述の実施形態では、光源ユニット２にＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０が設けられた例について示したが、光源ユニット２に設けられるレンズはＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０に限られず、凸レンズや凹レンズ、複合レンズなどを設けてもよい。

以上のように、実施形態に係る面状照明装置１は、光源（ＬＥＤ１０）と、導光板４０とを備える。光源（ＬＥＤ１０）は、光を出射する。導光板４０は、側面４０ｃと、一方の主面である出射面４０ｅと、他方の主面である裏面４０ｆとを有し、裏面４０ｆにプリズム４０ｈが形成され、光源（ＬＥＤ１０）から側面４０ｃに入射される光を出射面４０ｅから出射する。そして、プリズム４０ｈは、出射面４０ｅと略平行である第１領域４０ｈ１と、出射面４０ｅに対して傾斜する第２領域４０ｈ２とを有し、光源（ＬＥＤ１０）は、側面４０ｃに対して斜めに光１００を出射する。これにより、透光性と高い配光性とを両立させることができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、プリズム４０ｈは、側面４０ｃに沿った方向に延伸し、光源（ＬＥＤ１０）は、プリズム４０ｈの延伸方向に対して斜めに光１００を出射する。これにより、透光性と高い配光性とを両立させることができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、側面４０ｃは、光源（ＬＥＤ１０）からの光１００が入射される入射面４０ｇを有し、入射面４０ｇは、側面４０ｃに対して傾斜するテーパ形状を有する。これにより、導光板４０内で所定の方向に向いた光１０１を出射させる際に、かかる光１０１の配光分布を精度よく制御することができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、側面４０ｃは、入射面４０ｇを複数有し、複数の入射面４０ｇは、側面４０ｃに対して傾斜する角度が異なる。これにより、運転者や助手席に座る人の手元における所望の配光面積より、出射される光１０１の配光分布が小さくなった場合にも、所望の配光面積すべてを照射可能な配光分布を得ることができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、導光板４０は、所定の方向に光１０１ａを出射する第１導光部４０ａと、第１導光部４０ａとは異なる方向に光１０１ｂを出射する第２導光部４０ｂとを有する。これにより、異なる２つの方向を両方照らすことができる面状照明装置１を実現することができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、第１導光部４０ａから出射される光１０１ａと、第２導光部４０ｂから出射される光１０１ｂとは、互いに離れた方向に出射される。これにより、助手席側と運転席側とを両方照らすことができる面状照明装置１を実現することができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、第１導光部４０ａに形成されるプリズム４０ｈと第２導光部４０ｂに形成されるプリズム４０ｈとが同じ方向に向かって連続的に形成される。これにより、第１導光部４０ａと第２導光部４０ｂとの境界線が見切り線として目視されることを抑制することができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１は、光源（ＬＥＤ１０）と導光板４０の側面４０ｃとの間に、光源（ＬＥＤ１０）から出射された光の配光を制御するレンズ（ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０）を備える。これにより、面状照明装置１の発光効率を向上させることができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、レンズは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０である。これにより、長手方向の配光分布を精度よく制御することができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、ＴＩＲ−フレネル複合レンズ２０は、出光面２０ｂに頂角が９０°のプリズム２０ｅを有する。これにより、短手方向の配光分布を精度よく制御することができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１は、光源（ＬＥＤ１０）と導光板４０の側面４０ｃとの間に、配光角度を制限可能に構成される視野制御フィルム３０を備える。これにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光の配光性を向上させることができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、視野制御フィルム（第１フィルム３１）は、出射面４０ｅと平行な面で切断した場合に、配光角度を±６０°以下の範囲で制限する。これにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光のＸ軸方向における配光性をさらに向上させることができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、視野制御フィルム（第２フィルム３２）は、長手方向と垂直な面で切断した場合に、配光角度を±６０°以下の範囲で制限する。これにより、導光板４０で向きが変えられて出射される光のＹ軸方向における配光性をさらに向上させることができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 面状照明装置、２ 光源ユニット、１０ ＬＥＤ（光源）、２０ ＴＩＲ−フレネル複合レンズ、２０ｂ 出光面、２０ｅ プリズム、３０ 視野制御フィルム、３１ 第１フィルム、３２ 第２フィルム、４０ 導光板、４０ａ 第１導光部、４０ｂ 第２導光部、４０ｃ 側面、４０ｅ 出射面、４０ｆ 裏面、４０ｇ 入射面、４０ｈ プリズム、４０ｈ１ 第１領域、４０ｈ２ 第２領域、１００，１００ａ，１００ｂ，１０１，１０１ａ，１０１ｂ 光

Claims (14)

1. 光を出射する光源と、
   側面と、一方の主面である出射面と、他方の主面である裏面とを有し、前記裏面にプリズムが形成され、前記光源から前記側面に入射される光を前記出射面から出射する導光板と、
   前記光源と前記導光板の前記側面との間にあり、前記光源から出射された光の配光を制御するレンズと、
   を備え、
   前記プリズムは、
   前記出射面と略平行である第１領域と、前記出射面に対して傾斜する第２領域とを有し、
   前記光源は、前記側面に対して斜めに光を出射し、
   前記レンズは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズであり、
   前記ＴＩＲ−フレネル複合レンズは、出射面に頂角９０°のプリズムを有する、
   面状照明装置。
2. 光を出射する光源と、
   側面と、一方の主面である出射面と、他方の主面である裏面とを有し、前記裏面にプリズムが形成され、前記光源から前記側面に入射される光を前記出射面から出射する導光板と、
   を備え、
   前記プリズムは、
   前記出射面と略平行である第１領域と、前記出射面に対して傾斜する第２領域とを有し、
   前記光源は、前記側面に対して斜めに光を出射し、
   前記プリズムは、前記側面に沿って連続的に形成され、
   前記側面の中心に対する両側に、それぞれ少なくとも１個のテーパ形状の入射面を有し、
   前記入射面の各々は、前記側面の中心に対する両側のうち他方の側とは反対側を向くように傾斜しており、
   前記入射面に沿って前記光源が配置されることにより、前記光源は前記プリズムの延伸方向に対して斜めに光を出射する、
   面状照明装置。
3. 前記光源と前記導光板の前記側面との間に、前記光源から出射された光の配光を制御するレンズを備える、
   請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記レンズは、ＴＩＲ−フレネル複合レンズである、
   請求項３に記載の面状照明装置。
5. 前記ＴＩＲ−フレネル複合レンズは、出射面に頂角９０°のプリズムを有する、
   請求項４に記載の面状照明装置。
6. 前記プリズムは、前記側面に沿った方向に延伸し、
   前記光源は、前記プリズムの延伸方向に対して斜めに光を出射する、
   請求項１に記載の面状照明装置。
7. 前記側面は、前記光源からの光が入射される入射面を有し、
   前記入射面は、前記側面に対して傾斜するテーパ形状を有する、
   請求項１または６に記載の面状照明装置。
8. 前記側面は、前記入射面を複数有し、
   複数の前記入射面は、前記側面に対して傾斜する角度が異なる、
   請求項７に記載の面状照明装置。
9. 前記導光板は、所定の方向に光を出射する第１導光部と、前記第１導光部とは異なる方向に光を出射する第２導光部とを有する、
   請求項１〜８のいずれか一つに記載の面状照明装置。
10. 前記第１導光部から出射される光と、前記第２導光部から出射される光とは、互いに離れた方向に出射される、
    請求項９に記載の面状照明装置。
11. 前記第１導光部に形成される前記プリズムと前記第２導光部に形成される前記プリズムとが同じ方向に向かって連続的に形成される、
    請求項９または１０に記載の面状照明装置。
12. 前記光源と前記導光板の前記側面との間に、配光角度を制限可能に構成される視野制御フィルムを備える、
    請求項１〜１１のいずれか一つに記載の面状照明装置。
13. 前記視野制御フィルムは、前記出射面と平行な面で切断した場合に、前記配光角度を±６０°以下の範囲で制限する、
    請求項１２に記載の面状照明装置。
14. 前記視野制御フィルムは、長手方向と垂直な面で切断した場合に、前記配光角度を±６０°以下の範囲で制限する、
    請求項１２または１３に記載の面状照明装置。

Images