JP7170244B2

JP7170244B2 - 照明装置

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Publication number: JP7170244B2
Application number: JP2019054774A
Authority: JP
Inventors: 忠史村上; 真一阿南
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2022-11-14
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: JP2020155371A

Description

本開示は、照明装置に関する。

従来から導光板（導光体）を用いて照明する照明装置において、導光板の第１主面に凹形状のプリズムを形成し、導光板の端面から光源によって光を導光板に入射させる構造が知られている。この構造では、導光板の第１主面と反対側の第２主面から制御光が出射される。

特許文献１及び特許文献２には、表示装置に用いられる照明装置において、２つの導光板のそれぞれの第１主面に複数の凹部を形成し、それぞれの第１主面を対面させた状態で、２つの導光板を並列に配置した構成が記載されている。この構成では、２つの導光板の端面に光源が配置され、一方の導光板の外側となる第２主面が液晶表示部材に向けられている。

特許第２５８４６７７号公報特開２００９－４３４７１号公報

上記のように、導光体の第１主面に凹形状のプリズムを形成し、第１主面と反対側の第２主面から制御光を出射するだけの構造では、プリズムから出射される漏れ光が多くなる。この漏れ光はプリズムによって制御した光ではないので、漏れ光が出射される分、プリズムによって制御される制御光として利用可能に出射される光の割合が減少する。

一方、特許文献１及び特許文献２では、２つの導光体を並列に配置し、互いに対面する第１主面側に複数の凹部が形成されている。これにより、２つの導光体の外側面である第２主面側からプリズムで制御される制御光が出射される可能性はあるが、２つの導光体の間隔が大きすぎると、一方の導光体のプリズムから出た光が他方の導光体のプリズムに入らずに漏れ光として出射される可能性がある。また、互いに対面する複数の凹部の位置がずれる場合には、制御光として利用可能に出射される光を多くする面から改良の余地がある。

本開示の目的は、制御光として利用可能に出射される光を多くできる照明装置を提供することである。

本開示に係る照明装置は、第１導光体と、第１導光体の第１内側主面に対面して、光学的な微小厚みの空気層を介して光学的に離れて配置される第２導光体と、第１導光体及び第２導光体のそれぞれの端面から、第１導光体及び第２導光体に光を入射させる少なくとも１つの光源と、を備え、第１導光体は、第１内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、第２導光体は、第１内側主面と対面している第２内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、第１導光体及び第２導光体の一部に、または第１導光体及び第２導光体とは異なる部材として、第１導光体と第２導光体とのプリズムの位置を一致させる位置合わせ手段を有しており、第１内側主面と第２内側主面との距離が第１導光体及び第２導光体のプリズムの最も小さい開口幅の１／５以下である。

本開示に係る照明装置によれば、２つの導光体の第１内側主面及び第２内側主面のプリズムを透過した光も、対面する導光体のプリズムに入射させて、プリズムにより制御される制御光として、２つの導光体の第１内側主面及び第２内側主面と反対側の２つの外側主面から出射できる。これにより、プリズムを透過した光も制御光として利用できるので、制御光として利用可能に出射される光を多くできる。

実施形態の照明装置が天井に取り付けられた状態を示す斜視図である。図１に示す照明装置が天井に取り付けられた状態を示している断面図である。（ａ）は、図２のＡ部拡大図であり、（ｂ）は、第１導光板及び第２導光板の隙間を誇張して示している（ａ）のＢ部拡大図である。実施形態において、第１導光板と第２導光板とを組み合わせる直前の状態を示す斜視図である。図１の照明装置の配光曲線のシミュレーション結果を示す図である。実施形態における第１導光板及び第２導光板の組み合わせと光学的に等価な構成を示す模式図である。第１導光板の第１主面側に鏡面反射板がない場合の配光曲線（ａ）と、第１導光板の第１主面側に鏡面反射板を配置し第１主面と鏡面反射板との距離を変えた５例の配光曲線（ｂ）～（ｆ）とのシミュレーション結果を示す図である。図７（ａ）に対応する構成において、第１導光板の内部で光が導光され外側に出射される状態を示す図である。図７（ｅ）（ｆ）に対応する構成において、第１導光板の内部で導光された光が鏡面反射板で反射され外側に出射される状態を示す図である。図７（ｂ）～（ｄ）に対応する構成において、第１導光板の内部で導光された光が鏡面反射板で反射され外側に出射される状態を示す図である。比較例の第１例の照明装置（第１比較例）が天井に取り付けられた状態を示している図２に対応する図である。実施形態の別例の照明装置において、図３（ａ）に対応する図である。（ａ）は、実施形態の別例の照明装置において、第１導光体と第２導光体とを組み合わせる直前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、第１導光体と第２導光体とを組み合わせた状態を示す斜視図である。実施形態の別例の照明装置において、光が出射される状態を示す模式図である。比較例の第２例の照明装置（第２比較例）において、光が出射される状態を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本開示に係る照明装置の実施形態について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、各構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。以下の説明において、具体的な形状、材料、数量等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、照明装置の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下で説明する複数の実施形態の各構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。

（照明装置の構造）
図１は、実施形態の照明装置１０が天井１００に取り付けられた状態を示す斜視図である。図２は、照明装置１０が天井１００に取り付けられた状態を示している断面図である。図３（ａ）は、図２のＡ部拡大図であり、図３（ｂ）は、第１導光板１２及び第２導光板２２の隙間を誇張して示している図３（ａ）のＢ部拡大図である。

照明装置１０は、第１導光板１２（図３）及び第２導光板２２（図３）を組み合わせてなる導光ユニット１１と、器具本体３０と、光源３２（図３）とを含んで構成される。導光ユニット１１は、第１導光板１２と第２導光板２２とが積層されて組み合わされる平板状である。照明装置１０は、図１、図２に示すように、天井１００に取り付けられて、導光ユニット１１が鉛直方向に沿うように、天井面１０２から下側に突出する。この状態で、導光ユニット１１は、厚み方向（図１～図３の左右方向）の両側面から光を出射する。このとき、導光ユニット１１の両側面から天井面１０２に向けて斜め上側に光を出射させることで、天井面１０２を明るくすることもできる。第１導光板１２は第１導光体に相当し、第２導光板２２は第２導光体に相当する。第１導光板１２及び第２導光板２２は同一構造で同一の大きさのものが用いられるので、まず図３を用いて第１導光板１２について説明する。

第１導光板１２は、６つの面を有し、所定厚みを有する矩形の薄板状の部材である。第１導光板１２は、内部に入射された光を導光させて出射する。第１導光板１２は、例えばポリカーボネート、アクリル等の透光性を有する樹脂材料により形成される。第１導光板１２の６つの面は、入射端面１３と、入射端面１３に対し略垂直な２つの面であり、厚み方向(図３（ａ）の左右方向)における両側面の第１主面１４及び第２主面１５とを有する。第２主面１５は、第１主面１４の反対側に配置される。第１主面１４は、第１内側主面に相当し、第２主面１５は、第１外側主面に相当する。入射端面１３は、光源３２からの光が入射する平面である。

第１主面１４には、光取り出し構造として、複数の凹形状のプリズム１７が形成される。後述するように第１主面１４には、第２導光板２２が対向配置される。第２主面１５は、制御光としての光が出射される光出射面である。入射端面１３と反対側の出射端面（図１の下端面）からも、光が出射される。出射端面は、第１主面１４に対し傾斜した平面としてもよい。なお、出射端面は、カバーで塞ぐ等により光が出射されない反入射側の平面としてもよい。

第２導光板２２は、第１導光板１２と同一構造の薄板状の部材が用いられる。具体的には、第２導光板２２の６つの面は、光源３２からの光が入射される入射端面２３と、入射端面２３に対し略垂直な２つの面である第１主面２４及び第２主面２５とを有する。第１主面２４は、第２内側主面に相当し、第２主面２５は、第２外側主面に相当する。第１主面２４には、光取り出し構造として、複数の凹形状のプリズム２７が形成される。第２主面２５は、制御光としての光が出射される光出射面である。入射端面２３と反対側の出射端面（図１の下端面）からも光が出射される。

次に、各導光板１２，２２に形成されるプリズム１７，２７を説明する。まず、第１導光板１２のプリズム１７を説明する。複数のプリズム１７は、第１主面１４の面方向に沿い互いに直交する第１方向（図３の上下方向）及び第２方向（図３の紙面の表裏方向）に分散して配置される。図３では第１方向をＸで示し、第２方向をＹで示し、Ｘ，Ｙに直交する導光ユニット１１の厚み方向をＺで示している。

プリズム１７は、例えば導光板１２の内部に窪むように形成された断面円形の円錐面の凹部である。複数のプリズム１７は、形状及び大きさが同一である。各プリズム１７は、断面楕円形の楕円錐面の凹部、四角錐状の凹部等としてもよい。第２導光板２２のプリズム２７の形状、大きさ、及び数は、第１導光板１２のプリズム１７と同一である。また、第１導光板１２及び第２導光板２２を後述のように、それぞれの第１主面１４，２４を対面して配置した場合に、複数のプリズム１７，２７のすべてが互いに一致可能な位置に配置される。

第２導光板２２は、第１導光板１２の第１主面１４に対面して、光学的な微小厚みの空気層１９（図３（ｂ））を介して光学的に離れて配置される。このとき、第１導光板１２及び第２導光板２２のそれぞれの第１主面１４，２４を対面させる。そして、第１導光板１２及び第２導光板２２を対面させた状態で、第１導光板１２及び第２導光板２２の複数のプリズム１７，２７の位置を一致させる。このために、照明装置１０は、第１導光板１２及び第２導光板２２のそれぞれの一部に、第１導光板１２と第２導光板２２とのプリズム１７，２７の位置を一致させる位置合わせ手段４０（図４）を有している。

図４は、実施形態において、第１導光板１２と第２導光板２２とを組み合わせる直前の状態を示す斜視図である。図４では、各導光板１２，２２の第２方向Ｙの長さを短くして模式的に示している。第１導光板１２の第１主面１４の第２方向Ｙの一端部（図４の右端部）において、第１方向Ｘの両端部には、円形の孔部４１と、円柱部４２とがそれぞれ形成される。第２導光板２２の第１主面２４の第２方向Ｙの一端部（図４の右端部）において、第１方向Ｘの両端部には、円柱部４３と、円形の孔部４４とがそれぞれ形成される。図４では、一点鎖線Ｇにより、第１導光板１２の複数のプリズム１７（図３）が配置されるプリズム領域（図４の斜格子部で示す矩形領域）の第１方向Ｘ中央を通る中央線を示している。互いに一致する位置に配置される円柱部４２及び孔部４４と、円柱部４３及び孔部４１との２組の組み合わせは、中央線Ｇに対し線対称の位置にある。

第２導光板２２の円柱部４３は、第１導光板１２の孔部４１の内側にほぼがたつきなく嵌合可能である。第２導光板２２の孔部４４は、内側に第１導光板１２の円柱部４２をほぼがたつきなく嵌合可能である。第１導光板１２の孔部４１及び円柱部４２に、第２導光板２２の円柱部４３及び孔部４４を嵌合させることで、第１導光板１２及び第２導光板２２の複数のプリズム１７，２７（図３）の位置を一致させている。円柱部４２，４３は凸部に相当し、孔部４１，４４は凹部に相当する。位置合わせ手段４０は、第１導光板１２の孔部４１及び円柱部４２と、第２導光板２２の円柱部４３及び孔部４４とを含んでいる。図４に示すように、円柱部４２，４３及び孔部４１，４４は、各導光板１２，２２のプリズム領域の外側にあることが、導光性能に影響を生じないようにする面から好ましい。

なお、互いに嵌合される円柱部と孔部との組み合わせは、２組に限定するものでなく、例えば、偶数組であれば４組以上としてもよい。このときも、複数の円柱部及び孔部の組み合わせは、中央線Ｇに対し線対称の位置にあることが好ましい。

また、互いに嵌合される円柱部と孔部との組み合わせは、第２方向Ｙの両側に分かれて配置されてもよい。このときには、複数組の円柱部及び孔部の組み合わせを、プリズム領域の第２方向Ｙ中央を通る中央線に対し線対称の位置に配置する。また、複数の凸部を、第１導光板１２及び第２導光板２２の一方の導光板の一部のみから突出させ、複数の凸部と嵌合される複数の凹部を、第１導光板１２及び第２導光板２２の他方の導光板の一部に形成してもよい。

器具本体３０は、図２に示すように、導光ユニット１１の入射端面１３、２３（図３）側端部（図２の上端部）を内側に差し込んだ状態で導光ユニット１１を固定するとともに、内部に光源３２（図３）及び電源回路（図示せず）が取り付けられるケース状の部材である。器具本体３０は、図２に示すように天井面１０２に形成された取付孔１０３に差し込んだ状態で天井面１０２に取り付けられる。

図３に示す光源３２は、第１導光板１２及び第２導光板２２の入射端面１３、２３に対向するように、器具本体３０（図１、図２）に固定される。光源３２は、例えば、基板と、基板において入射端面１３、２３と対向する面の、長手方向(図１の紙面の表裏方向)の複数位置に取り付けられた複数のＬＥＤ素子とを有する。

複数のＬＥＤ素子は、第１導光板１２及び第２導光板２２のそれぞれの入射端面１３，２３から、光を第１導光板１２及び第２導光板２２の内部に入射させる。ＬＥＤ素子は、例えばＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型である。ＳＭＤ型のＬＥＤ素子とは、樹脂成形されたキャビティの中にＬＥＤチップ（発光素子）が実装され、そのキャビティ内に蛍光体含有樹脂が封入されたパッケージ型のＬＥＤ素子である。ＬＥＤ素子は、電源部に、半導体スイッチ等のスイッチ部(図示せず)を介して接続され、そのスイッチ部のオンオフ状態が制御部(図示せず)により制御される。これにより、ＬＥＤ素子は、点灯及び消灯の切換が行われる。なお、ＬＥＤ素子は、制御部により制御されて調光調色が行われてもよい。

光源３２は、このような構成に限定されるものではなく、基板上にＬＥＤチップが直接的に実装されたＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）型の発光モジュールが用いられてもよい。また、光源は、ＬＥＤ素子に限定されるものではなく、例えば、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や無機ＥＬ等のＥＬ素子等としてもよい。

図３では、１つの光源３２を第１導光板１２及び第２導光板２２で共通に使用しているが、第１導光板１２及び第２導光板２２の入射端面１３，２３のそれぞれの近傍に、導光板１２，２２ごとに光源が１つずつ配置されてもよい。

さらに、第２導光板２２の第１主面２４は、第１導光板１２の第１主面１４に対面して、光学的な微小厚みの空気層１９（図３（ｂ））を介して光学的に離れて配置される。空気層１９の厚みは、例えば、数μｍから数１０μｍのオーダである。空気層１９は、光学的な微小厚みを有する面からは、数ｎｍのオーダより大きい厚みが必要である。これにより、第１導光板１２の第１主面１４には第２導光板２２の第１主面２４が光学的に密着されていないことが必要である。

さらに、第１導光板１２の第１主面１４及び第２導光板２２の第１主面２４のそれぞれのプリズム１７、２７とは異なる部分の間隔である距離ｄ１（図３（ｂ））は、第１導光板１２及び第２導光板２２のプリズム１７、２７の最も小さい開口幅Ｗ（図３（ｂ））の１／５以下である。本例では、プリズム１７，２７の形状及び大きさが同一であるので、第１導光板１２のプリズム１７の最も小さい開口幅Ｗから距離ｄ１を規定できる。例えばプリズム１７が円錐面または楕円錐面の凹部である場合に、プリズム１７の最も小さい開口幅Ｗは、プリズム１７の開口の内径または短径である。また、プリズム１７が四角錐状の凹部である場合に、プリズム１７の最も小さい開口幅Ｗは、プリズム１７の開口の対向する２辺の最小間隔である。

第１導光板１２及び第２導光板２２の第１主面１４，２４の間の距離ｄ１を上記のように規制するために、例えば、それぞれの第１主面１４、２４の間に固定手段として粘着層を配置して互いに接着することもできる。また、第１導光板１２及び第２導光板２２を、導光ユニット１１の一方の第２主面１５（または２５）側にボルト等の締結手段で押圧部材（図示せず）を固定し、押圧部材と一方の第２主面とで、柔軟性のあるゴム、樹脂等の材料製の柔軟性部材（図示せず）を挟むこともできる。この場合、押圧部材から柔軟性部材を介して導光ユニット１１に、それぞれの第１主面１４，２４が所定の距離以下で光学的に離れた状態を維持することができる。

このように第１導光板１２及び第２導光板２２の第１主面１４，２４を対面させて配置することで、図３（ａ）に示すように、各導光板１２、２２の内部に入射された光のプリズム１７，２７を透過する光も、両側の第２主面１５、２５から制御光として出射できる。

例えば、図３（ａ）に示すように第１導光板１２の内部に導光された実線矢印αで示す一部の光は、第１主面１４で全反射された後、プリズム１７の入射端面１３側の面で反射され第２主面１５から制御光として出射される。第１導光板１２の内部に導光された実線矢印βで示す他の光は、プリズム１７の入射端面１３側の面を透過して、第２導光板２２のプリズム２７の入射端面２３と反対側面から第２導光板２２に入射される。この光は、第２導光板２２の第２主面２５及び第１主面２４で反射された後、プリズム２７で反射されて、第２主面２５から制御光として出射される。

さらに、第２導光板２２の内部に導光された一点鎖線矢印γで示す一部の光は、プリズム２７の入射端面２３側の面を透過して、第１導光板１２のプリズム１７の入射端面１３と反対側面から第１導光板１２に入射される。この光は、第１導光板１２の第２主面１５及び第１主面１４で反射された後、プリズム１７で反射されて、プリズム１７によって制御される制御光として、第２主面１５から出射される。このように第１導光板１２の第２主面１５と、第２導光板２２の第２主面２５との両方から、プリズム１７，２７で制御された制御光が出射される。

図１、図２に示すように、照明装置１０は、天井１００に取り付けた状態で使用する。このとき、第１導光板１２及び第２導光板２２は、それぞれ第１主面１４，２４が鉛直方向に沿って、天井面１０２から下側に突出している。また、第１導光板１２及び第２導光板２２の上側の端面となる入射端面１３，２３（図３）から、光源３２の光が、第１導光板１２及び第２導光板２２の内部に入射される。

（照明装置の効果）
上記の照明装置１０によれば、上記のように各導光板１２，２２の第１主面１４，２４のプリズム１７，２７を透過した光を、対面する導光板２２，１２のプリズム２７，１７に入射させて、プリズム１７，２７によって制御される制御光として、各導光板１２，２２の第２主面１５，２５から出射できる。これにより、プリズム１７，２７を透過した光も制御光として利用できるので、制御光として利用可能に出射される光を多くできる。このため、図２に示すように、照明装置１０を、各導光板１２，２２の第１主面１４，２４（図３）が鉛直方向に沿うように天井１００に取り付けて使用した場合に、例えば斜め上方向に制御光を出射させることもできる。この場合、制御光を多くできるので、天井面１０２の照明装置１０から遠く離れた位置を照明しやすくなる。

次に、照明装置１０の配光特性をシミュレーションした結果を説明する。図５は、照明装置１０の配光曲線のシミュレーション結果を示している。図５の配光曲線において、下側が第１導光板１２（図３）の第２主面１５側であり、上側が、第２導光板２２（図３）の第２主面２５側である。図５の配光曲線では、左側に入射端面１３，２３（図３）があり、左側の光源３２（図３）から右側の導光ユニット１１に光が入射される。また、プリズム１７，２７（図３）は円錐面の凹部とし、プリズム１７，２７のプリズム角度θ（図３（ｂ））を５０度とした。プリズム角度θは、第１主面１４，２４の各プリズム１７，２７以外の部分を含む平面に対する各プリズム１７，２７の傾斜角度である。

図５のシミュレーション結果から、導光ユニット１１の両側の第２主面１５，２５の両方からは、ほぼ同様の制御光のみが出射され、漏れ光がほとんど発生しないことを確認できた。これにより、実施形態により、制御光として出射される利用可能な光を多くできることを確認できた。本発明者は、プリズム１７，２７のプリズム角度が３０度、４０度、６０度の場合でも配光曲線のシミュレーションを行ったが、図５と同様に漏れ光がほとんど発生しないことを確認できた。

次に、実施形態において第１導光板１２及び第２導光板２２のそれぞれの第１主面１４，２４のプリズム１７、２７とは異なる部分の距離ｄ１（図３（ｂ））を規制したことによる効果を、配光曲線のシミュレーション結果を用いて説明する。図６は、図１～図５に示した実施形態における第１導光板１２及び第２導光板２２の組み合わせと光学的に等価な構成を示す模式図である。実施形態のように、第１導光板１２及び第２導光板２２のそれぞれの第１主面１４，２４を対面させた場合には、図６のようにそれぞれの第１主面１４，２４の間の中央に、厚みが極小であり、両面が鏡面である鏡面反射板４６がある構成と、光学的に等価となる。これにより、第１導光板１２及び第２導光板２２の一方、例えば第１導光板１２と鏡面反射板４６とを用いて、第１主面１４，２４の間の距離の適切な範囲を求めることができる。

図７は、第１導光板１２の第１主面１４側に鏡面反射板４６（図６）がない場合の配光曲線（ａ）と、第１導光板１２の第１主面１４側に鏡面反射板４６を配置し第１主面１４と鏡面反射板４６との距離を変えた５例の配光曲線（ｂ）～（ｆ）とのシミュレーション結果を示している。図７のそれぞれの配光曲線において、上側が、第１主面１４側であり、下側が第２主面１５側である。それぞれの配光曲線では、左側の光源３２から右側の第１導光板１２に光が入射される。図７に示す各例では、プリズム１７（図６）が円錐面の凹部であり、その開口の内径が５００μｍである。

図７（ａ）の場合には、実施形態と異なり、第１導光板１２の第１主面１４側に鏡面反射板が配置されない。この場合には、図７（ａ）の配光曲線から、第１主面１４側から漏れ光が出射されることが分かる。これにより、導光板１２の第２主面１５から出射される制御光として利用可能な光が少なくなってしまう。この理由について、図８を用いて説明する。

図８は、図７（ａ）に対応する構成において、第１導光板１２の内部で光が導光され外側に出射される状態を示している。この場合には、第１導光板１２の内部で全反射されながら導光され、プリズム１７の入射端面１３側の面に達した光は、図８の矢印Ａ１のように一部がプリズム１７の入射端面１３側の面で反射され、第２主面１５から制御光として出射される。一方、プリズム１７の入射端面１３側の面に達した残りの光は、図８の矢印Ａ２のように、漏れ光である抜け光として、この面を透過して出射されてしまう。この抜け光はプリズム１７によって制御した光ではないので、抜け光が出射される分、プリズム１７によって制御され出射される制御光として利用できる光の割合が減少する。これにより、制御光として利用可能な光が少なくなる。

本例の場合には、図３で説明したように、第１導光板１２の第１主面１４に対面して第２導光板２２が配置され、図５で示したように導光ユニット１１の両面から制御光を出射できるので、図８の構成の問題は生じない。

また、図７（ｅ）（ｆ）の場合には、第１導光板１２の第１主面１４と鏡面反射板４６との距離がプリズム１７の最も小さい開口幅である内径の１／１０を超えている。具体的には、図７（ｅ）の場合には、第１導光板１２の第１主面１４から１００μｍの距離（反射板との隙間が１００μｍ）離れた位置に鏡面反射板４６が配置される。図７（ｆ）の場合には、第１導光板１２の第１主面１４から２００μｍの距離（反射板との隙間が２００μｍ）離れた位置に鏡面反射板４６が配置される。プリズム１７（図６）の開口の内径が５００μｍであるので、図７（ｅ）（ｆ）の何れの場合も、第１主面１４と鏡面反射板４６との距離がプリズム１７の内径の１／１０を超えている。この場合には、図７（ｅ）（ｆ）の配光曲線から、第２主面１５側から漏れ光が大きく出射されることが分かる。この場合も、図７（ａ）の場合と同様に、制御光として利用可能な光が少なくなる。この理由について、図９を用いて説明する。

図９は、図７（ｅ）（ｆ）に対応する構成において、第１導光板１２の内部で導光された光が鏡面反射板４６で反射され外側に出射される状態を示している。この場合には、第１導光板１２の内部で反射されながら導光され、プリズム１７の入射端面１３側の面に達した光が図９の矢印Ｂ１のように、この面を透過して鏡面反射板４６で反射される。このとき、第１主面１４と鏡面反射板４６との距離ｄ２が大きいので、プリズム１７を透過し鏡面反射板４６で反射した光は、第１主面１４のプリズム１７とは異なる位置から導光板１２に再入射されやすい。このようにプリズム１７とは異なる位置から導光板１２に再入射された光は、矢印Ｂ１の光と非対称な方向（矢印Ｂ２方向）に向かって、第２主面１５から制御されない漏れ光として出射される。この漏れ光もプリズム１７によって制御した光ではないので、漏れ光が出射される分、プリズム１７によって制御され出射される制御光として利用できる光の割合が減少する。これにより、制御光として利用可能な光が少なくなる。

一方、図７（ｂ）～（ｄ）の場合には、第１導光板１２の第１主面１４と鏡面反射板４６との距離がプリズム１７の内径の１／１０以下である。具体的には、図７（ｂ）の場合には、導光板１２の第１主面１４から１μｍの距離（反射板との隙間が１μｍ）離れた位置に鏡面反射板４６が配置される。図７（ｃ）の場合には、導光板１２の第１主面１４から１０μｍの距離（反射板との隙間が１０μｍ）離れた位置に鏡面反射板４６が配置される。図７（ｄ）の場合には、導光板１２の第１主面１４から５０μｍの距離（反射板との隙間が５０μｍ）離れた位置に鏡面反射板４６が配置される。プリズム１７の開口の内径が５００μｍであるので、何れの場合も、第１主面１４と鏡面反射板４６との距離がプリズム１７の内径の１／１０以下である。この場合には、図７（ｂ）～（ｄ）の配光曲線から、第１主面１４からほとんど制御光のみが出射され、漏れ光がほとんど発生しなかった。これにより、制御光として利用可能な光が多くなる。この理由について、図１０を用いて説明する。

図１０は、図７（ｂ）～（ｄ）に対応する構成において、第１導光板１２の内部で導光された光が鏡面反射板４６で反射され外側に出射される状態を示している。この場合には、図１０の矢印Ｃ１のようにプリズム１７の入射端面１３側の面を透過し、矢印Ｃ２のように鏡面反射板４６で反射される場合がある。このとき、この光は、プリズム１７の入射端面１３とは反対側の面から導光板１２に再入射される。このようにプリズム１７を通って鏡面反射板４６で反射される光の反射前の方向（矢印Ｃ１方向）と反射後の方向（矢印Ｃ２方向）とは、第１主面１４と鏡面反射板４６との距離が近いことで、反射点を通るＹＺ平面に対しほぼ対称になりやすい。このため、鏡面反射板４６で反射された光は、第２主面１５で全反射して、入射端面１３から遠い側へ送られやすい。そして、第２主面１５で反射した光は、矢印Ｃ３、Ｃ４のように、第１主面１４でプリズム１７とは異なる位置から反射された結果、第２主面１５から制御光として出射される。これにより、制御光として利用可能な光が多くなる。

上記で説明したように、図６の構成は、図１～図５に示した実施形態における第１導光板１２及び第２導光板２２の組み合わせと光学的に等価である。また、上記のように第１導光板１２と鏡面反射板４６の配置のみを考えた場合に、第１導光板１２の第１主面１４と鏡面反射板４６との距離をプリズム１７の最も小さい開口幅の１／１０以下とすることで、制御光として利用可能な光が多くなる。これにより、第１導光板１２及び第２導光板２２の第１主面１４，２４の間の距離ｄ１（図３（ｂ））を考えた場合には、この距離をプリズム１７の最も小さい開口幅の１／５以下とすることで、制御光として利用可能な光が多くなることになる。このとき、図１０に矢印Ｃ１で示すようにプリズム１７の入射側の面を透過した光が矢印Ｃ２のように鏡面反射板４６で反射される場合に、鏡面反射板４６を取り除くと、矢印Ｃ２の方向が鏡面反射板４６に関し面対称な方向に向かうことになる。これにより、上記で説明した図３（ａ）の矢印βのように、第１導光板１２のプリズム１７の入射端面１３側の面を透過した光は、第２導光板２２のプリズム２７の入射端面２３とは反対側面から第２導光板２２の内部に入射され、第２導光板２２の第２主面２５から出射される制御光として利用できる。このため、上記の距離ｄ１を規制した実施形態により、制御光として利用可能な光を多くできることを確認できた。

なお、上記の図１～図５に示した実施形態では、第１導光板１２の複数のプリズム１７は、形状及び大きさが同一であり、第２導光板２２の複数のプリズム２７の形状及び大きさは、第１導光板１２のプリズム１７と同一である場合を説明した。一方、第１導光板１２及び第２導光板２２の複数のプリズム１７，２７の形状及び大きさは略同じであり、プリズム１７，２７の形状及び大きさは少し異なっていてもよい。この場合、第１導光板１２の第１主面１４と第２導光板２２の第１主面２４との距離を、複数のプリズム１７，２７のうち、最も小さい開口幅を有するプリズムのその最も小さい開口幅の１／５以下とする。

（比較例の第１例）
図１１は、比較例の第１例の照明装置１０ａ（第１比較例）が天井１００に取り付けられた状態を示している図２に対応する図である。図１１の比較例の場合には、図２の実施形態と異なり、導光ユニット１１（図２）の代わりに、厚み方向両端の第１主面５１と第２主面５２とに複数のプリズム（図示せず）が形成された１つの導光板５０を用いている。導光板５０の上端の入射端面５３から光源（図示せず）の光が入射される。この場合には、図１１の矢印Ｅ１、Ｅ２で示す制御光と、図１１の矢印Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４で示す漏れ光とが混在して、第１主面５１及び第２主面５２から出射される。このような比較例では、制御光として利用可能な光が少なくなる。

（実施形態の別例）
図１２は、実施形態の別例の照明装置において、図３（ａ）に対応する図である。本例の照明装置は、第１導光板１２及び第２導光板２２とは異なる部材として、第１導光板１２と第２導光板２２とのプリズム１７，２７の位置を一致させる位置合わせ手段としての複数の位置合わせ部材５５を有している。複数の位置合わせ部材５５は、第１導光板１２のプリズム１７と第２導光板２２のプリズム２７とに両側部分が挿入される。例えば、各プリズム１７，２７が円錐面の凹部である場合に、位置合わせ部材５５は、２つの円錐体を大径側の底面で突き合わせて結合した形状である。これにより、第１導光板１２及び第２導光板２２の複数のプリズム１７，２７の位置を一致させた状態で、それぞれの第１主面１４，２４を対面させることができる。本例において、その他の構成及び作用は、図１～図５の構成と同様である。

図１３（ａ）は、実施形態の別例の照明装置において、第１導光体６１と第２導光体６５とを組み合わせる直前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、第１導光体６１と第２導光体６５とを組み合わせて導光ユニット６０を形成した状態を示す斜視図である。図１４は、別例の照明装置において、光が出射される状態を示す模式図である。

本例の場合には、第１導光体６１が外側円筒体であり、第２導光体６５が、第１導光体６１の内側に嵌合される内側円筒体である。第１導光体６１及び第２導光体６５は、それぞれ透明部材である。第１導光体６１の内周面が第１内側主面である第１主面６２であり、外周面が第１外側主面である第２主面６３である。また、第２導光体６５の外周面が、第１導光体６１の第１主面６２と対面する第２内側主面である第１主面６６であり、内周面が第２外側主面である第２主面６７である。第１導光体６１及び第２導光体６５は、それぞれ軸方向一方側（図１３の上側）に向かって内径及び外径が大きくなるようにテーパした円筒状である。これにより、図１３（ａ）から（ｂ）の状態になるように第１導光体６１の内側に第２導光体６５を嵌合させた状態で、第１導光体６１に対し第２導光体６５が軸方向他方側（図１３の下側）に抜けることがなく一体に組み合わされる。この組み合わせによって、円筒状の導光ユニット６０（図１３（ｂ））が形成される。導光ユニット６０は、例えば街路灯として使用される。

さらに、第１導光体６１の第１主面６２と第２導光体６５の第１主面６６とには、それぞれ複数の凹形状のプリズム（図示せず）が形成され、互いの複数のプリズムの位置を一致させている。さらに、図１４に示すように、第１導光体６１及び第２導光体６５の上端面である入射端面６４，６８のそれぞれに対向して、光源７０，７１が配置され、複数の光源７０，７１からの光が第１導光体６１及び第２導光体６５に入射される。

上記の構成の場合には、図１４に示すように、光源７０，７１からの光が各導光体６１，６５に入射された場合に、導光ユニット６０の内周面と外周面とからプリズムで制御された制御光としての光を径方向に出射させることができる。導光ユニット６０の内周面に出射された光は、外周面側に透過されるので、外周面から径方向に強い光を照射することができる。なお、導光ユニット６０から出射される光は径方向に限定するものではなく、軸方向に対し傾斜した方向に制御して出射することもできる。本例において、その他の構成及び作用は、図１～図５の構成と同様である。

（比較例の第２例）
一方、図１５は、比較例の第２例の照明装置（第２比較例）において、光が出射される状態を示す模式図である。図１５の比較例の照明装置は、図１３、図１４に示した構成において、導光ユニットの代わりに、第１主面６２に複数のプリズムが形成された第１導光体６１のみを用いる。この場合、第１導光体６１の外周面の第２主面６３からはプリズムで制御された制御光が出射されるが、内周面の第１主面６２からは、図８で示した鏡面反射板がない構成と同様にプリズムで制御されない漏れ光が出射されてしまう。漏れ光は、例えば図１５のように制御光が向く径方向に対し傾斜した方向に出射される。これにより、照明装置において、制御光として利用可能に出射される光が少なくなってしまう。図１３、図１４の構成によれば、このような不都合を防止できる。

（実施形態の応用例）
上記では、照明装置を構成する導光体が板状や筒状である場合を説明したが、本開示の構成はこれに限定するものではなく、導光体を柱状またはブロック状とすることもできる。また、照明装置は、入射端面を下にして床面に設置される照明用として利用することもできる。また、照明装置は、液晶表示装置用バックライトやフロントライトに用いることもできる。

１０，１０ａ照明装置、１１導光ユニット、１２第１導光板、１３入射端面、１４第１主面、１５第２主面、１７，２７プリズム、１９空気層、２２第２導光板、２３入射端面、２４第１主面、２５第２主面、３０器具本体、３２光源、４０位置合わせ手段、４１孔部、４２円柱部、４３円柱部、４４孔部、４６鏡面反射板、５０導光板、５１第１主面、５２第２主面、５３入射端面、５５位置合わせ部材、６０導光ユニット、６１第１導光体、６２第１主面、６３第２主面、６４入射端面、６５第２導光体、６６第１主面、６７第２主面、６８入射端面、７０，７１光源、１００天井、１０２天井面、１０３取付孔。

Claims

第１導光体と、
前記第１導光体の第１内側主面に対面して、光学的な微小厚みの空気層を介して光学的に離れて配置される第２導光体と、
前記第１導光体及び前記第２導光体のそれぞれの端面から、前記第１導光体及び前記第２導光体に光を入射させる少なくとも１つの光源と、を備え、
前記第１導光体は、前記第１内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、
前記第２導光体は、前記第１内側主面と対面している第２内側主面に複数の凹形状のプリズムを有しており、
前記第１導光体及び前記第２導光体の一部に、または前記第１導光体及び前記第２導光体とは異なる部材として、前記第１導光体と前記第２導光体との前記プリズムの位置を一致させる位置合わせ手段を有しており、
前記第１内側主面と前記第２内側主面との距離が前記第１導光体及び前記第２導光体の前記プリズムの最も小さい開口幅の１／５以下である、
照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、
前記位置合わせ手段は、前記第１導光体及び前記第２導光体の一方の一部から突出する凸部と、前記第１導光体及び前記第２導光体の他方の一部に形成され前記凸部に嵌合される凹部とを含んでいる、
照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、
前記位置合わせ手段は、前記第１導光体の前記プリズムと前記第２導光体の前記プリズムとに挿入された位置合わせ部材である、
照明装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１導光体及び前記第２導光体は、それぞれ板状であり、前記第１内側主面及び前記第２内側主面が鉛直方向に沿っており、
前記第１導光体及び前記第２導光体の上側の端面から光源の光が、前記第１導光体及び前記第２導光体に入射される、
照明装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
前記第１導光体は、外側円筒体であり、
前記第２導光体は、前記第１導光体の内側に嵌合される内側円筒体である、
照明装置。