JPH04142502A - 面発光照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一定の広さの面から光を放射する面発光照明装
置に関するものてあり、特に、放射光の均一化に関する
ものである。

従来の技術 面発光照明装置として、螢光ランプや発光ダイオード（
ＬＥＤ）等が従来から使用されている。

螢光ランプは、内面に螢光体が塗布されたガラス管の内
部に、水銀蒸気（Ｈｇ）とアルゴン（Ａｒ）とが封入さ
れたものであり、管内の放電によって発せられた光がガ
ラス管内で乱反射して外部へ拡散させられることにより
、対象物が照明される。

ガラス管は、通常、棒状やリング状等を成し、照明すべ
き対象場所や対象物の形状や大きさ等に応じて選択され
る。また、ガラス管に対して対象物とは反対側の位置に
反射板が取り付けられる場合には、ガラス管から発せら
れる光の殆どが反射板により対象物に向かって反射され
るため、螢光ランプの照度が高められる。

発光ダイオードは、ガラス容器等の光導体中に作られた
ＰＮ接合に電圧が印加されることにより光を放射するダ
イオードてあり、光が容器内で拡散させられることによ
り、照明を行うものである。

発光ダイオードはパイロットランプ等に使用される他、
多数の発光ダイオードが平面状に配列されて広い面発光
照明装置とされる。

発明が解決しようとする課題 しかしなから、上記螢光ランプにおいてはフリッカ−ノ
イズが発生し易く、また、多数の発光ダイオードが配列
された照明装置は高価であり、かつ、放射面から放射さ
れる光の強さに不均一か生じ°易いという問題がある。

本発明はこの問題に鑑み、一定の広さの面から均一に光
を放射し得る面発光照明装置を得ることを課題として為
されたものである。

課題を解決するための手段 そして、本発明に係る面発光照明装置は、（ａ）本体、
（ｂ）光の入射面および出射面を備えて前記本体に支持
された透明体、（Ｃ）その透明体と前記本体との少なく
とも一方に設けられ、透明体の入射面から入射した光を
出射面へ反射する反射面、（ｄ）透明体の前記出射面を
覆い、出射面から出射する光を拡散させる拡散層、（ｅ
）光源および（ｆ）その光源に各一端か対向し、各他端
か線状に並んで前記本体に支持され、前記透明体の前記
入射面に対向する多数本の光ファイバを含むように構成
される。

作用 この面発光照明装置においては、透明体から離れた位置
にある光源からの光が、多数本の光ファイバを通って透
明体の入射面から入射し、反射面により反射された後、
出射面を覆う拡散層内で乱反射して外部へ放射される。

反射面は、透明体に入射した光の殆どを出射面全体にほ
ぼ均一に反射し得るようにその角度や位置が決められ、
しかも、出射面に集められた光は拡散層によりさらに拡
散されて外部へ放射されるため、拡散層全体から均一に
光が放射される。

発明の効果 上記のように、本発明によれば面全体から均一に光を放
射する照明装置を得ることができる。

また、透明体か、光ファイバによって離れた位置にある
光源と連結されているため、発光面を形成する拡散層の
、光源の発熱に基づく温度上昇か少なくて済む効果か得
られる。

本発明装置の光源としては、レーザ放射器、ハロゲンラ
ンプ等種々のものを使用することが可能である。特に、
レーザ放射器やハロゲンランプを光源として用いる場合
には、螢光ランプに発生し易いフリッカ−ノイズかなく
、また、光源において光の強さを調節することができる
ため、照明装置の照度を容易に調節することができる。

さらに、本発明装置においては、透明体の形状や反射面
の数や角度を変更することにより、拡散層から放射され
る光量を調節することかできる。

また、透明体は、特定の範囲の周波数の光のみを透過す
る性質を有する。特に、透過し得る周波数の範囲が互い
に異なる複数の透明体を組み合わせて用いれば、光源か
ら発せられる光のうち、それぞれの透明体を透過し得る
特定の波長域の光のみを放射することが可能となる。そ
のため、はぼ特定の波長域の色の光のみを放射する面発
光照明装置を得ることができる。

したがって、本発明装置を、対象物を外部から照明する
通常の面発光照明装置として使用することかできる他、
拡散層上に対象物を載置してシルエットを得ることも可
能である。また、自動車の計器等に用いられる液晶デイ
スプレィのバックライトや、各種検査、測定用の照明装
置、パネルスイッチ用照明装置等として用いることも可
能である。

実施例 以下、本発明を画像処理装置用の面発光照明装置に適用
した場合の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図および第２図において、照明装置の本体であるハ
ウジングＩＯには光ケーブル１２によりコネクタ１４が
接続されている。ハウジング１０には、第２図に示すよ
うに縦断面形状が台形の凹部２０が形成されている。ま
た、ハウジング１０の前端面からは前方（図において左
方）へ延び出すフランジ２２が形成されており、フラン
ジ２２に形成された２個の貫通穴２４にねじ部材か挿入
されて図示しない支持部材に締め込まれることにより、
ハウジング１０が支持部材に固定されるようになってい
る。一方、ハウジングｌＯの後壁面には、第２図に示す
ように凹部２０に達する嵌合穴２６が形成されており、
光ケーブル１２の一端部に固定された、先端に向かうほ
ど幅広の扇状を成す接続部材２８が嵌合されている。

ハウジング１０の凹部２０内には透明体３０か嵌合され
ている。透明体３０はアクリル樹脂（Ｌ−４２）から成
り、光の入射面３２２反射面３４゜３６および出射面４
２を備えている。反射面３４゜３６は鏡面研磨処理され
た上アルミ蒸着が施されており、入射面３２から入射し
た光を出射面４２全体に均一に反射し得るように、反射
面３４，３６の角度や寸法が決められている。

ハウジング１０の上面には、枠部材４６か固定されてい
る。枠部材４６の中央部にはすりガラスから成る拡散板
４８か嵌め込まれており、この拡散板４８により透明体
３０の出射面４２か覆われている。したがって、出射面
４２から放射された光が拡散板４８で拡散させられた後
、外部へ放射される。

光ケーブル１２は多数本の光ファイバ５０か束ねられた
ものであり、光ファイバ５０の各一端はコネクタ１４内
に延び出させられ、他端は接続部材２８内で直線状に並
へられ、透明体３０の入射面３２に対向している。コネ
クタ１４か第３図に示す光源装置５２の接続部５４に接
続されることにより、光源装置５２内に設けられた図示
しないハロゲンランプの光が光ファイバ５０を経て透明
体３０の入射面３２に入射する。５６は強度調節つまみ
であり、ハロゲンランプの光の強さを調節するものであ
る。

以上のように構成された面発光照明装置においては、光
源装置５２の光は直線状に配列された光ファイバ５０の
端面から第４図に示すように透明体３０の入射面３２に
入射し、反射面３４および３６で反射して出射面４２か
ら種々の角度で出射され、さらに拡散板４８て拡散させ
られる。第４図においては、光か複数本の直線の矢印で
示されているか、実際には、光か拡散板４８て拡散させ
られて、ランダムな方向に放射される。そのため、第５
図および第６図のグラフから明らかなように、第１図に
示すＸ方向においてもＸ方向においても、拡散板４８全
体がほぼ均一に光ることとなる。したかって、拡散板４
８上に、あるいは拡散板４８の上方に電子部品等の対象
物が位置させられれば、それらの良好なシルエットが得
られる。本面発光照明装置の上方には図示しない撮像装
置か設置され、対象物のシルエットが電気信号に変換さ
れて画像処理されることにより、対象物の外形か電子情
報化される。拡散板４８における光の強度を変える必要
が生じた場合には、光源装置５２の強度調節つまみ５６
を回転させてハロゲンランプの光の強さを調節すればよ
い。

本実施例においては、光源装置５２の光か透明体３０を
通過させられることにより、光の色散乱が減少させられ
る。「色散乱がある」とは、放射される光の中に殆どす
べての波長域の光か存在していることを意味し、例えば
、空気中の自然光は色散乱かあるのである。それに対し
、本実施例においては、光源装置５２の光のうち、特定
の波長域の光のみが選択されて放射される。すなわち、
第７図のグラフに示すように、光源装置５２から放射さ
れる光の波長域の下限値は約３３０ｎｍであるか、透明
体３０を透過して拡散板４８から放射される光の波長域
の下限値は４００ｎｍであり、４００ｎｍより短い波長
の光、すなわち紫外線は透明体３０を透過し得ないので
ある。したかって、透明体３０を透過した光は、光源装
置５２から直接放射される光に比較して色散乱が少ない
ものとなる。

複数種類の材料を積層して透明体を製造すれば、色散乱
をさらに減少させることかできる。例えば、第８図に示
す透明体６０は、第−層６２および第二層６４から成っ
ている。第−層６２は、第１０図に示すように、比較的
波長の長い光を透過させるローパスフィルタ層とされ、
第二層６４は比較的波長の短い光を透過させるバイパス
フィルタ層とされている。そのため、光源の光が第９図
に示すように約４００ｎｍから８００ｎｍの範囲の長さ
の波長の光を含むものであっても、透明体６０の第−層
６２および第二層６４を透過して放射される光は、第１
１図に示すように、６００ｎｍ前後の長さの波長に限ら
れる。したがって、放射される光には色散乱か殆どなく
、特定の色の光が放射されることとなる。上記の他にも
、透過し得る波長域が異なる透明体を組み合わせること
により、同一の光源を使用して種々の色の光を放射する
面発光照明装置を得ることができる。また、透明体を交
換可能とすれば、容易に光の色を変更可能な面発光照明
装置が得られる。

前記実施例においては、光ファイバ５０の端部が直線に
沿って配設されていたが、曲線状、例えば円に沿って配
設してもよく、その本数も適宜加減することができる。

さらに、前記実施例においては、透明体３ｏの各反射面
３４．３６が鏡面研磨した上アルミ蒸着を施すことによ
り形成されていたが、銀鏡反応による鏡面処理、白色系
塗料の塗布、メツキ等、他の方法により形成することも
可能てあり、鏡面研磨のみによっても形成し得る。

また、拡散板４８としては、すりガラスの他にも乳白色
等色付ガラスを用いてもよく、アクリル樹脂を主原料と
する市販の拡散板や回折格子を用いることもてきる。な
お、前記実施例においては、透明体３０の出射面４２と
拡散板４８とが別体とされていたか、透明体３０の出射
面４２の表面に一体的に拡散層を形成することも可能で
ある。

また、透明体を、第１２図あるいは第１３図に示すよう
に反射面か曲面を成す形状にしてもよい。

第１２図の透明体７０は、入射面７２，１つの反射面７
４および出射面７６を有する３面体であり、第１３図に
示す透明体８０は、入射面８２，２つの反射面８４．８
６および出射面８８を有する４面体である。第１２図の
透明体７０の反射面７４は一端か入射面７２の下側の縁
である円弧上に位置し、他端が出射面７６の端縁である
直線上に位置する曲面から成っており、入射面７２から
入射した光が反射面７４で反射して山斜面７６から放射
される。第１３図の透明体８０の反射面８４は部分円筒
面、反射面８６は傾斜平面を成し、入射面８２から入射
した光が反射面８４．８６で反射して山斜面８８から放
射される。また、第１４図に示す透明体９０のように、
全て平面である入射面９２１反射面９４，９６．９８お
よび出射面１００を有する５面体とすることも可能であ
る。入射面９２は出射面１００と直交しているか、反射
面９８は出射面１００と鋭角を成している。

なお、透明体および本体、あるいは本体のみに反射面を
形成することも可能である。この場合には、透明体の入
射面から入射した光の一部あるいは全部が透明体を透過
し、本体に形成された反射面に反射した後、再び透明体
を透過して、出射面から出射される。

さらに、照明装置本体に横断面形状が円形、四角形等で
ある凹部を設け、その凹部の周壁面に沿って光ファイバ
の端部をリング状に配置するとともに、凹部内に座面が
凹部の開口側へ凸の透明体を配設することも可能である
。この透明体の外側面を入射面、座面を反射面、上面を
出射面とし、出射面を拡散板で覆うのである。このよう
にすれば、光ファイバから放射された光が透明体の外周
の入射面から入射し、座面で反射した後、上方の出射面
から放射され、拡散板て拡散させられて本体の外部へ放
射されることとなる。

上記した種々の実施例の他にも、その他、当業者の知識
に基づいて種々の変形、改良を施した態様で、本発明を
実施することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である面発光照明装置を示す
正面図である。第２図は上記装置の部分側面断面図であ
り、第３図は上記装置の光源を示す正面図である。第４
図は上記装置の照明原理を概念的に示す説明図である。 第５図および第６図は上記装置の光強度分布を示すグラ
フであり、第７図は上記装置における光の透過率と波長
との関係を示すグラフである。第８図は本発明の別の実
施例である面発光照明装置の透明体の側面図である。第
９図、第１０図および第１１図は上記透明体における光
の透過率と波長との関係を示すグラフである。第１２図
、第１３図および第１４図はそれぞれ本発明のさらに別
の実施例に用いられる透明体の斜視図である。 ｌＯ：ハウジング　　　３０：透明体 ３２：入射面　　　　　３４，３６：反射面４２：出射
面　　　　　４８：拡散板 ５０：光ファイバ　　　５２：光源装置６０．７０：透
明体　　７２：入射面 ７４：反射面　　　　　７６：出射面 ８０：透明体　　　　　８２：入射面 ８４．８６：反射面　　８８：出射面 ９０：透明体　　　　　９２：入射面 ９４．９６，９８：反射面 １００：出射面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 本体と、 光の入射面および出射面を備えて前記本体に支持された
   透明体と、 その透明体と前記本体との少なくとも一方に設けられ、
   透明体の入射面から入射した光を出射面へ反射する反射
   面と、 透明体の前記出射面を覆い、出射面から出射する光を拡
   散させる拡散層と、 光源と、 その光源に各一端が対向し、各他端が線状に並んで前記
   本体に支持され、前記透明体の前記入射面に対向する多
   数本の光ファイバと を含むことを特徴とする面発光照明装置。